多元醇酯的后處理方法技術

本發明專利技術涉及多元醇酯的后處理方法，所述多元醇酯通過將多元醇與具有3-20個碳原子的直鏈或支鏈脂肪族一元羧酸反應并除去形成的水而制備，所述反應在作為催化劑的路易斯酸的存在下和在吸附劑的存在下發生，所述路易斯酸包含元素周期表第4-14族中的至少一種元素。在低于水沸點的溫度和各自壓力下將得到的粗酯加入到水中，并且后處理混有水的原酯從而防止堿性反應化合物。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及多元醇酯的后處理方法，所述多元醇酯通過以下方法制備：在作為催化劑的路易斯酸的存在下和在吸附劑的存在下，將具有3-20個碳原子的直鏈或支鏈脂肪族一元羧酸與多元醇反應，其中所述路易斯酸包含元素周期表第4-14族中的至少一種元素；接著在低于水沸點的溫度和特定的壓力下通過添加水對粗酯進行后處理。
技術介紹
多羥基醇的酯，也稱為多元醇酯，在工業中有廣泛的各種用途，例如作為增塑劑或潤滑劑。選擇合適的起始原料能使物理性質例如沸點或粘度可控，以及將化學性質例如耐水解性或對氧化降解的穩定性考慮在內。也可以為特定性能問題的解決方案定制多元醇酯。例如在烏爾曼工業化學百科全書(Ullmann’sEncyclopediaofIndustrialChemistry，第5版，1985，VCHVerlagsgesellschaft，vol.A1，第305-319頁；1990，vol.A15，第438-440頁)，或在KirkOthmer的化學技術百科全書(EncyclopediaofChemicalTechnology，第3版，JohnWiley&Sons，1978，vol.1，第778-787頁；1981，vol.14，第496-498頁)中可以找到多元醇酯用途的詳細概述。多元醇酯作為潤滑劑的用途具有重要的工業意義，并且多元醇酯特別用于基于礦物油的潤滑劑不能完全滿足設定需求的那些領域。多元醇酯尤其可用作渦輪發動機和儀表油。用于潤滑劑應用的多元醇酯通常是基于作為醇成分的1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,2-己二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、三羥甲基丙烷、季戊四醇、2,2,4-三甲基戊烷-1,3-二醇、丙三醇或3(4),8(9)-二羥甲基三環[5.2.1.02,6]-癸烷(也被稱為TCD醇DM)。多元醇酯在相當程度上還用作增塑劑。發現增塑劑在塑料、涂層材料、密封材料和橡膠制品中有各種用途。它們與高分子熱塑性物質在物理上發生相互作用，而不會發生化學反應，優選憑借它們的溶解性和溶脹能力。這形成了均相系統，與原始聚合物相比，其熱塑性范圍被轉移到更低的溫度，一種結果是優化了其機械性能，例如變形能力、彈性和強度增加，而硬度降低。一類特定的多元醇酯(它們簡稱為G酯)包含作為醇成分的二醇或醚二醇，例如乙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、1,2-丙二醇或更高級的丙二醇類。它們可用不同的方式制備。除了醇和酸反應之外，可選地在酸催化劑的存在下，實際中采用進一步方法獲得G酯，所述方法包括二醇與酸性鹵化物的反應、羧酸酯與二醇的酯交換反應，以及將環氧乙烷加成到羧酸上(乙氧基化)。在工業生產中，僅二醇與羧酸的直接反應和羧酸的乙氧基化已經建立了生產工藝，通常優先考慮二醇和酸的酯化。這是因為該工藝可以無需特別復雜性地在常規化學裝置中進行，并且它提供化學上同質的產品。相較于此，乙氧基化需要大量的和昂貴的技術設備。醇和羧酸的直接酯化是有機化學的基本操作之一。為了提高反應速率，該轉化通常在催化劑的存在下進行。過量使用反應物中的一種和/或除去反應過程中形成的水以確保平衡根據質量作用定律向反應產物即酯的一側移動，其意味著獲得了高產率。關于多羥基醇的酯、也包括乙二醇和脂肪酸的酯的制備以及關于這些化合物種類的選定的代表性質的綜合信息可以參見Goldsmith，脂肪族的多元醇酯(PolyhydricAlcoholEstersofFattyAcids),Chem.Rev.33,257ff.(1943)。例如，在130-230℃的溫度下經過2.5-8小時的反應時間制備二甘醇的、三甘醇的和聚乙二醇的酯。所提到的用于多羥基醇的酯化的合適的催化劑是無機酸、酸性鹽、有機磺酸、乙酰氯、金屬或兩性金屬氧化物。反應的水在夾帶劑(entrainingagent)例如甲苯或二甲苯的協助下，或者通過引入惰性氣體例如二氧化碳或氮氣被除去。聚乙二醇的脂肪酸酯的生產和性質在Johnson(編輯)，工業脂肪酸(FattyAcidsinIndustry)(1989)第9章脂肪酸的聚乙二醇酯(PolyoxyethyleneEstersofFattyAcids)中進行了討論，并且給出了一系列的制備提示。通過增加羧酸對乙二醇的摩爾比可獲得更高的二酯濃度。用于除去反應中的水的合適措施是在不溶于水的溶劑的存在下共沸蒸餾，在通過惰性氣體時加熱，或于減壓下在干燥劑的存在下進行反應。當省去加入催化劑時，需要更長的反應時間和更高的反應溫度。這兩個反應條件可通過催化劑的使用變得更溫和。除了硫酸之外，有機酸諸如對甲苯磺酸和聚苯乙烯型陽離子交換劑也是優選的催化劑。還描述了使用金屬粉末諸如錫或鐵。根據來自US2,628,249的教導，當在活性炭的存在下進行時，在用硫酸或磺酸催化的情況下，可以減輕顏色問題。例如根據US5,324,853A1，用于制備多元醇酯的其它金屬催化劑也可以是鈦、鋯或錫的醇鹽、羧酸鹽或螯合物。這種金屬催化劑被認為是高溫催化劑，因為它們僅在高酯化溫度，通常高于180℃才能達到其全部活性。它們通常不在酯化反應的開始時加入，而是在消除水的情況下，在反應混合物已經被加熱并且已經部分反應之后加入。盡管與常規硫酸催化相比，需要相對高的反應溫度和相對長的反應時間，但是在用這種金屬化合物催化的情況下，可獲得具有相對低色數的粗酯。常見的酯化催化劑為例如鈦酸四異丙酯、鈦酸四丁酯、鋯酸四丁酯或2-乙基己酸亞錫(tin(II)2-ethylhexanoate)。因為在純化的多元醇酯中的微量金屬可損害其作為增塑劑或潤滑劑的使用，例如影響導電性或對大氣中氧氣的穩定性?，F有技術提出了許多用于將酯化催化劑轉化為有效地可除去的轉化產物的措施。根據DE102009048775A1中所描述的操作方式，在吸附劑的存在下，采用路易斯酸催化劑進行多元醇與脂肪族一元羧酸的酯化。在粗酯的處理過程中，蒸汽處理是有效的，在該過程中，尚存在的路易斯酸催化劑被破壞。通過與吸附劑一起過濾，可能以簡單的方式除去催化劑轉化產物。蒸汽處理通常在100-250℃的溫度下在0.5-5小時的時期內進行。在加熱期間直到達到工作溫度，為了避免對粗酯的熱應力過大，有必要非常溫和地進行。尤其在基于醚二醇例如三甘醇或四甘醇制備多元醇酯的情況下，為了防止醚鏈向副產物不必要的降解，應當以可控的方式設置蒸汽處理的條件。此外，用于破壞路易斯酸催化劑的蒸汽處理是費時本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于多元醇酯后處理的分步方法，所述多元醇酯通過在作為催化劑的路易斯酸的存在下和在吸附劑的存在下，將通式(I)或通式(II)的多元醇與具有3?20個碳原子的直鏈或支鏈脂肪族一元羧酸反應同時除去形成的水而制備：R(OH)n???(I)其中，R為具有2?20個、優選2?10個碳原子的脂肪族或脂環族烴基，n為2?8的整數，優選2、3、4、5或6；H?(?O?[?CR1R2?]m?)o?OH???(II)其中，R1和R2各自獨立地為氫，具有1?5個碳原子的烷基，優選甲基、乙基或丙基，或者具有1?5個碳原子的羥烷基，優選羥甲基；m為1?10的整數，優選1?8，特別是1、2、3或4；o為2?15的整數，優選2?8，特別是2、3、4或5；所述路易斯酸選自作為元素的鈦、鋯、鉿、鐵、鋅、硼、鋁和錫或其化合物形式；所述吸附劑的量為0.1?5，優選0.5?1.5重量份/100重量份的反應混合物；其特征在于，在低于水沸點的溫度和特定的壓力下將水加入到獲得的粗酯中，對加入水的粗酯進行后處理以避免堿性化合物，并且濾除存在于酯化反應中的難溶的轉化產物和吸附劑。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.09.14 DE 102013015289.51.一種用于多元醇酯后處理的分步方法，所述多元醇酯通過在
作為催化劑的路易斯酸的存在下和在吸附劑的存在下，將通式(I)或通
式(II)的多元醇與具有3-20個碳原子的直鏈或支鏈脂肪族一元羧酸反
應同時除去形成的水而制備：
R(OH)n(I)
其中，R為具有2-20個、優選2-10個碳原子的脂肪族或脂環族
烴基，n為2-8的整數，優選2、3、4、5或6；
H-(-O-[-CR1R2-]m-)o-OH(II)
其中，R1和R2各自獨立地為氫，具有1-5個碳原子的烷基，優
選甲基、乙基或丙基，或者具有1-5個碳原子的羥烷基，優選羥甲基；
m為1-10的整數，優選1-8，特別是1、2、3或4；o為2-15的整數，
優選2-8，特別是2、3、4或5；
所述路易斯酸選自作為元素的鈦、鋯、鉿、鐵、鋅、硼、鋁和錫
或其化合物形式；所述吸附劑的量為0.1-5，優選0.5-1.5重量份/100
重量份的反應混合物；
其特征在于，在低于水沸點的溫度和特定的壓力下將水加入到獲
得的粗酯中，對加入水的粗酯進行后處理以避免堿性化...

【專利技術屬性】
技術研發人員：延斯·科比特石克，索斯藤·科雷克曼，約格·阿諾德，馬提亞·克雷默，海因茨·施特魯茨，
申請(專利權)人：Oxea有限責任公司，
類型：發明
國別省市：德國;DE