【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于化工合成，具體而言屬于一種季戊四醇三丙烯酸酯的合成方法。
技術(shù)介紹
1、季戊四醇三丙烯酸酯（pet3a）是一種重要的精細(xì)化工原料，因其多官能團(tuán)特性，可以通過自由基聚合反應(yīng)形成交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)賦予了涂料和油墨優(yōu)異的物理性能，如高強(qiáng)度、耐磨性、耐化學(xué)性等。近年來，隨著對pet3a研究的不斷深入，其在各個領(lǐng)域的應(yīng)用也得到了進(jìn)一步拓展。例如，在涂料領(lǐng)域，研究人員通過引入pet3a作為功能單體，成功制備出具有優(yōu)異耐水性和力學(xué)性能的改性涂料；此外由于其優(yōu)異的交聯(lián)性能也使其在膠黏劑領(lǐng)域得到應(yīng)用，通過與其他單體共聚，可以制備出具有優(yōu)異粘接性能和耐久性的膠黏劑。在膠黏劑領(lǐng)域，pet3a的交聯(lián)性能被用于制備高強(qiáng)度、耐久性的膠黏劑；在有機(jī)合成領(lǐng)域，pet3a作為功能化試劑的應(yīng)用也取得了顯著進(jìn)展。
2、pet3a的制備方法多種多樣，其中酰氯法是一種較為常見的制備方法。該方法原理簡單，易操作，產(chǎn)品收率和純度均較高。但是由于酰氯等原料成本較高，且酰氯等原料具有一定的毒性和腐蝕性，極大不利于綠色生產(chǎn)的發(fā)展理念。而傳統(tǒng)的酯化合成方法以季戊四醇和丙烯酸作為原料，市場供應(yīng)充足，成本相對較低。但現(xiàn)有方法得到的市售產(chǎn)品純度低約為35%左右，且季戊四醇四丙烯酸酯含量高，產(chǎn)品同時還殘留一定的混合溶劑，所以后期需要進(jìn)行溶劑分離，導(dǎo)致工藝繁瑣。當(dāng)前，在合成過程中選擇不同的反應(yīng)條件和原料選擇，均會導(dǎo)致產(chǎn)品的產(chǎn)率和選擇性降低，因此，亟需一種季戊四醇三丙烯酸酯合成新工藝。
3、有鑒于此，特提出本專利技術(shù)。
1、本專利技術(shù)的第一目的在于提供一種季戊四醇三丙烯酸酯的合成方法，該合成方法解決了現(xiàn)有成產(chǎn)工藝過程復(fù)雜、耗時長的問題，同時能夠有效的提高物料的轉(zhuǎn)化率以及生成物的產(chǎn)率，同時生成的季戊四醇三丙烯酸酯選擇性高、純度高、產(chǎn)品色澤澄清，無色透明且不發(fā)黃，具有較高的品質(zhì)。
2、為實(shí)現(xiàn)本專利技術(shù)的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：
3、本專利技術(shù)提供了一種季戊四醇三丙烯酸酯的合成方法，包括如下步驟：
4、季戊四醇、酸催化劑和阻聚劑混合，冷凝、抽真空，并鼓入惰性氣體得到混合物；
5、取溶劑，向其中鼓入惰性氣體，將鼓入惰性氣體的溶劑與所述混合物混合攪拌至完全溶解，得到混合溶液；
6、在黑暗條件下，向所述混合溶液中加入丙烯酸，再次鼓入惰性氣體，加熱回流反應(yīng)，靜置、洗滌，即得。
7、季戊四醇三丙烯酸酯的合成過程中，由于季戊四醇三丙烯酸酯本身是一種含有多個支鏈烯烴的酯類化合物，在空氣及高溫的條件下極易發(fā)生分子聚合，導(dǎo)致變質(zhì)，從而降低反應(yīng)產(chǎn)率，因而在合成過程中需要對其反應(yīng)步驟和條件進(jìn)行篩選。
8、在本專利技術(shù)中，先將季戊四醇、酸催化劑和阻聚劑進(jìn)行混合，其原因在于季戊四醇本身是固體，而季戊四醇本身與丙烯酸不相溶，當(dāng)季戊四醇與丙烯酸先混合時會導(dǎo)致固體不溶解，無法與丙烯酸發(fā)生反應(yīng)；而季戊四醇與酸催化劑和阻聚劑在溶劑中先進(jìn)行混合，能夠使季戊四醇充分溶解，從而進(jìn)行充分的反應(yīng)。
9、季戊四醇、酸催化劑和阻聚劑混合后，向其中通入惰性氣體，其原因在于，丙烯酸本身的反應(yīng)活性較高，在空氣或氧氣氛圍下容易發(fā)生氧化反應(yīng)，導(dǎo)致變質(zhì)、產(chǎn)生難以分離的副產(chǎn)物，因而需要提前在反應(yīng)體系中營造惰性氣體的氛圍，從而保證丙烯酸進(jìn)入反應(yīng)體系的穩(wěn)定性。
10、隨后將溶劑與制得的反應(yīng)物進(jìn)行混合，在此步驟中同樣需要向溶劑中鼓入惰性氣體，保護(hù)之前營造出惰性的氛圍，防止惰性氣體逸散，從而降低反應(yīng)的效果；除此以外，所選擇的溶劑為有機(jī)溶劑，不包含水分，從化學(xué)平衡的角度來講，水分會促使反應(yīng)向正向發(fā)生，從而使生成物的產(chǎn)率降低。
11、添加溶劑后，最后添加另一個反應(yīng)物丙烯酸，丙烯酸本身是一種光敏物質(zhì)，反應(yīng)過程中如果不避光反應(yīng)，會導(dǎo)致其長時間受到光照而發(fā)生分解反應(yīng)，進(jìn)而變質(zhì)，再次步驟中再次通入惰性氣體，此時惰性氣體能夠?qū)Ρ┧岜旧磉M(jìn)行保護(hù)，防止氧氣導(dǎo)致其變質(zhì)；同時還能夠?qū)λ傻募疚焖拇既┧狨ミM(jìn)行保護(hù)，防止其在高溫條件下發(fā)生變質(zhì)。
12、在本專利技術(shù)中，洗滌可以用鹽洗也可以用水洗，可選擇1%的氫氧化鈉水溶液、5%的nacl溶液或蒸餾水。
13、優(yōu)選地，作為進(jìn)一步具體的實(shí)施方式，所述季戊四醇、丙烯酸、阻聚劑與酸催化劑的摩爾比=1：（3.0-3.6）：（0.05）：（0.05）；
14、季戊四醇與丙烯酸的摩爾比可為3.0：1.0；3.1：1.0；3.2：1.0；3.3：1.0；3.4：1.0；3.5：1.0；3.6：1.0；
15、優(yōu)選地，所述季戊四醇、丙烯酸、阻聚劑與酸催化劑的摩爾比=1:（3.3）：（0.05）：（0.05）。
16、在本專利技術(shù)中，對于各個參與反應(yīng)的反應(yīng)物之間的配比進(jìn)行了限定，最重要的是丙烯酸與季戊四醇的摩爾比，從反應(yīng)式來看，生成的一當(dāng)量的pet3a,?需要三當(dāng)量的丙烯酸。因此，丙烯酸與季戊四醇比例低于3.0：1.0時，會產(chǎn)生大量一酯和二酯產(chǎn)物，當(dāng)其比例大于3.6：1.0時，其又會使得體系中產(chǎn)生的三酯發(fā)生進(jìn)一步酯化生成全酯化的四酯副產(chǎn)物，因此，為了保證生成物的純度，季戊四醇與丙烯酸的摩爾比應(yīng)控制在1：（3.0-3.6）范圍內(nèi)；而季戊四醇與丙烯酸的摩爾比為1:3.3時，此時能夠保證所生成的三酯產(chǎn)物最多，有效的提高反應(yīng)的產(chǎn)率。而酸催化劑本身對反應(yīng)進(jìn)行催化，阻聚劑則能夠有效的防止聚合作用的產(chǎn)生，這兩種物質(zhì)在過量時會造成不必要的浪費(fèi)，而在過少時則會導(dǎo)致催化效果或者是阻聚效果降低。
17、優(yōu)選地，作為進(jìn)一步具體的實(shí)施方式，所述惰性氣體為氬氣或氮?dú)庵械娜我庖环N；
18、優(yōu)選地，所述惰性氣體為氬氣。
19、在選擇惰性氣體時，理論上來說，任何大密度的惰性氣體均能夠滿足本專利技術(shù)的反應(yīng)條件，然而考慮到在實(shí)際反應(yīng)過程中的造價和原料的易得性，在本專利技術(shù)中優(yōu)選實(shí)驗(yàn)室中常見的氮?dú)夂蜌鍤狻５珰鍤獾男Ч黠@優(yōu)于氮?dú)猓湓蛟谟冢瑲鍤獗旧淼拿芏容^大，在反應(yīng)過程中會沉降保護(hù)在液面上部，進(jìn)一步確保惰性的反應(yīng)環(huán)境。
20、優(yōu)選地，作為進(jìn)一步具體的實(shí)施方式，所述加熱回流反應(yīng)的反應(yīng)溫度為100℃-145℃，可選100℃，105℃，110℃，115℃，120℃，125℃，130℃，135℃，140℃，145℃；
21、優(yōu)選地，所述反應(yīng)溫度為125℃。
22、在本專利技術(shù)中，同樣對于反應(yīng)溫度進(jìn)行了限定，酯化反應(yīng)通常需要較高的溫度，才能實(shí)現(xiàn)分子間脫水反應(yīng)，溫度過低時，羧基與羥基無法實(shí)現(xiàn)脫羧酯化，會導(dǎo)致反應(yīng)無法進(jìn)行，因而需要適當(dāng)提升溫度有利于加快反應(yīng)速率，從而促進(jìn)分子間碰撞的概率；而當(dāng)若溫度過高時，反應(yīng)體系中的丙烯酸及生成的幾種酯化產(chǎn)物會發(fā)生自身或者交叉的高溫聚合，導(dǎo)致反應(yīng)液中生成大量的不溶的白色高分子塊狀固體，極大降低反應(yīng)效率和轉(zhuǎn)化率。因此，當(dāng)反應(yīng)溫度為100℃-145℃的區(qū)間為本專利技術(shù)的最適反應(yīng)區(qū)間，在該反應(yīng)區(qū)間內(nèi)，能夠有效的提高反應(yīng)的效率和反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率；反應(yīng)溫度為125℃時是最適反應(yīng)溫度，在最適反應(yīng)溫度下，反本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種季戊四醇三丙烯酸酯的合成方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的季戊四醇三丙烯酸酯的合成方法，其特征在于，所述季戊四醇、丙烯酸、阻聚劑與酸催化劑的摩爾比=1：（3.0-3.6）：（0.05）：（0.05）；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的季戊四醇三丙烯酸酯的合成方法，其特征在于，所述惰性氣體為氬氣或氮?dú)庵械娜我庖环N；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的季戊四醇三丙烯酸酯的合成方法，其特征在于，所述加熱回流反應(yīng)的反應(yīng)溫度為100℃-145℃；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的季戊四醇三丙烯酸酯的合成方法，其特征在于，所述加熱回流反應(yīng)的反應(yīng)時間為1h-9h；
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的季戊四醇三丙烯酸酯的合成方法，其特征在于，所述丙烯酸的體積與溶劑的體積之比=1：（5.0-10.3）；
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的季戊四醇三丙烯酸酯的合成方法，其特征在于，所述阻聚劑為對苯二酚或?qū)αu基苯甲醚中的任意一種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的季戊四醇三丙烯酸酯的合成方法，其特征在于，所述酸催化劑為固體磷酸，磷酸，
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的季戊四醇三丙烯酸酯的合成方法，其特征在于，所述溶劑為苯，甲苯，乙酸乙酯，DMF，DMAc，四氫呋喃中的任意一種或多種；
10.一種如權(quán)利要求1-9任一項所述的季戊四醇三丙烯酸酯的合成方法所合成的季戊四醇三丙烯酸酯。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種季戊四醇三丙烯酸酯的合成方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的季戊四醇三丙烯酸酯的合成方法，其特征在于，所述季戊四醇、丙烯酸、阻聚劑與酸催化劑的摩爾比=1：（3.0-3.6）：（0.05）：（0.05）；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的季戊四醇三丙烯酸酯的合成方法，其特征在于，所述惰性氣體為氬氣或氮?dú)庵械娜我庖环N；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的季戊四醇三丙烯酸酯的合成方法，其特征在于，所述加熱回流反應(yīng)的反應(yīng)溫度為100℃-145℃；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的季戊四醇三丙烯酸酯的合成方法，其特征在于，所述加熱回流反應(yīng)的反應(yīng)時間為1h-9h；
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的季戊...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：謝勁，夏嗣禹，李偉鵬，朱成建，
申請(專利權(quán))人：南京大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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