[发明专利]一种工业化生产尼龙酸二正丁酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及二元酸酯的合成方法，具体涉及一种工业化生产尼龙酸二正丁酯的方法。

技术背景

目前丙烯酸乳液常用的成膜助剂为醇酯12，醇酯12的沸点为247℃。然而随着欧盟国家对水性涂料VOC排放要求的提高，醇酯12的沸点已经不能满足市场对零VOC水性涂料的要求。因此市场急需要一种净味零VOC的水性成膜助剂来替代醇酯12。尼龙酸二正丁酯就是一种优良的净味零VOC的水性丙烯酸乳液成膜助剂。具有以下特性：1.改善乳胶漆的成膜性能用于乳胶漆的许多乳液聚合物在常温下不能完全成膜，而且多数在低温下不能成膜。乳胶漆必须依靠成膜助剂来帮助成膜。成膜助剂通常是蒸发很慢的溶剂，如各类醇醚、醇醚醋酸酯和酯醇等。它们的共同作用是软化乳液聚合物粒子，使它们融合在一起。良好的成膜助剂通常需满足以下条件:良好的水解稳定性；低的凝固点；适中的挥发率；高效的聚结效率；低的水溶解度。尼龙酸二正丁酯成膜助剂对乳胶漆来说是一种极好的成膜助剂。除了使乳胶漆的最低成膜温度降低外，尼龙酸二正丁酯成膜助剂还可改善漆膜耐候性、可擦洗性、可清洁性、可补漆性和改进涂层的展色性等。同时尼龙酸二正丁酯的净 味和VOC效果比传统的成膜助剂醇酯12、醇酯16更具有优势。2.尼龙酸二正丁酯成膜助剂可在较广的温度和湿度范围内保持乳胶漆颜色的一致。通常情况下，涂膜在低温下干燥时不易成膜或成膜不良，与在常温下正常成膜的涂层相比，涂膜表面会粗糙、无光泽、甚至有龟裂。对于浅色乳胶漆来说，粗糙的表面将引起较强的光散射，因此乳胶漆的颜色亮度会变得较差。换言之，在不同温度下涂覆的表面颜色亮度不同。尼龙酸二正丁酯成膜助剂可以使乳胶漆在低温及常温下得到光泽均一的良好成膜。此外，添加尼龙酸二正丁酯成膜助剂可以改善乳胶漆中颜料的均匀性和稳定性改进乳胶漆展色性。3.加入尼龙酸二正丁酯后，改善了树脂颗粒之间的聚结，从而降低了涂层对水蒸气的透过性；涂层干燥后收缩引起的基料树脂之间的应力松弛改善了涂层对底材的附着性；胶粒更加紧密的结合，涂膜机械强度提高，从而使涂膜能够抗断裂和完全剥离，提高耐候性。

目前合成尼龙酸二正丁酯的方法反应时间上，收率低，同时产品含量达不到99.0％，并且酸值高，气味重，无法满足净味的要求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种反应时间短、转化率高、副产物少、催化剂用量少并且净味的尼龙酸二正丁酯的合成方法。

实现上述目的的技术方案：

一种工业化生产尼龙酸二正丁酯的方法，原料与催化剂及其用量质量比为尼龙酸：吸附剂：正丁醇：催化剂＝1：0.01：1.12～1.2：0.009～0.015，包括如下步骤：1)投尼龙酸、总量20％正丁醇进入溶解釜中，升温至60℃形成混合液；2)将活性吸附剂加入到溶解后的混合液中搅拌1小时，通过过滤器将吸附剂等机械杂质去除掉；3)将剩余80％的正丁醇和过滤后的混合液以及催化剂加入到酯化釜中，开始升温，釜温需控制在110～180℃；4)反应12小时后取样检测酸值，当酸值在15～35mgKOH/g时停止反应；5)开真空将未反应的正丁醇脱除，将釜温升至160～190℃，开真空，将尼龙酸二正丁酯与催化剂分离；6)打入当量的纯碱溶液与粗尼龙酸二正丁酯，在60～70℃温度下搅拌20-40分钟；7)静置分层，放出下面水层；8)将碱洗后的粗品加到精馏釜中，升温到170～190℃，通过精馏塔脱去水分和杂质；9)开真空，从精馏塔侧线出料收集190～230℃间馏分即为产品。

在一种优选的技术方案中，吸附剂为膨润土、硅藻土、高岭土、活性炭。通过对比试验以硅藻土为最佳吸附剂。

在一种优选的技术方案中：以固体酸为催化剂，固体酸为磷钨酸、对甲苯磺酸、硫酸氢钠。优选磷钨酸。

在一种优选的技术方案中，将酯化合成产物通过蒸馏方式将催化剂与产物分离，分离后的催化剂留在釜里，下次投料时可重复使用。

在一种优选的技术方案中，酯化物蒸馏在真空度-0.095～-0.097Mpa下进行，酯化物精馏在真空度-0.096～-0.098Mpa下进 行。

在一种优选的技术方案中，用质量百分浓度为15～20％的碳酸钠溶液进行碱洗。

在一种优选的技术方案中，1)精馏塔选用高效不锈钢丝网波纹填料，顶部采用列管内回流；2)精馏塔采取两线出料，即塔顶出水和醇，侧线出尼龙酸二正丁酯；3)精馏后塔釜的残液回收后下次投料再使用；4)填料层高度为10米，整体精馏塔高度为15米。