[发明专利]一种制备乙二胺基乙磺酸盐的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备乙二氨基乙磺酸盐的方法，具体涉及由羟基乙腈和牛磺酸盐为原料制备乙二氨基乙磺酸盐的方法，属于有机化学品合成领域。

背景技术

水性聚氨酯作为一种环境友好型高分子材料，以其优异的机械性能、耐寒性、无毒等优点,在黏合剂、涂料等领域获得广泛应用。目前，水性聚氨酯研发非常活跃，但合成的水性聚氨酯多属羧酸型，其性能与溶剂型聚氨酯仍存在一定差距。原因在于，在水性聚氨酯制备中，影响其性能的因素除了原料多元醇和二异氰酸酯工艺条件外，亲水性扩链剂是决定其性能的关键。亲水性扩链剂不但影响水性聚氨酯的分散性，而且影响聚氨酯材料的强度。但当前广泛使用的亲水性扩链剂为羧酸型醇类扩链剂，尤其是二羟甲基丙酸(DMPA)。

乙二胺基乙磺酸钠是水性聚氨酯合成中重要的亲水性扩链剂，又可作为有机中间体、生化试剂应用于其它领域。为提高水性聚氨酯的性能，有人建议采用乙二胺基乙磺酸钠作为亲水性扩链剂。乙二胺基乙磺酸钠属磺酸型胺类扩链剂，其分子中除含有强亲水性基团磺酸根外,还存在可与异氰酸酯基团(NCO)反应的伯氨基和仲氨基，氨基与异氰酸酯基团反应生成脲，使聚氨酯分子结构中既含氨基甲酸酯基团又含脲基，从而赋予水性聚氨酯更高的性能。迄今为止,有关乙二胺基乙磺酸钠的合成及其在水性聚氨酯方面的应用报道很少,市场上该产品也被国外企业垄断。

乙二胺基乙磺酸钠的传统制备工艺比较复杂，以氯乙基磺酸钠法制备乙二胺基乙磺酸钠为例，则存在原料转化不完全，产品中含有氯化钠很难和产品分离等问题。

中国公开专利CN101240057公开了磺酸型亲水扩链剂及其制备方法，以多元胺和烯基磺酸盐为原料，而烯基磺酸盐市场价格较高，因此使得该方法生产的磺酸型亲水扩链剂不具有成本优势；GB1336050公开了制备乙二胺基乙基磺酸盐的方法，但反应温度高达1000-3000℃，高温高压的特殊反应条件不利于大规模化工生产，同时反应能耗较高。

因此，需要寻找一种新的乙二氨基乙磺酸钠的生产方法，以解决传统工艺中存在的转化率不高、反应条件苛刻、能耗高、成本高等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种乙二胺基乙基磺酸盐的制备方法，以羟基乙腈、牛磺酸盐等为原料采用绿色环保工艺制备乙二胺基乙基磺酸盐，该工艺经济安全，产品收率高，且提纯简单，具有工业化前景。

为实现以上本发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种乙二胺基乙基磺酸盐的制备方法，包括以下步骤：

a)以羟基乙腈、牛磺酸盐为原料，或者以羟基乙腈、牛磺酸、碱金属氢氧化物为原料，制备得到氰甲基牛磺酸盐；

b)氰甲基牛磺酸盐在加氢催化剂作用下加氢反应制备得到乙二胺基乙磺酸盐的加氢液；

c)乙二胺基乙磺酸盐的加氢液脱除溶剂后得到产品乙二胺基乙磺酸盐。

本发明中，所述牛磺酸盐选自牛磺酸钠、牛磺酸钾；所述碱金属氢氧化物为氢氧化钠和/或氢氧化钾。

作为优选的方案，乙二胺基乙基磺酸钠的制备方法，包括以下步骤：

a)以羟基乙腈和牛磺酸钠为原料，或者以羟基乙腈、牛磺酸和氢氧化钠为原料，经过脱水缩合反应制备得到氰甲基牛磺酸钠；

b)氰甲基牛磺酸钠在加氢催化剂作用下加氢制备得到乙二胺基乙磺酸钠加氢液；

c)脱除溶剂后得到产品乙二胺基乙磺酸钠。

本发明，制备所述乙二胺基乙基磺酸钠反应过程如下所示：

本发明中，以羟基乙腈和牛磺酸盐为原料时，所述羟基乙腈和牛磺酸盐中的牛磺酸根的摩尔比1-1.5:1，优选1.01-1.05:1，所述氰甲基牛磺酸盐为羟基乙腈和牛磺酸盐脱水缩合反应的产物。

以羟基乙腈、牛磺酸、碱金属氢氧化物为原料时，以碱金属中所含氢氧根的摩尔量计，所述羟基乙腈、牛磺酸、碱金属氢氧化物三者的摩尔比1-1.5:1：1，优选1.01-1.05:1:1，所述氰甲基牛磺酸盐为牛磺酸和羟基乙腈发生脱水缩合反应生成氰乙基牛磺酸，再用碱金属氢氧化物中和得到氰甲基牛磺酸盐；或者是牛磺酸先与碱金属氢氧化物混合反应生成牛磺酸盐，然后再与羟基乙腈发生脱水缩合反应生成氰甲基牛磺酸盐。

本发明中，将羟基乙腈配成水溶液加入到牛磺酸盐或牛磺酸中，加料时间通常为30-60分钟；所述缩合反应的温度20-70℃，优选30-50℃；反应时间20-120分钟，优选50-70分钟。

本发明中，步骤a)中牛磺酸盐转化率大于99.9％，产品收率大于99％。