[发明专利]连续流微通道反应器中合成二苯甲酮四酸二酐的方法

说明书

本发明公开连续流微通道反应器中合成二苯甲酮四酸二酐的方法：步骤1配置反应液，将前体四甲基二苯乙烷、四甲基二苯甲烷或四甲基二苯甲酮，冰醋酸及催化剂和促进剂按比例在投料釜中混合均匀；步骤2将混合物送进微通道反应器中，同时通入氧气，在微通道反应器中连续进行氧化反应；步骤3反应产物从出料口进入收料釜，同时进行气液分离，分离过量的氧气及产生的少量二氧化碳气体；步骤4回收醋酸溶剂，经醋酸回收系统进行脱水精制并循环使用；剩余产品经过连续萃取及纯化得到二苯甲酮四酸，经过熔融脱水得到二苯甲酮四酸二酐；催化剂通过回收循环使用。

技术领域

本发明涉及有机合成应用技术领域，具体涉及一种在连续流微通道反应器中制备二苯甲酮四酸二酐的方法。

背景技术

聚酰亚胺具有突出的耐高低温性能，同时具有耐辐射，耐化学腐蚀，低介电常数及损耗，高电绝缘，高强高韧，是目前为综合性能最高的高分子材料之一。聚酰亚胺可加工成薄膜，工程塑料，纤维，复合材料，泡沫等多种形态的材料，作为优秀的特种工程塑料，在航空航天、微电子、机械加工等领域具有广泛的应用。例如，全芳香聚酰亚胺分解温度500℃左右，长期使用温度200-300℃，是目前实际应用的最耐高温的高分子材料；高性能PI纤维具有芳纶无法比拟的耐紫外线和耐辐照性能，被认为是在空间技术与核能等特殊领域中最有希望应用的新一代有机纤维；高性能PI膜是微电子制造与封装，电气绝缘等领域不可或缺的关键材料，在狭小空间内也能防止电流击穿，确保电子产品的稳定性，在极端温度变化或物理冲击下，恶劣环境下课维持原有尺寸及特性，提高产品持久性，柔韧性，是电工电子领域的重要原材料；聚酰亚胺无毒副作用，可经过数千次消毒也不会降解，生物相容性好，可以做高端医疗器械及餐具。

聚酰亚胺按照二酐单体分类有均酐型、醚酐型、酮酐型、联苯二酐型、双酚A二酐型等多种类型。其中酮酐型聚酰亚胺体现出很好的粘结性和耐热性，具有极高的使用价值。由于航天航空、电子电机等工业的发展，迫切需要能够抵抗剧烈温度变化冲击、抗辐射及介质腐蚀、高温下仍然能保持结构稳定的工程塑料，酮酐型聚酰亚胺正是符合上述要求的材料之一。上世纪，NASA使用酮酐单体发展了LaRC-TPI这种性能优异的高温胶黏剂材料，用于空间飞行器的胶黏；赢创开发了P84纤维系列，可以作为优秀的耐高温纤维用于高温滤袋等领域。此外，酮酐型聚酰亚胺可以制备成耐高温泡沫塑料、模压板、涂料、粘合剂、漆包线等，可以制备特殊条件下工作的精密零件，耐温性能及其卓越。

目前二苯甲酮四酸二酐的合成主要通过二苯甲酮四酸的熔融脱水制备，而二苯甲酮四酸的合成一般来自四甲基二苯乙烷或四甲基二苯甲烷的氧化，使用的方法有以下几种：

1、硝酸法氧化法制备二苯甲酮四酸，其过程分为两步：第一步常压将四甲基二甲苯乙烷中的桥连乙基氧化为酮，第二步则在压力和高温下将其余四个甲基进一步完全氧化。

2、使用液相空气氧化制备二苯甲酮四酸。在间歇式反应釜中，在高温高压下使用空气氧化四甲基二苯乙烷，直至将产物完全转化为二苯甲酮四酸。

3、高锰酸钾氧化制备二苯甲酮四酸，通过在碱性条件下高锰酸钾与四甲基二苯甲烷发生氧化反应，直至甲基完全被氧化后分离纯化，得到二苯甲酮四酸。

总体来说，目前可工业化的二苯甲酮四酸二酐均来自四甲基二苯烷烃的氧化反应。采用的氧化剂有高锰酸钾，硝酸，氧气等。高锰酸钾在使用中需要的化学计量比较高，且会产生大量锰盐等三废，不是一种经济的合成方式；硝酸氧化中会有大量的氮氧化物及废酸产生，不符合绿色环保；氧气是目前最经济的方式，但由于反应自身是强放热的氧化反应，反应条件剧烈，存在控制困难的问题，操作复杂，需要反复对压力及温度进行调节控制，在产品一致性以及生产的安全性方面存在很大的问题，不但能耗高，而且产品质量很不稳定，产品中含有着各种着色性芳香羧酸杂质，提纯困难。现有技术问题：