[发明专利]一种1;5-戊二异氰酸酯的制备方法

说明书

本发明公开了一种1,5‑戊二异氰酸酯的制备方法，包括以下步骤：(1)将1,5‑戊二胺转化液和萃取溶剂混合萃取1,5‑戊二胺，然后将萃取液进行脱水处理得到1,5‑戊二胺和萃取溶剂的混合液；(2)向1,5‑戊二胺和萃取溶剂的混合液中添加催化剂、尿素，补充适量的萃取溶剂形成反应体系，将1,5‑戊二胺进行氨基甲酸酯化并通过减压蒸馏回收反应体系中过量的萃取溶剂，得到PDU；(3)将PDU和热载体、催化剂混合进行热裂解反应，分离得到萃取溶剂和PDI。该方法中的萃取溶剂萃取既可以除去转化液中含有的大量的盐，萃取溶剂又可以作为合成PDU的原料，经热裂解即可制备PDI，其副产物萃取溶剂又可以实现循环利用。

技术领域

本发明涉及制备1,5-戊二异氰酸酯，具体涉及一种1,5-戊二异氰酸酯的制备方法。

背景技术

脂肪族异氰酸酯(ADI)因其特殊的化学结构，赋予相应聚氨酯材料优异的使用性能，随着建材、涂装、汽车等行业的高速发展，其应用越来越广泛，需求量也逐年增加。目前合成ADI的工艺路线主要包含光气法和非光气法。光气法是工业上常用的生产方法，但该法制备异氰酸酯的过程中使用的光气为剧毒原料，反应中又会放出大量的氯化氢，容易造成设备腐蚀，环境污染。非光气法工艺中，容易实现工业化的方法主要有氨基甲酸酯法裂解和氨基甲酸盐脱水法，其中尿素法研究路线较多，方法较成熟，且已实现工业化应用。例如张明凯等人以尿素、己二胺、正丁醇为原料合成1，6-己二异氰酸酯(HDI)。但是该法合成过程中所用原料对纯度要求高，反应条件苛刻。此外，目前热裂解氨酯甲酸酯制备异氰酸酯的方法主要是采用分段冷凝的方式，保证异氰酸酯在第一段冷凝收集而正丁醇在第二段冷凝。

HDI是脂肪族异氰酸酯中一种重要的单体，占据了ADI全球需求总量的60％，市场份额巨大，其来源主要为化石工业，生产过程对环境的污染严重。近年研究表明，1,5-戊二异氰酸酯(PDI)和HDI在化学结构和化学性质方面极其相似，其合成前体1,5-戊二胺的生物合成技术也日趋成熟，容易实现工业化生产，这使PDI具有了替代HDI的可能。在合成PDI的工艺中，对原料戊二胺的纯度同样有着极为严格的要求。

现有报道的1,5-戊二胺的生物合成方法主要采用全细胞催化赖氨酸法或直接发酵法，这两种方法生产的戊二胺溶液中均含有大量的无机盐。现有的精制方法主要分为直接精馏与萃取精馏两种，采用直接精馏法会导致无机盐大量沉积在精馏塔釜底，即腐蚀设备又增大能耗；而采用萃取精馏法可以有效解决盐的问题，但由于有机溶剂的挥发造成的精馏过程中溶剂与戊二胺的损失又不可避免。

发明内容

发明目的：为了解决现有1,5-戊二异氰酸酯制备过程中原料1,5-戊二胺需精制产生的问题，本发明提供了一种1,5-戊二异氰酸酯的制备方法。

技术方案：本发明所述一种1,5-戊二异氰酸酯的制备方法，包括以下步骤：

(1)将1,5-戊二胺转化液和萃取溶剂混合萃取1,5-戊二胺，然后将萃取液进行脱水处理得到1,5-戊二胺和萃取溶剂的混合液；

(2)向步骤(1)得到的1,5-戊二胺和萃取溶剂的混合液中添加催化剂、尿素，补充适量的萃取溶剂形成反应体系，将1,5-戊二胺进行氨基甲酸酯化并通过减压蒸馏回收反应体系中过量的萃取溶剂，得到粉末状五亚甲基二氨基甲酸丁酯；

(3)将步骤(2)得到的五亚甲基二氨基甲酸丁酯和热载体、催化剂混合进行热裂解反应，分离得到萃取溶剂和1,5-戊二异氰酸酯。

步骤(1)中，所述萃取溶剂为正丁醇、异丁醇或戊醇，优选正丁醇；所述1,5-戊二胺转化液和萃取溶剂的体积比为1:1-1.5；所述脱水处理包括薄膜蒸发、减压蒸馏、分子筛除水等方式。