[发明专利]一种一步嵌入合成丙二醇乙醚乙酸酯的方法

说明书

本发明涉及一种一步嵌入合成丙二醇乙醚乙酸酯的方法，是以乙酸乙酯与环氧丙烷为原料，镁铝锆复合固体碱为催化剂，在反应釜中密闭搅拌，用N₂置换出釜内空气，加热升温至设定温度，反应合成丙二醇乙醚乙酸酯；所述的反应工艺条件为原料摩尔比为乙酸乙酯：环氧丙烷＝3～7:1，反应温度为110～150℃，催化剂质量百分比为总质量的1～3％；所述镁铝锆复合固体碱催化剂采用共沉淀法制备，并经过高温焙烧制得。本发明的优点是：采用镁铝锆复合固体碱催化剂催化的一步嵌入法合成丙二醇乙醚乙酸酯，相比于传统的酯化反应方法不产生废水，对环境污染小，反应条件温和，对设备腐蚀小，能耗低，后处理简单，充分体现环保与发展和谐共存的绿色化工理念。

技术领域

本发明属于精细化学品技术领域，具体涉及丙二醇乙醚乙酸酯的合成，具体是乙酸乙酯和环氧丙烷为原料，在镁铝锆复合固体碱催化剂的催化下，环氧丙烷开环嵌入乙酸乙酯合成丙二醇乙醚乙酸酯。

背景技术

丙二醇醚酯是乙二醇醚酯的良好替代品，作为新一代“万能溶剂”，其毒性较小，同时具有与乙二醇醚酯相似的溶解性能。丙二醇乙醚乙酸酯是丙二醇醚酯系列的重要产品之一，广泛用于涂料、颜料、油墨、高效清洗剂、印刷、皮革以及电子化学品等行业。

直接酯化法是目前工业上普遍采用的合成丙二醇乙醚乙酸酯的方法，会产生大量废水，且存在对设备易腐蚀，后处理复杂、污染环境等问题。亟需我们开发出一种高效、环境友好的工艺，为产业化创造条件。而一步嵌入法合成丙二醇乙醚乙酸酯不产生工业废水，原料易得，工艺简单，反应温和，对设备腐蚀小，能耗低，后处理简单，对环境污染小。引起化学工作者的兴趣和极大的关注。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一步嵌入合成丙二醇乙醚乙酸酯的方法，该方法避免了传统均相酸性催化剂导致的设备腐蚀，催化剂很难与产物分离等问题，工艺简单、能耗低，且催化剂易分离、可重复使用，节能环保。

本发明的目的是这样实现的：将乙酸乙酯、催化剂加入到反应釜中，密封搅拌，用N₂置换出釜内空气，加热升温至设定温度，缓慢通入环氧丙烷并控制反应釜内温度基本恒定，控制反应釜内压力在0.20～0.50MPa，环氧丙烷通入设定质量后，继续在所设温度下进行反应，直至釜内压力恒定，且30min内保持不变，反应结束后降温并出料，得到丙二醇乙醚乙酸酯产品。

所述的催化剂是镁铝锆复合固体碱催化剂。

本发明提供的镁铝锆复合固体碱催化剂是按照以下方法制备的：将MgCl₂·6H₂O、Al(NO₃)₃·9H₂O、ZrOCl₂·8H₂O用去离子水配制成浓度为20％的盐溶液，将氢氧化钠和碳酸钠用去离子水配置成浓度为15％的沉淀剂，先向烧瓶中加入沉淀剂，再加入盐溶液，剧烈搅拌下升温至设定温度，反应晶化一定时间后过滤出沉淀物，用去离子水将沉淀物上附着的可溶性盐洗涤除去，干燥至恒重、研磨，置于马弗炉中在一定温度下焙烧得到镁铝锆复合固体碱催化剂。

作为对本发明的再一步限定，本发明所述方法中原料投料摩尔比为乙酸乙酯：环氧丙烷＝3～7:1，反应温度为110～150℃，反应压力为0.20～0.50MPa，催化剂用量为原料总质量的1～3％。

作为对本发明的再一步限定，本发明所述方法中较为适宜的原料摩尔配比为乙酸乙酯：环氧丙烷＝6:1，反应温度为130℃，催化剂用量为原料总质量的2％，催化剂制备所用盐溶液中镁铝锆阳离子摩尔比为n(Mg²⁺)：n(Al³⁺)：n(Zr⁴⁺)＝1：0.65：0.04，沉淀剂中n(NaOH)：n(Na₂CO₃)＝1:1，晶化温度为70℃，晶化时间为7h，催化剂焙烧温度为400℃，焙烧时间为5h。