[发明专利]新的二烷基氧化锡组合物和生产(甲基)丙烯酸2-二甲基氨基乙酯的方法

说明书

本发明涉及一种新的二烷基氧化锡催化剂组合物及其用于通过(甲基)丙烯酸烷基酯和氨基醇的酯交换合成(甲基)丙烯酸氨基烷基酯，特别是(甲基)丙烯酸2‑二甲基氨基乙酯的用途。本发明还涉及用季铵化的(甲基)丙烯酸氨基烷基酯制得的聚合物和所述聚合物在水处理、污泥脱水、造纸工艺、农业、化妆品和洗涤组合物、纺织工艺、油气回收工艺如强化采油、压裂、采矿操作如尾矿处理中的用途。

技术领域

本发明涉及一种新的二烷基氧化锡催化剂组合物及其用于通过(甲基)丙烯酸烷基酯和氨基醇的酯交换合成(甲基)丙烯酸氨基烷基酯，特别是(甲基)丙烯酸2-二甲基氨基乙酯的用途。

背景技术

(甲基)丙烯酸2-二甲基氨基乙酯单体通常例如用甲基氯、二烷基硫酸盐或苄基氯进行季铵化，然后聚合以产生阳离子聚合物。这些聚合物用于许多工业如水处理、造纸、家庭和个人护理、油气回收中。

用有机锡化合物催化酯交换反应是众所周知的。在感兴趣的(甲基)丙烯酸酯中，(甲基)丙烯酸2-二甲基氨基乙酯是通过用氧化锡衍生物例如氧化二丁基锡(DBTO)作为催化剂使(甲基)丙烯酸烷基酯和二甲基氨基乙醇进行酯交换而获得的。催化剂的作用是移动平衡以产生更多的(甲基)丙烯酸2-二甲基氨基乙酯并减少杂质形成。

(甲基)丙烯酸烷基酯可以是(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯。通常优选(甲基)丙烯酸甲酯。

在文献US 7,268,251中，通过酯交换制备(甲基)丙烯酸酯在低级醇钛催化剂存在下进行。低级烷醇钛酸酯(alcoxytitanate)，例如钛酸四异丙酯本身是不可用的。催化剂制备步骤是与感兴趣的氨基醇进行醇交换所必需的。此制备步骤包括在高温下的加热阶段，以通过真空蒸馏连续除去所产生的低级醇。此步骤进行起来复杂，时间和能量密集型的，并且产生待处置的低级醇的废物料流。

文献中广泛描述的作为合成(甲基)丙烯酸酯的有效酯交换催化剂的另一种合适的催化剂是有机锡衍生物。特别地，描述了二烷基氧化锡和二烷基二氯化锡，更特别是二丁基氧化锡(首字母缩写DBTO)。即使DBTO被描述为单体分子，产物也自聚集以形成不同聚合度的簇。

例如，在文献US 3,642,877中，描述了DBTO作为在制备甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯中发生的甲基丙烯酸甲酯和二甲基氨基乙醇之间的酯交换的优选催化剂。水是公知的催化剂毒物，因为它与DBTO反应。结果，在DBTO添加之前，首先通过水与甲基丙烯酸甲酯的共沸蒸馏来干燥试剂。此试剂干燥步骤是时间和能量密集型的，其需要过量的甲基丙烯酸甲酯并产生待处置的废物。其还需要湿馏出物的进一步处理，所述湿馏出物是甲基丙烯酸甲酯、水和甲醇的混合物。并且，在此方法中，DBTO以固体形式使用。

此外，从文献中已知DBTO和(甲基)丙烯酸烷基酯都不溶于氨基醇。在酯交换反应过程期间，在氨基醇和(甲基)丙烯酸酯之间的反应之前存在诱发时间。这样的诱发时间降低生产率并因此增加生产成本。

不受任何理论的约束，据信诱发时间与DBTO的粒度分布有关。如此，本领域技术人员倾向于将DBTO的粒度降低至粉状。然而，这样做可能由于吸入含有有毒的锡衍生物的粉尘而对使用者产生安全风险。

为了克服此问题，文献US 7,078,560提出经由制备二锡氧烷中间体来预活化有机锡衍生物。二烷基氧化锡和二烷基二氯化锡的混合物与二甲基氨基乙醇在溶剂中反应。二烷基氧化锡和二烷基二氯化锡无需加热即可自溶。然而，为了在过滤后回收固体二锡氧烷，需要使溶剂蒸发的步骤。此文献中公开的方法是复杂的，特别是由于溶剂蒸馏步骤和允许回收二锡氧烷材料的进一步过滤步骤。并且，氯离子的存在可能引起工业/生产装置的腐蚀。

文献US 2012/0123147A1公开了通过将二丁基氧化锡溶解在醇和(甲基)丙烯酸烷基酯的混合物中或在(甲基)丙烯酸氨基烷基酯的存在下制备二丁基氧化锡的混合物。此方法需要在数小时内将反应混合物加热到高温。此外，DBTO含量被限制到70％的最大量。