[发明专利]一种异佛尔酮亚胺的制备方法以及包含其的IPDA的制备方法

说明书

本发明提供一种异佛尔酮亚胺的制备方法，以异佛尔酮腈和液氨为反应物，充分混合后进入微通道反应器，在一定温度和压力下进行反应，得到包含异佛尔酮亚胺的出料液，实现了在不使用催化剂的条件下，3‑氰基‑3,5,5‑三甲基环己酮亚胺化制备异佛尔酮亚胺，收率达到95％以上，使异佛尔酮亚胺不使用催化剂也可实现产业化生产，同时也降低液氨的用量。此外，本发明还提供了一种IPDA的制备方法，由上述方法制备得到的异佛尔酮亚胺出料液与氢气反应后得到，反应副产物少，IPDA收率高，且加氢催化剂使用寿命长。

背景技术

异佛尔酮二胺(IPDA)是一种性能优良的高端精细化学品，用作环氧树脂固化剂、涂料交联剂、聚酯单体，以其制造的高性能复合材料被广泛用于风力涡轮机、汽车部件等高技术产业。IPDA的分子结构赋予其优良的应用性能，机械强度更高、氨基活性高、预混性好、使用方便、具有优良的相容性以及具有更好的透光、耐候、耐油、耐老化、耐水渍等性能，是理想的化工新材料。

目前，IPDA主要采用氰化路线合成，首先将异佛尔酮和氰化氢进行加成反应，生成异佛尔酮腈，然后再与氨气和氢气进行胺化还原反应，生成IPDA。

其中，从异佛尔酮腈制备IPDA采用的常规方法是采用两步反应，包括胺化反应和加氢反应，具体的，首先采用固定床或管式反应器，在酸性金属氧化物(氧化铝、二氧化硅、二氧化钛等)作为催化剂的条件下，异佛尔酮腈与氨反应生成3-氰基-3,5,5-三甲基环己酮亚胺(也称异佛尔酮亚胺)，然后异佛尔酮亚胺与氢气在加氢催化剂的作用下加氢生成异佛尔酮二胺，加氢催化剂为雷尼金属型催化剂。本发明主要对第一步胺化反应做进一步探究。

CN102924291B中写出，异佛尔酮腈与过量氨在管式反应器中反应生成3-氰基-3,5,5-三甲基环己酮亚胺，反应温度40-60℃，反应压力10-30Mpa，反应催化剂选用酸性金属氧化物Al₂O₃，氨与异佛尔酮腈的摩尔比为20-80:1，异佛尔酮腈收率达95％。该反应原料氨的用量也比较大，氨的回收成本高，设备投资成本高。

CN102976956B中写出，异佛尔酮腈发生两步反应合成3-氰基-3,5,5-三甲基环己酮亚胺。第一步，异佛尔酮腈与过量伯氨在带有精馏/蒸馏装置反应釜或固定床反应器中反应生成亚胺化合物，反应温度50-80℃，反应压力20kPa以下；第二步，反应生成的亚胺化合物与过量液氨反应生成3-氰基-3,5,5-三甲基环己酮亚胺，反应氨解催化剂选用γ-氧化铝，反应温度80-120℃，反应压力15-30MPa，反应氨与异佛尔酮腈的摩尔比为15-30:1。该反应通过不断分离出反应生成的水，从而促进亚胺化反应的平衡不断向亚胺化合物方向移动，增大异佛尔酮腈的转化率，生成的亚胺化合物在氨解催化剂的作用下与过量的液氨反应生成3-氰基-3,5,5-三甲基环己酮亚胺，但该反应使用过量的伯氨和液氨，过程中需要不断蒸馏除去反应过程中生成的水，反应能耗大，原料伯氨和液氨回收成本高。

除了反应原料氨的用量也比较大，氨的回收成本高外，现有技术中，异佛尔酮腈与过量氨反应生成3-氰基-3,5,5-三甲基环己酮亚胺(异佛尔酮亚胺)工艺中，均使用了催化剂，催化剂成本高，使用寿命短，需要定期更换，增加生产成本。

在3-氰基-3,5,5-三甲基环己酮亚胺的生产工艺中，在有无催化剂的条件下异佛尔酮腈和液氨都能发生反应，从反应机理来看，羰基作为亲电基团，氨作为亲核试剂与其发生亲核加成反应最后脱水生成3-氰基-3,5,5-三甲基环己酮亚胺，在无催化剂的条件下，反应速率慢，异佛尔酮腈的转化率低，如何加快反应速率，提高异佛尔酮腈的转化率是本发明研究的重点。

现有技术中，3-氰基-3,5,5-三甲基环己酮亚胺的生产工艺中不使用催化剂，即使能反应，收率是非常低的，无法实现产业化。

有鉴于此，开发一种生产异佛尔酮亚胺不使用催化剂也可实现产业化的方法，具有很大的应用前景。

技术方案