[发明专利]一种间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的制备方法

说明书

本发明公开了一种间苯二甲酸二甲酯‑5‑磺酸钠的制备方法，属于间苯二甲酸二甲酯‑5‑磺酸钠制备领域。所述制备方法包括：磺化、酯化、中和、后处理；所述磺化，包括：一次反应、二次反应。本发明的制备方法制得的间苯二甲酸二甲酯‑5‑磺酸钠，纯度99.62‑99.72%，酸值0.17‑0.22mgKOH/g，皂化值为378.54‑378.73mgKOH/g，硫酸根含量41‑46mg/kg，Fe³⁺含量0.72‑0.81mg/kg，Cl^‑含量3.57‑4.19mg/kg，收率94.35‑96.40%；同时有效降低磺化过程中硫酸的施用量，简化中和、废水后处理工序，减少能耗，降低成本。

技术领域

本发明涉及间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠制备领域，具体涉及一种间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的制备方法。

背景技术

间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠（SIPM），俗称三单体，分子式为C₁₀H₉NaO₇S，是一种重要的差别化改性剂，主要用于涤纶、胶片等领域。其中涤纶为三单体主要的应用领域，主要用于合成阳离子改性聚酯CDP的第三单体。

在聚酯切片中引入SIPM可生产阳离子改性涤纶长丝，其外观虽然与普通涤纶长丝没有太大的区别，但是由于采用了阳离子改性，不仅大大改善了纤维的吸色性能，而且降低了结晶度，从而进一步适应聚酯纤维的仿真丝化。通过仿真丝化可使CDP纤维具有常压染色，染色过程中，对纤维的玷污性小，向纤维内部的扩散速率快，且无环境污染现象。且染色后色泽鲜艳、色牢度高、不易褪色的特性，同时还能够使纤维具有良好的抗静电、吸湿、抗起球和透气性能。

近几年来，以间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠为原料，制得的阳离子染料可染聚酯，在以下领域的应用中取得了突破性的进展：（1）海岛纤维，特别是时装、人造革、高性能过滤材料、高性能用纸、生物医学材料等；（2）合成水溶性聚酯；（3）改善聚丙烯纤维染色性的聚酯共混添加剂；（4）替代腈纶生产阳离子改性涤纶毯等。

目前国内三单体行业中，采用间苯二甲酸为原料，制备间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的方法，主要为：（1）磺酸结晶法，即采用三氧化硫或发烟硫酸磺化间苯二甲酸，然后经结晶、除酸、酯化、中和、精制步骤，制得产品SIPM；（2）氯磺酸磺化，即以氯磺酸为磺化剂进行磺化，然后经中和、过滤、烘干制得间苯二甲酸-5-磺酸钠，再经酯化、中和，制得产品SIPM；（3）发烟硫酸“一锅煮”法，即采用不同浓度的发烟硫酸磺化间苯二甲酸，磺化物不经分离，利用剩余废酸作为催化剂直接进行酯化、综合、精制，制得产品SIPM。（4）酯化磺化法，即间苯二甲酸先加甲醇进行酯化，制取间苯二甲酸二甲酯，然后与间苯二甲酸混合，用三氧化硫或发烟硫酸进行磺化后，进行酯化、中和、精制，制得产品SIPM。

目前现有技术中，各主要生产企业的主流制备工艺为，先采用不同浓度的浓硫酸磺化，后采用过量甲醇酯化的工艺路线。申请人经研究发现，为保证磺化效果及产品纯度等指标，往往采用过量的浓硫酸进行磺化，其不仅影响生产安全，并且会产生大量的废酸液，后续步骤处理压力大，特别是中和步骤中需采用大量的碱性物质中和废酸液，操作复杂，生产成本、时间成本、人力成本居高不下。

中国专利CN102633693A公开了一种间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠的合成方法，其将磺化步骤划分为三个温度区间，在阶段性升温、保温磺化的同时，分别采用不同的催化物质（硫酸镉、二氧化硅、硫酸汞），对磺化反应进行催化处理。但是该技术方案的缺陷在于，采用不同催化物质的多阶段磺化操作在实际生产过程中，操作复杂，容错率低，不能满足大规模工业化生产的要求；同时，所采用的催化物质导致反应母液中重金属含量逐渐升高，长期套用会影响SIPM产品性能；且各重金属的环境友好性差，废液处理难度大。