[发明专利]萘二甲酸的低温纯化方法

说明书

发明领域

本发明总体上涉及萘基化合物的纯化，特别涉及萘二甲酸的纯化。

发明背景

已知基于萘二甲酸二甲酯及相应酸的聚合物有很广泛的商业应用。例如，由加入2，6-萘二甲酸二甲酯(2，6-NDC)的聚合物制成的膜比其他如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等聚合物所制成的膜和纤维具有更好的强度和热学性质。这些增强的性质使2，6-NDC基聚合物可用于摄影胶片和磁带中，也可用于电气及电子元件。

2，6-NDC基聚合物对二氧化碳、水蒸气和氧气等气体具有高扩散阻力。由于这种对气体扩散的阻力，这些聚合物可以在多种食品和饮料包装应用中用作膜和容器。

2，6-NDC基聚合物的极佳的物理强度使这些聚合物适用于对物理性能有要求的应用中，如用作汽车和摩托车轮胎中的帘布轮胎。

在这些应用中使用2，6-萘二甲酸比使用2，6-NDC有如下几个优点。第一，由于酸和酯之间的重量差异，每磅酸进料通常能生产更多的聚合物。此外，酸与乙二醇聚合反应生成水，而酯与乙二醇聚合生成更难以处理的甲醇。而且，在设计成仅用于处理酸型单体的聚合设备中，酸的使用可以使萘二甲羧基加成到聚合物上，如果只使用酯，这是不能完成的。

单体酸的制备和直接纯化也大大简化了单体的生产。特别地，在制备2，6-NDC的过程中，2，6-二甲基萘被氧化成2，6-萘二甲酸(2，6-NDA)，随后必须将其酯化成2，6-NDC，为了得到高产率、高纯度的产物，在以上的一步或两步反应中必须进行一步或多步纯化，如蒸馏或重结晶。相反，直接纯化2，6-DMN的氧化产物相对简单，因此能够降低单体的成本。

但是，为了能够处理相对高比例的溶解总固体，2，6-NDA的纯化通常在华氏600度或更高的温度条件下进行。在这样的温度下进行操作要求对设备进行大量的投资，以使其能够承受住在此温度下操作而导致的压力。此外，在这样的温度操作下，要求有大量的能源投入以将反应混合物加热到所需的华氏600度。最后，即使在这些优选条件下进行操作，在将纯化后的单体应用于聚合物之前，可能还需要对其中的杂质进行额外的纯化。

所需要的是更有效、低成本地纯化萘二酸单体的相对便宜的方法，并且这个方法所产生的杂质比目前通常使用的高温纯化工艺所产生的杂质含量低。

发明简介

我们发现，在比商业实践中通常所使用的温度和固体投料量更低的操作条件下，能够高效地生产萘二酸单体。令人惊奇的是，当选择适当的催化剂和操作条件后，能够获得不需要的杂质含量更低的单体，因而降低了进一步纯化单体酸的要求。

此外，由于这些反应在较低的温度下进行，我们发现，为较简便的操作条件所设计的未充分利用的化工设备，如用于纯化对苯二酸的设备可以用于纯化如2，6-NDA等二酸单体。使用已有的设备可以减少用于建造通常商业上用于NDA纯化的，在华氏600度以上操作的设备的资金消耗，从而进一步能够生产相对廉价的单体。

附图的简单描述

图1是纯化2，6-萘二甲酸的工艺流程图。

优选实施方式的详细描述

以下的详细描述比较了在通常高温条件下制备的2，6-萘二甲酸的纯化和在其他如用于对苯二酸纯化的化工处理设备中可完成的2，6-萘二甲酸的低温纯化过程。本讨论只是作为例证。在阅读完以下的描述后，本发明的其它实施方式对本领域的技术人员是显而易见的。例如，我确信我的发明很适合其它类似二酸的纯化，如1，5-萘二甲酸，以及其它含有一个或多个酸官能团的萘酸。因此，以下的描述不意图限制我们发明的适用范围。

通常，我发现我的方法制备的萘酸单体中包含更低残余量的不需要的萘基化合物，这些萘基化合物在聚合反应条件下能发生反应生成聚合物支链或中止聚合物链。通过在比商业上用于纯化这些酸的温度和固体浓度更低的操作条件下操作，能够获得上述优点。此外，贵金属催化剂的恰当选择能显著提高由该方法制备的纯化酸的质量。

特别地，纯化工艺应在温度约520-575°F之间进行，优选525°F-560°F，更优选550°F。溶解总固体应是在反应温度下可溶解的2，6-NDA的最大重量百分比，其范围是从520°F的3.9％到575°F的12％，在525°F时的4.4％到在560°F时的10％，在550°F时约为7％。