[发明专利]一种甲基丙烯酸羟丙酯的制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及甲基丙烯酸羟酯的制备工艺领域，具体涉及甲基丙烯酸羟丙酯的制备工艺。

背景技术

甲基丙烯酸酯类按分子结构与应用可分为通用甲基丙烯酸酯和特种甲基丙烯酸酯。其中特种甲基丙烯酸酯产量相对较低，生产规模相对较小，但是其品种却很多。在众多特种甲基丙烯酸酯中，甲基丙烯酸羟丙酯是一种无色透明液体，具有碳碳双键和羟基两个官能团，性质极其活波，应用范围相当广泛，主要用于制备热固性甲基丙烯酸涂料、丁苯橡胶乳液改性剂、甲基丙烯酸改性聚酯涂料、纤维整理剂等。

甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA)的制备方法很多，目前在工业化生产上最常用的是开环反应法，在反应釜中按一定的烷酸比将环氧丙烷逐步滴加到甲基丙烯酸中，在催化剂、阻聚剂的共同作用下反应合成甲基丙烯酸羟丙酯。如本公司原有甲基丙烯酸羟丙酯的制备工艺如下：将甲基丙烯酸(MAA)泵入反应釜内，然后加入催化剂、阻聚剂，在导热油加热至80-85℃，常压氮气保护80-90℃条件下滴加环氧丙烷(PO)进行加成反应(反应时间与投料量有关，投料量越大反应时间越长，如当甲基丙烯酸200kg，其他物料按照比例加入时，反应时间2.5-3.5小时)，滴加完成后关闭冷却水自然升温，待温度下降后取样检测甲基丙烯酸质量百分数小于0.5％视为加成反应完毕，反应完毕后泵入蒸馏釜，在导热油加热约120--280℃条件下减压蒸馏冷凝，分离出轻组分和重组分，中间馏分为该产品。CN 101914020也公开了一种甲基丙烯酸羟丙酯的制备方法：将装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的烧瓶置于水浴上，加入三氧化铁、对苯二酚及甲基丙烯酸，水浴加热至80-85℃，在搅拌下于1.5小时通过恒压滴液漏斗滴入环氧丙烷，滴加完毕后在80--85℃继续反应1小时；然后将反应物转入克氏蒸馏瓶中，再加入适量对苯二酚进行减压蒸馏，收集73--77℃的馏份即为成品。。不同厂家的工艺流程基本相同，在选择催化剂、阻聚剂、反应温度、时间等工艺参数略有区别。

上述制备工艺的主要技术问题是：

1、副反应较多，生成双酯等杂质，并且杂质含量很难控制。

2、常压条件下，环氧丙烷严重过量，易形成爆炸性混合气体，危险性较高。

3、甲基丙烯酸羟丙酯易聚合，大量聚合物较难处理。

4、有氧条件下，环氧丙烷易形成混合性爆炸物；无氧条件下，原料和产品易发生聚合，常压下难以控制含氧量。

5、甲基丙烯酸受热后易聚合从而导致爆聚，并释放大量热量。

6、简单蒸馏焦炭残渣较多，收率低且产生大量废渣。

针对上述问题，技术人员通过与本行业内相关人员交流提及只有采用精馏塔进一步提纯才可以提高产品含量和降低副反应中双酯等杂质。对甲基丙烯酸羟乙酯生产过程中易聚合采用高真空降低操作温度来控制。但采用精馏塔、聚合采用高真空对设备要求高，必然会增加生产成本。

技术内容

本发明首先要解决的技术问题是副反应较多，生成双酯等杂质；常压条件下环氧丙烷严重过量，易形成爆炸性混合气体，危险性较高。为此本发明在反应釜中加入适量的水作为助剂，并在密闭条件下进行加成反应，结果有效地解决了上述技术问题。

本发明的技术方案如下：通过真空机组将反应釜抽成真空，保持反应釜真空状态，利用真空将甲基丙烯酸、催化剂、阻聚剂、水抽入反应釜内，催化剂、阻聚剂、水与甲基丙烯酸的质量百分比分别为0.5×10^-2-2×10^-2、4.5×10^-4-3×10^-4、0.5×10^-3-5×10^-3，完成后保证反应釜内真空在-0.99Mpa--0.75Mpa，充入氮气保证氧气/氮气体积比0.01％-0.25％，加热至80℃-85℃条件下滴加环氧丙烷，通过控制环氧丙烷的滴速保证反应釜内压力≤60KPa，环氧丙烷与甲基丙烯酸摩尔比为1.02-1.06∶1，通过冷却水冷却控制反应温度在90-100℃(反应时间与投料量有关，投料量越大反应时间越长，如当甲基丙烯酸2000kg，其他物料按照比例加入时，反应时间1.5-3.5小时)；滴加完成后关闭冷却水自然升温，待温度下降后取样检测甲基丙烯酸质量百分数小于0.5％视为加成反应完毕；加成反应完毕后减压脱除轻组分环氧丙烷、水和甲基丙烯酸，将中间品转至中间釜添加质量百分比0.5-5‰的水后减压蒸馏，得甲基丙烯酸羟丙酯。