[发明专利]对苯二甲酸二辛酯的制备方法及所用催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种对苯二甲酸二辛酯的制备方法及用于合成对苯二甲酸二辛酯的催化剂。

背景技术

对苯二甲酸二辛酯(DOPT)是一种重要的、优良的聚氯乙烯(PVC)树脂增塑剂，具有极好的化学稳定性、耐热性、耐寒性、低挥发性和高绝缘电性能等优点，可广泛用于电缆、PVC塑料、高档人造革和橡胶制品等领域。

目前常用的DOPT合成途径是用精对苯二甲酸(TPA)与异辛醇经酯化反应来制备。由于TPA与异辛醇基本不互溶，是一个典型的非均相酯化反应，其反应速率慢，反应时间长。影响TPA与异辛醇反应速率的因素主要有搅拌强度、催化剂的选择及用量、TPA与辛醇的投料比、反应温度及压力等。合成过程中所用催化剂的选用以及所选择的工艺条件对DOTP酯化反应的效率和产品质量起着重要的作用。

通过对苯二甲酸(TPA)和异辛醇在催化剂存在下直接酯化合成DOTP，反应分两步进行。第一步，对苯二甲酸与异辛醇反应生成对苯二甲酸单异辛酯；第二步，所生成的单酯与异辛醇进一步反应生成对苯二甲酸二异辛酯(即DOTP)。反应式如下：

目前工业生产中采用的催化剂之一为质子酸类催化剂，如硫酸等。其价格较低，反应温度在180℃以下，但此类催化剂催化时间长，对设备腐蚀严重，还会发生氧化和碳化等副反应，导致产品色泽变深，后处理困难。另一种常用的催化剂是钛酸酯，其所需反应时间长，制得产品易泛黄，而且其价格较贵。

发明内容

为克服上述问题，本发明提供一种用于合成对苯二甲酸二辛酯的催化剂及应用该催化剂制备对苯二甲酸二辛酯的方法，通过采用合理的催化剂及优化的生产工艺，使反应所需金属催化剂的量少，降低成本，同时可提高反应速度，缩短反应时间，反应温度低，降低能耗，而且制得的产品质量高，所用催化剂易于分离和重复利用。

一种用于合成对苯二甲酸二辛酯的催化剂，由以下重量百分比的化合物组成的催化剂1和催化剂2组成：

催化剂1由重量百分比为70~95%的离子液体和5%~30%的金属化合物组成，

催化剂2由重量百分比为60%~80%的钛金属化合物和20%~40%的其他金属化合物组成，

其中，

所述催化剂1，其离子液体的阳离子为咪唑离子或苯并咪唑离子，阴离子为硫酸氢根，或者其离子液体的阳离子为带一个或二个磺酸根的苯并咪唑离子或咪唑离子，

所述催化剂1中的金属化合物由钛金属化合物和其他金属化合物组成，

催化剂1和催化剂2中的钛金属化合物是选自钛酸四丁酯、钛酸异戊酯、钛酸异丙酯或二氧化钛中的至少一种化合物，催化剂1和催化剂2中的其他金属化合物是选自二丁基二甲氧基锡、二丁基氧化锡、亚锡酸辛酯、乙酸锌、乙酸钴中的至少一种化合物。

进一步的，所述用于合成对苯二甲酸二辛酯的催化剂，其催化剂1的离子液体选自[Emin]HSO₄、[MIm(CH₂)₄SO₃H]HSO₄、1-丁基-3-（3-磺酸基丙基）苯并咪唑硫酸氢盐或1-丁基-3-（3-磺酸基丙基）苯并咪唑硝酸盐中的一种。

所述用于合成对苯二甲酸二辛酯的催化剂，其催化剂1中的金属化合物由重量百分比为45~75%的钛金属化合物和25%~55%的其他金属化合物组成。

一种对苯二甲酸二辛酯的制备方法，包括如下步骤，

（1）将对苯二甲酸和异辛醇以1:2~1:3的重量比例投入到酯化反应釜中，边搅拌边加热；

（2）当温度上升至130~150℃时，加入上文所述的催化剂1，其加入量为步骤（1）所加苯二甲酸和异辛醇总重量的1~8%，继续升温；

（3）当温度升至160~220℃时，加入上文所述的催化剂2，其加入量为步骤（1）所加苯二甲酸和异辛醇总重量的0.05~0.5%，之后将酯化反应温度控制在160-260℃，酯化反应时间为0.5~3小时；

（4）反应过程中产生的蒸汽通过冷凝器回流，进入分水器分相，上层非水液体溢流至反应器中，下层水相留在分水器中；

（5）反应结束后，趁热蒸馏出反应釜中多余的醇，降温，待反应釜内物质分成上下两相，通过倾析方法分离出离子液体；

（6）用Na₂CO₃溶液洗涤步骤（5）中分离出离子液体后所剩的物质，再用水洗涤数次至中性，即得产品。