三苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及有机高分子化学领域中可聚合大分子表面活性剂,特别涉及一种三苯 乙烯基苯酚聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯的制备方法。
【背景技术】
[0002] 三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯属于丙烯酸酯类中含有长链聚氧乙烯 和多元苯环的共聚疏水的功能型单体,由于同时含有碳碳双键和多个氧乙烯基,可用于多 种高分子材料的聚合,所得聚合物具有一定的增稠、润湿、渗透、乳化、分散和增溶作用,可 用于乳胶涂料、乳液增稠剂、胶粘剂、油墨、造纸助剂和印花材料等的乳液聚合反应。
[0003] (甲基)丙烯酸酯或丙烯酸酯的合成方法主要有酯交换法、酰氯法和直接酯化法。 直接酯化法是以(甲基)丙烯酸或丙烯酸和三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚为原料,在催化剂的 作用下进行酯化反应,需要添加阻聚剂以防止丙烯酸及其酯在较高温度下发生聚合反应。 目前三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯的合成专利未见有报道,只有相近的烷基 酚聚氧乙烯醚丙烯酸酯的报道。
[0004] 三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚含有多芳香基团,空间位阻更大,反应相对更难;制备烷 基酚聚氧乙烯醚丙烯酸酯的反应一般需要采用带水剂,需要蒸馏有机相,现有技术存在酯 化率不高的问题。
【发明内容】
[0005] 为解决上述技术问题,本发明提供一种三苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚(甲基)丙烯 酸酯制备方法,以三苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚和(甲基)丙烯酸为主要原料,采用复合催化 剂,提高反应活化能,在阻聚剂作用和一定温度、一定真空度以及真空脱水条件下,直接酯 化得目标产物。为了更好促进反应的进行,本发明采用对甲基苯磺酸、磷钨酸和亚硫酸氢钠 中两种或三种混合物作为催化剂,反应不采用带水剂,不需要蒸馏有机相,采用的催化剂组 分、比例和用量不同于现有技术,有效提高了反应活化率,反应酯化率更高。
[0006] 本发明所指的三苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯制备反应方程式如 下:
[0007] i
[0008] 三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯,其结构式为:
[0009]
[0010] 式中:R1= H,一 CH 3, η = 1~50 (η为氧乙烯基的重复单元个数)。
[0011] 本发明技术方案如下:
[0012] -种三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯的制备方法,所述方法以三苯乙 基苯酚聚氧乙烯醚和(甲基)丙烯酸作为原料,在催化剂和阻聚剂作用下,进行酯化反应, 所述催化剂为对甲基苯磺酸、磷钨酸和亚硫酸氢钠中两种或三种混合物。
[0013] 所述催化剂质量为三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚和(甲基)丙烯酸总质量0. 1~ 3. 5%〇
[0014] 所述催化剂质量比为对甲基苯磺酸:磷钨酸:亚硫酸氢钠=1~3 : 0. 2~ 3 : 0~3或对甲基苯磺酸:磷钨酸:亚硫酸氢钠=1~3 : 0~3 : 0.2~3或对甲基 苯磺酸:磷钨酸:亚硫酸氢钠=〇~3 : 1~3 : 0. 2~3。
[0015] 所述三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚与(甲基)丙烯酸摩尔比为I : 1~4。
[0016] 所述酯化反应真空度控制在-0. 05~-0.0 IMPa,温度控制在90°C~180°C,反应时 间为3h~8h。
[0017] 所述阻聚剂为对苯二酚和吩噻嗪单独或混合使用。
[0018] 所述阻聚剂质量为(甲基)丙烯酸质量的0.2-2%。
[0019] 所述一种三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯的制备方法,包括以下步 骤:
[0020] (1)按比例称取三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚和(甲基)丙烯酸,催化剂和阻聚剂,混 合搅拌均匀后,取样测定酸值;
[0021] (2)抽真空控制真空度在-0. 05~-0.0 IMPa,加热反应液至90°C~180°C,反应 3h~8h,反应过程中副产物水抽真空被带出,使醋化反应进行完全,取样测定酸值,计算出 酯化率,得到三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚(甲基)丙酸酯粗产物;
[0022] (3)反应停止,把步骤2所得三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚(甲基)丙酸酯粗产物放入 容器中,静置1-3小时,将沉淀的催化剂过滤出来回收利用,得到酯化率为80-98 %的三苯 乙基苯酚聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酸的混合物液。
[0023] 所述一种三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯的制备方法,还包括将 80-98%的三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酸的混合物液进行 后处理的步骤。后处理包括将三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙 烯酸的混合物液碱中和,溶剂萃取,蒸溶剂等步骤,即可得到三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚(甲 基)丙烯酸酯。
[0024] 酸值的计算公式如下:
[0025]
[0026] 式中V--消耗KOH标准溶液体积,mL ;
[0027] c--KOH标准溶液浓度,mol/L ;
[0028] m--样品质量,g ;
[0029] 56.11--KOH相对分子质量。
[0030] 反应过程中(甲基)丙烯酸过量,酯化率计算公式如下:
[0031]
[0032」 有益效果:
[0033] 本发明采用对甲基苯磺酸、亚硫酸氢钠和磷钨酸的两种或三种为复合催化剂,有 效提高反应活化率,反应速率快、催化效率高,反应后产物不需要水洗和中和,催化剂可过 滤分离回收再利用,缩短了合成工艺路线,不采用带水剂、在真空条件下进行,节省原料、降 低成本,反应过程抽真空脱水,副产物水很快转移出,可逆酯化反应更快地向正反应方向进 行,不需要回收带水剂和进行蒸馏有机溶剂,节省时间、提高效率,采用反应物(甲基)丙烯 酸过量的方式,使反应向正反应方向更快进行,反应酯化率达80-98%,有效的提高了酯化 率。
【具体实施方式】
[0034] 对照组1 :
[0035] 在装有电动搅拌器、温度计、冷凝器和油水分离器的四口烧瓶中加入三苯乙基苯 酚聚氧乙烯醚65. 0g,甲基丙烯酸4. 27g,对苯二酚0. 07g,对甲基苯磺酸为0. 17g,甲苯20g, 开动搅拌,加热升温到60°C,当反应液搅拌均匀后测定酸值;再将反应液升温到140°C左 右,反应时间6h,反应液取样测酸值,计算酯化率;然后反应液经过滤、蒸甲苯后,得到三苯 乙基苯酚聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯的粗品,反应酯化率达55. 2%。(酯化率太低,反应 液没有进行后理的必要。)
[0036] 对照组2 :
[0037] 在装有电动搅拌器、温度计、冷凝器和油水分离器的四口烧瓶中加入三苯乙基苯 酚聚氧乙烯醚65. 0g,甲基丙烯酸4. 27g,对苯二酚0. 07g,磷钨酸为0. 10g,甲苯20g,开动搅 拌,加热升温到60°C,当反应液搅拌均匀后测定酸值;再将反应液升温到150°C左右,反应 时间5h,反应液取样测酸值,计算酯化率;然后反应液经过滤、蒸甲苯后,得到三苯乙基苯 酚聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯的粗品,反应酯化率达63. 7%。(酯化率低,反应液没有进 行后理的必要。)
[0038] 对照组3 :
[0039] 在装有电动搅拌器、温度计、冷凝器和油水分离器的反应釜中加入三苯乙基苯酚 聚氧乙稀醚156kg,甲基丙稀酸17. 5kg,对苯二酷0. 175kg,硫酸为2. 6
kg,甲苯50kg,开动搅 拌,加热升温到60°C,当反应液搅拌均匀后测定酸值;再将反应液升温到140°C左右,反应 时间6h,反应液取样测酸值,计算酯化率;然后反应液经过滤、蒸甲苯后,得到三苯乙基苯 酚聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯的粗品,反应酯化率达41. 2%。(酯化率太低,反应液没有 进行后理的必要。)
[0040] 实例 1 :
[0041] 在装有电动搅拌器、温度计、冷凝器和油水分离器的反应釜中加入三苯乙基苯酚 聚氧乙稀醚156kg,甲基丙稀酸17. 5kg,对苯二酷0. 175kg,磷鹤酸为0. 78kg,对甲基苯磺 酸为I. 82kg,开动搅拌,加热升温到60°C,当反应液搅拌均匀后测定酸值;再慢慢加大真空 度-0. 05至-0.0 IMPa,反应液升温到140°C左右,反应时间6h,反应液取样测酸值,计算酯化 率;然后反应液经过滤可得到三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯的粗品,反应酯化 率达95. 3%。
[0042] 粗品经后处理后可达到指标:含莖多97 % ;酸值< 0. 5mgK0H · g 1 ;色度 (APHA)彡 50。
[0043] 实例 2 :
[0044] 在装有电动搅拌器、温度计、冷凝器和油水分离器的反应釜中加入三苯乙基苯酚 聚氧乙稀醚65kg,丙稀酸7. 6kg,对苯二酷0. 09kg,亚硫酸氢钠为0. 55kg,对甲基苯磺酸 为0. 55kg,开动搅拌,加热升温到60°C,当反应液搅拌均匀后测定酸值;再慢慢加大真空 度-0. 05至-0.0 IMPa,反应液升温到160°C左右,反应时间5h,反应液取样测酸值,计算 酯化率;然后反应液经过滤后得到三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚丙烯酸酯粗品,反应酯化率达 96. 2%〇
[0045] 粗品经后处理后可达到指标:含量彡97 % ;酸值彡0. 5mgK0H · g_ 1 ;色度 (APHA)彡 50。
[0046] 实例 3 :
[0047] 在装有电动搅拌器、温度计、冷凝器和油水分离器的反应釜中加入三苯乙基苯酚 聚氧乙稀醚156kg,甲基丙稀酸21. 5kg,对叔丁基邻苯二酷0. 108和吩噻嘆0. 108kg,亚硫 酸氢钠0. 60kg,磷钨酸为I. 18kg,开动搅拌,加热升温到60°C,当反应液搅拌均匀后测定酸 值;再慢慢加大真空度-〇. 05至-0.0 IMPa,反应液升温到170°C,反应时间4h,反应液取样 测酸值,计算酯化率;然后反应液经过滤后得三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯,反应 酯化率达97. 7%。
[0048] 粗品经后处理后可达到指标:含童多97 % ;酸值< 0. 5mgK0H · g 1 ;色度 (APHA)彡 50。
[0049] 实例 4 :
[0050] 在装有电动搅拌器、温度计、冷凝器和油水分离器的反应釜中加入三苯乙基苯酚 聚氧乙稀醚156kg,甲基丙稀酸17. 5kg,对苯二酷0. 15kg,吩噻嘆0. lkg,对甲基苯磺酸为 I. 30kg,磷钨酸为0. 65kg,亚硫酸氢钠为0. 65kg开动搅拌,加热升温到60°C,当反应液搅拌 均匀后测定酸值;再慢慢加大真空度一 〇. 05至一 0.0 IMPa,反应液升温到150°C左右,反应 时间5h,反应液取样测酸值,计算酯化率;然后反应液经过滤可得到三苯乙基苯酚聚氧乙 烯醚(甲基)丙烯酸酯的粗品,反应酯化率达95. 8%。
[0051] 粗品经后处理后可达到指标:含量彡97 % ;酸值彡0. 5mgK0H · g- 1;色度 (APHA)彡 50。
【主权项】
1. 一种三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯的制备方法,其特征在于:所述方 法以三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚和(甲基)丙烯酸作为原料,在催化剂和阻聚剂作用下,进行 酯化反应,所述催化剂为对甲基苯磺酸、磷钨酸和亚硫酸氢钠中两种或三种混合物。2. 如权利要求1所述一种三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯的制备方法,其 特征在于:所述酯化反应催化剂质量为三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚和(甲基)丙烯酸总质量 的 0? 1 ~3. 5% 〇3. 如权利要求1或2所述一种三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯的制备方法, 其特征在于:所述酯化反应催化剂质量比为对甲基苯磺酸:磷钨酸:亚硫酸氢钠=1~ 3 : 0. 2~3 :O~3或对甲基苯磺酸:磷钨酸:亚硫酸氢钠=1~3 :O~3 : 0. 2~ 3或对甲基苯磺酸:磷钨酸:亚硫酸氢钠=0~3 : 1~3 : 0. 2~3。4. 如权利要求3所述一种三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯的制备方法,其 特征在于:所述三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚与(甲基)丙烯酸摩尔比为I: 1~4。5. 如权利要求1或2所述一种三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯的制备方法, 其特征在于:所述酯化反应真空度控制在-0. 05~-0.OIMPa,温度控制在90°C~180°C,反 应时间为3h~8h。6. 如权利要求1或2所述一种三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯的制备方 法,其特征在于:所述阻聚剂为对苯二酚和吩噻嗪单独或混合使用。7. 如权利要求6所述一种三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯的制备方法,其 特征在于:所述酯化反应阻聚剂质量为(甲基)丙烯酸质量的0. 2-2%。8. 如权利要求1所述一种三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯的制备方法,其 特征在于,包括以下步骤: (1) 按比例称取三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚和(甲基)丙烯酸,催化剂和阻聚剂,混合搅 拌均匀后,取样测定酸值; (2) 抽真空控制真空度在-0. 05~-0.OIMPa,加热反应液至90°C~180°C,反应3h~ 8h,反应过程中副产物水抽真空被带出,使酯化反应进行完全,取样测定酸值,计算出酯化 率,得到三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚(甲基)丙酸酯粗产物; (3) 反应停止,把步骤2所得三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚(甲基)丙酸酯粗产物放入容器 中,静置1-3小时,将沉淀的催化剂过滤出来回收利用,得到酯化率为80-98%的三苯乙基 苯酚聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酸的混合物液。9. 如权利要求8所述一种三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯的制备方法,其 特征在于:还包括将80-98%的三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙 烯酸的混合物液进行后处理的步骤。
【专利摘要】本发明涉及三苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚(甲基)丙烯酸酯制备方法,三苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚和(甲基)丙烯酸进行酯化反应,对甲基苯磺酸、磷钨酸和亚硫酸氢钠中两种或三种混合物作为催化剂,用量为三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚和(甲基)丙烯酸总质量的0.5~3.5%,工艺条件:反应物摩尔比n(三苯乙基苯酚聚氧乙烯醚)∶n(甲基)丙烯酸=1∶1~4,反应温度80℃~190℃,时间为3h~8h,阻聚剂用量为(甲基)丙烯酸总质量0.2~2%;采用复合催化剂,抽真空条件下进行反应,反应效率高,不采用带水剂,产物不需水洗和中和,不需回收带水剂和蒸馏有机溶剂,缩短工艺路线,节省原料降低成本,反应物(甲基)丙烯酸过量,可逆酯化反应向正反应更快进行,提高酯化率。
【IPC分类】C08G65/332, C07C69/54, C07C67/08
【公开号】CN104892924
【申请号】CN201510263728
【发明人】杨晓玲
【申请人】青岛科技大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月21日