一种膦酸三(1,3-二氯丙基)酯的生产方法
技术领域
[0001] 本
发明属于化工合成技术领域,具体涉及一种膦酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯的生产方法。
背景技术
[0002] 膦酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯是一种添加型的通用含氯含磷阻燃剂,兼有阻燃、增塑、防潮、扰静电、抗拉
力、抗压缩性能,在高温下分解产生的卤
原子具有诱捕燃烧带活性自由基机能,使高活性的羟基或氢原子生成
水或氢气,从而中断链式
氧化反应。且膦酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯
热分解能转
化成玻璃态的聚偏膦酸,在材料表面形成一固态的焦
碳层,隔绝空气和热量以阻止燃烧。另一方面磷-卤的协同效应也有效的提高了膦酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯的
阻燃性能,热分解产生的卤化磷和氧化卤化磷是很好的自由基终止剂,且其沸点高,比重大,在燃烧带
停留时间长,与自由基更易反应,同时也可在材料表面形成一
覆盖层,隔绝氧气和热量以阻止燃烧。因此,膦酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯作为良好的阻燃剂及阻燃
增塑剂广泛应用于不饱和聚酯、硬质和软质聚
氨酯
泡沫塑料、环氧树酯、酚
醛树酯、软质聚氯乙烯等。
[0003] 膦酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯在阻燃领域中应用很广,国外已有大量文献报导,美国Stauffer化学公司和日本大八化学公司等早已有生产,近几年,我国有不少学者对膦酸三(1,3-二氯-2-丙基酯的合成进行了研究。公开号为CN102863468A、CN107556338A、CN102807581B的中国
专利分别介绍了以环氧氯丙烷和三氯氧磷为原料,采用TiCl4、AlCl3或Lewis酸为催化剂的制备方法。该类制备方法存在着严重弊端:首先,催化剂本身不稳定、在空气中极易分解、反应后分离困难、催化剂无法回收再使用、污染环境等;其次,环氧氯丙烷为1,3-二氯-2-丙醇环化后的产物,易挥发、不稳定,有潜在致癌作用,易燃,其
蒸汽与空气易形成爆炸性混合物,且环氧氯丙烷和三氯氧磷反应为放热反应,对
温度要求较高,温度低时于容易累积,达到一定量后容易瞬间反应导致爆沸现象的发生,且环氧氯丙烷容易发生自聚合反应,导致产品
色度偏高且副产物较多,原料利用率较低。再次,环氧氯丙烷采用滴加的方式,操作复杂。
发明内容
[0004] 为解决上述问题,本发明提供一种利用催化剂为酯化反应塔填料,催化三氯氧磷和1,3-二氯-2-丙醇反应合成膦酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯的生产方法。由于三氯氧磷与1,3-二氯-2-丙醇反应生成膦酸三取代酯过程属于逐级取代酯化反应机理,从反应动力学和
热力学角度来讲,各级取代酯化反应的速率与温度有直接关系,且随着取代级数的增加,反应温度升高。因此,该方法通过控制各级反应塔反应温度逐级升高提高酯化率,实现了催化剂利用率高、循环使用周期长、产品
质量稳定,收率可达95%以上,该方法简单易操作,安全节能,利于工业化生产。本发明涉及的反应机理如下:
。
[0005] 本发明的目的是按如下方法实现的:一种膦酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯的生产方法,具体方案为:将反应物料三氯氧磷和1,
3-二氯丙醇按照一定的的物料质量比连续通入1至3级填料反应塔催化酯化,反应生成的的酯化产物粗品经
碱洗、水洗、蒸馏得淡黄色膦酸三(1,3-二氯丙基)酯,反应生成的氯化氢气体经反应塔塔顶气体出料口进入
负压吸收装置。
[0006] 其中,上述反应物料三氯氧磷与1,3-二氯丙醇的质量比可以为m三氯氧磷:m二氯丙醇=1:(2.5 7.5)。
~
[0007] 作为优选地,三氯氧磷与1,3-二氯丙醇的质量比为m三氯氧磷:m二氯丙醇=1:(3~5)。
[0008] 其中,上述1至3级反应塔内填料为酯化反应的催化剂,且在反应起始阶段需要在原料1,3-二氯丙醇中浸渍活化。
[0009] 其中,上述催化剂可以为复合型固体
超强酸或磺酸型阳离子
树脂中的任一种。
[0010] 其中,上述1至3级反应塔内的反应温度分别控制在110 120℃、120 130℃和130~ ~ ~140℃范围内。
[0011] 作为优选地,1至3级反应
温度控制范围分别为115 118℃、126 130℃和135 138~ ~ ~℃。
[0012] 本发明的有益作用:(1)该方法采用催化剂为酯化反应塔填料,有效提高催化剂和设备利用率;
(2)利用三氯氧磷与1,3-二氯-2-丙醇反应生成膦酸三取代酯过程属于逐级取代酯化反应机理,且酯化反应随着取代级数的增加,反应温度升高。该方通过控制各级反应塔反应温度逐级升高提高酯化率,稳定产品质量,降低能耗;
(3)该方法实现了催化剂利用率高、循环使用周期长、产品收率可达90%以上,该方法简单易操作,易于实现产品的连续化,安全环保,利于工业化生产。
具体实施方式
[0013] 结合
实施例对本发明所涉及的制备方法做进一步地说明,应该说明的是,下述说明仅是为了解释本发明,并不对其内容进行限定。
[0014] 实施例1将307Kg三氯氧磷和1228Kg 1,3-二氯丙醇分别打入物料滴加罐,设定三氯氧磷的流速为150Kg/h,1,3-二氯丙醇的流速为605Kg/h连续匀速打入1至3级填料反应塔,各反应塔内填料为二氯丙醇和磺酸型阳离子树脂催化剂混合体系,其中:1级反应塔体反应温度为115℃,2级反应塔体反应温度为128℃,3级反应塔体反应温度为138℃。从物料全部进入1级反应塔至从第3级反应塔塔底全部出料用时共计4.5小时,反应生成的酯化产物粗品经碱洗、水洗、蒸馏得淡黄色膦酸三(1,3-二氯丙基)酯,反应生成的氯化氢气体经反应塔塔顶气体出料口进入负压吸收装置,以三氯氧磷投料量计,产品收率为95.07%。
[0015] 实施例2将307Kg三氯氧磷和1228Kg 1,3-二氯丙醇分别打入物料滴加罐,设定三氯氧磷的流速为75Kg/h,1,3-二氯丙醇的流速为300Kg/h连续匀速打入1至3级填料反应塔,各反应塔内填料为二氯丙醇和磺酸型阳离子树脂催化剂混合体系,其中:1级反应塔体反应温度为118℃,
2级反应塔体反应温度为125℃,3级反应塔体反应温度为135℃。从物料全部进入1级反应塔至从第3级反应塔塔底全部出料用时共计6小时,反应生成的酯化产物粗品经碱洗、水洗、蒸馏得淡黄色膦酸三(1,3-二氯丙基)酯,反应生成的氯化氢气体经反应塔塔顶气体出料口进入负压吸收装置,以三氯氧磷投料量计,产品收率为96.78%。
[0016] 实施例3将307Kg三氯氧磷和921Kg 1,3-二氯丙醇分别打入物料滴加罐,设定三氯氧磷的流速为150Kg/h,1,3-二氯丙醇的流速为450Kg/h连续匀速打入1至3级填料反应塔,其他操作和工艺条件均同实施例1得淡黄色膦酸三(1,3-二氯丙基)酯,以三氯氧磷投料量计,产品收率为91.39%。
[0017] 对比例1按照实施例2:将307Kg三氯氧磷和1228Kg 1,3-二氯丙醇分别打入物料滴加罐,设定三氯氧磷的流速为75Kg/h,1,3-二氯丙醇的流速为300Kg/h连续匀速打入1至3级填料反应塔,各反应塔内填料为二氯丙醇和磺酸型阳离子树脂催化剂混合体系,其中:1 3级反应塔体物~
料温度均为138℃,从物料全部进入1级反应塔至从第3级反应塔塔底全部出料用时共计6小时,反应生成的酯化产物粗品经碱洗、水洗、蒸馏得红棕色膦酸三(1,3-二氯丙基)酯,反应生成的氯化氢气体经反应塔塔顶气体出料口进入负压吸收装置,以三氯氧磷投料量计,产品收率为87.03%。(全程温度过高,造成部分产物碳化,导致物料
颜色过高)。
[0018] 对比例2按照实施例2:将307Kg三氯氧磷和1228Kg 1,3-二氯丙醇分别打入物料滴加罐,设定三氯氧磷的流速为75Kg/h,1,3-二氯丙醇的流速为300Kg/h连续匀速打入1至3级填料反应塔,各反应塔内填料为二氯丙醇和磺酸型阳离子树脂催化剂混合体系,其中:1 3级反应塔体物~
料温度均为118℃,从物料全部进入1级反应塔至从第3级反应塔塔底全部出料用时共计6小时,反应生成的酯化产物粗品经碱洗、水洗、蒸馏得淡黄色膦酸三(1,3-二氯丙基)酯,反应生成的氯化氢气体经反应塔塔顶气体出料口进入负压吸收装置,以三氯氧磷投料量计,产品收率为67.44%。(一取代酯含量高)。