[发明专利]烷氧基化三羟甲基丙烷的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性的三羟甲基丙烷产品——烷氧基化三羟甲基丙烷的生产方法，尤其是涉及一种由烷氧基化试剂对三羟甲基丙烷进行定量的加成反应，生成烷氧基化三羟甲基丙烷的方法。属有机化工技术领域。

背景技术

烷氧基化反应是生产改良化的有机物质，如非离子表面活性剂的主要反应，它可以使得被改良的物质在降低皮肤刺激性、渗透、分散和破乳等方面的性能有明显的改善。但目前国内各种技术资料上尚未见到对三羟甲基丙烷等多元醇进行烷氧基化的报道，也未见有烷氧基化三羟甲基丙烷或其生产方法的专利公开。

三羟甲基丙烷等多元醇与丙烯酸发生酯化反应后，生成的丙烯酸酯类化合物是可以被紫外光固化的物质，其单体作为反应性稀释剂，在光纤、涂料等领域有着广泛的用途。但是由三羟甲基丙烷直接和丙烯酸酯化生成的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)也存在着固化后收缩率高、毒性大、对皮肤刺激强烈等缺点，属于第一代的光固化稀释剂。为了改善这些缺点，可以对三羟甲基丙烷进行烷氧基化。烷氧基化的三羟甲基丙烷再和丙烯酸等进行酯化反应，就能得到固化收缩率小、皮肤刺激性小的第二代光固化稀释剂。

烷氧基化试剂有环氧乙烷、环氧丙烷和环氧丁烷等几种，但是对于多元醇的烷氧基化，主要采用的是环氧乙烷和1，2-环氧丙烷。

烷氧基化试剂在催化剂的作用下，可以和含有活泼氢的化合物(如醇、酚、胺或酸等)进行开环加成反应，生成烷氧基化的改性化合物。从反应机理来说，烷氧基化反应是一种自由基反应，可以逐级进行加成，直到反应体系中的烷氧基化试剂全部消耗完。

对于三羟甲基丙烷来说，加成度为3的乙氧基化和丙氧基化反应可以用下面两个反应式来表示：

上式中的EO和PO分别是乙氧基片段和丙氧基片段的符号，TMP是三羟甲基丙烷的英文简称。EO3-TMP、PO3-TMP分别反映的是EO、PO均匀插入三个羟甲基后所得烷氧基化产品的结构式，它们是三烷氧基化三羟甲基丙烷的主要成分。当然，实际在进行烷氧基化加成反应时，三个EO或PO不一定正好等量地插入到三羟甲基丙烷的三个羟甲基之间，有可能某个羟甲基之间嵌入了2个、甚至3个EO或PO，而有的羟甲基之间却没有嵌入EO或PO。因此，烷氧基化反应以后，产物实际上是一组加成度相近的混合物，分子量也是表征该种混合物的归一化后的分子量，实际上有一定的分布范围。因此商业上一般不用分子量，而用羟值作为反映该类产品性能的主要指标。

更确切的乙氧基化三羟甲基丙烷和丙氧基化三羟甲基丙烷的结构式分别见附图1和附图2。其中的x、y、z可以是0，1，2，3……等自然数。

当x+y+z＝3时，就表示平均加成度为3的三烷氧基化三羟甲基丙烷。

通过控制烷氧基化试剂的加入量，还可以得到加成度为其他数值的改性三羟甲基丙烷，如：EO6-TMP，PO12-TMP……这些产品也统称为乙氧基化或丙氧基化的三羟甲基丙烷。

所以只要控制烷氧基化试剂与三羟甲基丙烷的摩尔比，就能生成平均加成度为目标值的烷氧基化三羟甲基丙烷。

国内现有文献中尚未见对三羟甲基丙烷进行烷氧基化的报道，从对其他有机物进行烷氧基化反应的技术资料看，现有的烷氧基化技术侧重于对一些常温下为液态的有机化合物进行烷氧基化，而对常温下是固态的有机物则很少有报道进行烷氧基化，而且现有烷氧基化技术也存在着这样一些缺点：对要烷氧基化的原料中的水分没有注意加以控制，水分和烷氧基化试剂会发生反应，生成一些不期望的副产物；对放热反应过程中的温度难以进行很好的控制，使得产物的分子量分布加宽，产品质量变差。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种对于三羟甲基丙烷这样的常温下为固态的物质也能进行烷氧基化、可避免一些不期望的副反应发生、产物的分子量分布变窄的生产方法。

本发明的目的是这样实现的：一种烷氧基化三羟甲基丙烷的生产方法，该方法是以强碱或碱土金属盐作为催化剂，在一定的压力下由烷氧基化试剂对三羟甲基丙烷进行定量的加成反应，生成烷氧基化三羟甲基丙烷的方法，所述烷氧基化试剂主要是指环氧乙烷或1，2-环氧丙烷，该方法主要包括以下工艺步骤：

1)将三羟甲基丙烷投入反应器中，加入相当于三羟甲基丙烷重量的0.1～5.0％，优选0.5～2.0％的强碱或碱土金属盐催化剂；