[发明专利]一种微通道反应器连续合成马来酰亚胺的方法

说明书

一种微通道反应器连续合成马来酰亚胺的方法，其特征是：将胺基浓度为0.1～1.5mol/L、流速为1～10mL/min的伯胺丙酮溶液和浓度为0.1～1.8mol/L，流速为1～10mL/min的顺丁烯二酸酐丙酮溶液加入微通道反应器或并联微通道反应器组，在30～50℃反应后，将得到的马来酰胺酸‑顺丁烯二酸酐丙酮浆料和脱水催化剂丙酮溶液流入微通道反应器或串联微通道反应器组，在40～55℃下反应，得到马来酰亚胺反应物料；再经沉析、过滤、洗涤和重结晶，即制得马来酰亚胺产物，转化率93.5%～95.5%。采用本发明，反应物料温度均匀可控，反应充分，所得马来酰亚胺产物转化率稳定，适于工业化连续生产。

技术领域

本发明属于有机化合物的制备，涉及一种微通道反应器连续合成马来酰亚胺的方法。本发明合成的马来酰亚胺适用作复合材料、耐高温绝缘材料和胶粘剂等的基体树脂，应用于航空航天、汽车电子和轨道交通等领域。

背景技术

马来酰亚胺因具有耐高温、耐辐射、耐湿热等优良特性，被广泛用作先进复合材料、耐高温绝缘材料和胶粘剂等的基体树脂，应用于航空航天、汽车电子和轨道交通等工业领域。美国Searle在1948年就获得了马来酰亚胺的合成专利，此后各种不同结构的马来酰亚胺相继而出，其合成方法都是基于Searle法而改进的。目前，国内外合成马来酰亚胺的合成方法大致有乙酸酐脱水法、热脱水闭环法、共沸蒸馏脱水法等。以上这些方法通常在常规反应器中合成好马来酰胺酸，而后加入脱水催化剂进行亚胺化，从而间歇式合成马来酰亚胺。然而，在常规反应器中合成马来酰亚胺存在着以下缺点：反应器中温度不均匀，反应不充分，导致收率较低、酸值偏高、批次质量稳定性差等，局限了马来酰亚胺树脂在下游产品领域的应用。以丙酮法合成4,4’-双马来酰亚氨基二苯甲烷为例，根据有关资料(如黄志雄、彭永利等编著的《热固性树脂复合材料及其应用》，化学工业出版社2007年1月第1版；刘润山发表的文献“合成条件对双马来酰亚胺合成的影响”，《化学试剂》1985年06期，所得的马来酰亚胺转化率为74％～85％，酸值1～14mgKOH/g。因此，提高转化率和质量稳定性成为了马来酰亚胺树脂合成中必须解决的技术难题之一。

发明内容

本发明的目的旨在克服上述现有技术中的不足，提供一种微通道反应器连续合成马来酰亚胺的方法。采用本发明，具有高效的传质传热效率，反应物料温度均匀可控，反应充分，所得马来酰亚胺产物转化率较为稳定(按伯胺浓度计，转化率93.5％～95.5％)，酸值低(0.28～0.43mgKOH/g)，适于工业化连续生产；可解决间歇式合成方法中存在的收率低和质量稳定性差的技术难题。

本发明的内容是：一种微通道反应器连续合成马来酰亚胺的方法，其特征是步骤为：从储料罐A将胺基(-NH₂)浓度为0.1～1.5mol/L、流速为1～10mL/min的伯胺丙酮溶液加入微通道反应器1#或并联微通道反应器组11#的入口1；从储料罐B将浓度为0.1～1.8mol/L，流速为1～10mL/min的顺丁烯二酸酐丙酮溶液加入微通道反应器1#或并联微通道反应器组11#的入口2；所述伯胺丙酮溶液和所述顺丁烯二酸酐丙酮溶液在温度设置为30～50℃的微通道反应器1#或并联微通道反应器组11#中反应后，得到马来酰胺酸-顺丁烯二酸酐丙酮浆料，储存在暂存罐中；然后将流速为1～10mL/min的所述马来酰胺酸-顺丁烯二酸酐丙酮浆料从暂存罐加入微通道反应器2#或并联微通道反应器组22#的入口1’；从储料罐C将流速为1～10mL/min的脱水催化剂丙酮溶液流入微通道反应器2#或串联微通道反应器组22#的入口2’，所述马来酰胺酸-顺丁烯二酸酐丙酮浆料和所述脱水催化剂丙酮溶液在温度设置为40～55℃的微通道反应器2#或并联微通道反应器组22#中反应，得到马来酰亚胺反应物料；再将所述马来酰亚胺反应物料(缓慢)倒入水中搅拌，沉析出黄色沉淀物，过滤，用质量百分比浓度为5％的碳酸氢钠水溶液洗涤、再用水洗至中性，然后用甲苯进行重结晶后，在80～100℃温度下干燥，即制得马来酰亚胺(产物)，所制得马来酰亚胺(产物)转化率为93.5％～95.5％(按伯胺浓度计)，酸值0.28～0.43mgKOH/g；