[发明专利]一种催化合成丙二醇单甲醚的方法、以及丙二醇单甲醚

说明书

技术领域

本发明涉及精细化工领域，具体而言，涉及一种催化合成丙二醇单甲醚的方法、以及丙二醇单甲醚。

背景技术

二元醇醚是环氧化合物的重要工业衍生物之一，有“万能”溶剂之称,主要分为丙二醇醚和乙二醇醚两大系列。由于二元醇醚的结构中既含有醚键，也含有羟基或酯基，能溶解油性和水性化合物，是优良的工业溶剂。过去的几十年里，二元醇醚中以乙二醇醚系列产品应用更广泛，特别是乙二醇丁醚，但自1982年欧洲化学工业和毒理中心(ECET℃)发表了有关乙二醇醚产品的毒性研究报告之后，乙二醇醚类产品使用受到了限制。而丙二醇醚与乙二醇醚的物理性质、化学性质类似，如丙二醇醚和乙二醇醚都能完全溶解在水中，具有相似的吸湿性、比热、表面张力、密度等，某些挥发性和溶解度也相似，但其毒性远远低于乙二醇醚，因此丙二醇醚正逐步取代乙二醇醚成为日益广泛使用的溶剂，广泛应用于涂料、电子化学品、燃料等行业。其中气味温和的丙二醇甲醚应用更为广泛。

丙二醇甲醚(PM)的主要合成路线是环氧丙烷(PO)和甲醇在催化条件下制备。由于环氧丙烷分子结构的不对称性，环氧丙烷与甲醇反应可以得到两种同分异构体，即伯醚和仲醚。伯醚毒性较仲醚更低，且性能更优异，因此产品中伯醚含量越高越好。

传统的均相酸碱催化剂存在易腐蚀设备、成本高、产物难分离、副产物多、催化剂难以再回收利用等缺点，因此需要开发新型高效环境友好型固体酸碱催化剂。CN1762578A公开了一种以负载型固体碱催化剂用于丙二醇醚合成的过程，以氟化钾、硝酸钾、碳酸钾中的一种负载到金属氧化物上制备而成，具有制备简单，活性和选择性较高等优点，但并未提及催化剂使用寿命问题。CN103012077B公布了一种以多金属含氧酸/多金属含氧酸盐/钛硅分子筛为催化剂合成丙二醇醚的过程，具有环氧丙烷转化率高，丙二醇单甲醚选择性好等优点，但伯醚/仲醚异构比例低。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种催化合成丙二醇单甲醚的方法，该方法将强碱性阴离子交换树脂作为催化剂，得到高含量的丙二醇单甲醚，反应条件温和，催化剂用料少，丙二醇单甲醚选择性高，伯醚收率高。

本发明的第二目的在于提供一种由上述方法制备的丙二醇单甲醚，这种丙二醇单甲醚中伯醚/仲醚异构比例高，性能更加优异。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种催化合成丙二醇单甲醚的方法，其包括：

将强碱性阴离子交换树脂、甲醇和环氧丙烷混合成反应液，将反应液置于反应容器中于80～150℃下反应。

一种上述方法合成的丙二醇单甲醚。

与现有技术相比，本发明的有益效果例如包括：

本发明提供的这种催化合成丙二醇单甲醚的方法，其合成机理如下：

催化剂的酸碱性影响着环氧丙烷的开环方向，本发明采用强碱性阴离子交换树脂作为催化剂，价廉易得，反应条件温和；催化剂用料少、且稳定性较好，使用寿命长，催化剂失活后可再生。所合成得到的丙二醇单甲醚中伯醚选择性高，伯醚收率高。由此解决了固体酸催化剂伯醚选择性低的问题，也解决了常规固体碱催化剂寿命短易失活的问题。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本实施方式提供一种催化合成丙二醇单甲醚的方法，其包括：

将强碱性阴离子交换树脂、甲醇和环氧丙烷混合成反应液，将反应液置于反应容器中于80～150℃下反应。

进一步的，该强碱性阴离子交换树脂包括包括D201大孔强碱苯乙烯系阴离子交换树脂、201*7强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂、D301大孔弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂、D202大孔强碱Ⅱ型苯乙烯系阴离子交换树脂、JK206均孔苯乙烯系阴离子交换树脂。

进一步的，强碱性阴离子交换树脂的质量是所述反应液质量的0.1～10wt％，或者为1～9wt％，或者为2～7wt％，或者为3～6wt％，或者为4～5wt％。

进一步的，甲醇与环氧丙烷的摩尔比为5～10:1，或者为6～9：1，或者为7～8：1。

进一步的，该反应容器为间歇釜式反应器，其较为具体的操作方式包括：将阴离子交换树脂、甲醇和环氧丙烷的混合液加入到间歇釜式反应器内，搅拌速率300～2000rpm，反应温度为80～150℃，反应时间为1～12h。