專(zhuān)利名稱(chēng)：通過(guò)薄膜蒸發(fā)生產(chǎn)內(nèi)酰胺鹽的方法
通過(guò)薄膜蒸發(fā)生產(chǎn)內(nèi)酰胺鹽的方法本發(fā)明涉及一種通過(guò)使醇鹽與內(nèi)酰胺進(jìn)行反應(yīng)而制備內(nèi)酰胺鹽(Iactamates)的 方法。當(dāng)在堿性物質(zhì)的存在下將內(nèi)酰胺加熱時(shí)，它們聚合成相應(yīng)的聚酰胺。用于該目的 的合適的并且時(shí)常使用的催化劑是內(nèi)酰胺鹽，它們與基于異氰酸鹽的活化劑結(jié)合使用。用于制備含內(nèi)酰胺鹽的催化劑體系的方法本身是已知的。例如，US 4，115，399描述了適合用于催化2_吡咯烷酮的陰離子聚合反應(yīng)的溶液 的制備。該催化劑溶液是通過(guò)使一種堿金屬氫氧化物與過(guò)量的2-吡咯烷酮進(jìn)行分批反應(yīng) 并且將所產(chǎn)生的混合物隨后轉(zhuǎn)移到在升高溫度下進(jìn)行脫水并同時(shí)汽提而制備的。該反應(yīng)是 在反應(yīng)區(qū)(例如攪拌的反應(yīng)器)中進(jìn)行的。在該反應(yīng)之后，將得到的反應(yīng)混合物轉(zhuǎn)移到一個(gè) 蒸餾裝置中，其中將通過(guò)該堿金屬氫氧化物與過(guò)量的2-吡咯烷酮的反應(yīng)而形成的水從反 應(yīng)混合物中去除。根據(jù)US 4，115，399的方法因而包括至少兩個(gè)不同的反應(yīng)階段。該2-吡 咯烷酮與堿金屬氫氧化物的反應(yīng)是在25°C和100°C之間的溫度下進(jìn)行的，而該2-吡咯烷酮 與堿金屬氫氧化物的反應(yīng)產(chǎn)物的蒸餾處理是在75°C到150°C下進(jìn)行的。EP 0 438 762 Al描述了用于內(nèi)酰胺到聚內(nèi)酰胺的陰離子聚合的一種催化劑溶 液，該催化劑溶液除了特定的改性劑之外，還包括有待聚合的內(nèi)酰胺、一種堿金屬內(nèi)酰胺鹽 以及2-吡咯烷酮。有待用于該聚合反應(yīng)的溶液是通過(guò)將內(nèi)酰胺和2-吡咯烷酮與這些單獨(dú) 的改性劑進(jìn)行混合并隨后在一個(gè)第一工藝步驟中添加一種固體堿金屬醇鹽而制備的。然后 接著使這種混合物在高溫以及減壓下經(jīng)受蒸餾，其中，在內(nèi)酰胺與堿金屬醇鹽之間的反應(yīng) 中釋放的醇被餾出。DE-A 2 035 733描述了通過(guò)內(nèi)酰胺的陰離子聚合制備聚酰胺，該聚合反應(yīng)是在堿 金屬/堿土金屬內(nèi)酰胺鹽在α-吡咯烷酮中的有催化活性的溶液的存在下進(jìn)行的。該有催 化活性的溶液的分批制備是通過(guò)使一種內(nèi)酰胺與一種含醇的堿金屬/堿土金屬醇鹽溶液 進(jìn)行反應(yīng)而同時(shí)加熱、接著加入α“吡咯烷酮并且將通過(guò)內(nèi)酰胺與醇鹽的反應(yīng)而形成的醇 以蒸餾方式去除而進(jìn)行的。US 3，575，938描述了一種制備催化劑溶液的方法，該催化劑溶液被用于通過(guò)陰離 子聚合制備聚酰胺。該催化劑溶液是通過(guò)一種兩階段的方法制備的使一種金屬氫化物、金 屬氫氧化物、金屬烷基化物、金屬醇鹽、金屬酰胺或金屬碳酸鹽與一種內(nèi)酰胺單體在優(yōu)選地 升高的溫度下進(jìn)行反應(yīng)，以隨后的蒸餾作為第二工藝步驟。用于制備內(nèi)酰胺鹽的另外的方法是從EP 0 238 143和DE 12 04 821中已知的。這些方法的一個(gè)缺點(diǎn)是高的資金成本，這是由于一種用于內(nèi)酰胺與堿的反應(yīng)的反 應(yīng)器以及一種蒸餾裝置所構(gòu)成的特定的工藝裝置而引起的。此外，該催化劑所得的產(chǎn)物特性不總是令人滿(mǎn)意的。例如，所描述的這些制備方法 可能由于聚合物和低聚物的形成而產(chǎn)生催化劑體系的混濁，這導(dǎo)致由于從所使用的裝置中 去除形成的低聚物或聚合物而產(chǎn)生了增大的純化成本。此外，在可以用作用于鑄型用聚酰胺生產(chǎn)的催化劑的內(nèi)酰胺鹽中過(guò)高比率的低聚 物和聚合物會(huì)導(dǎo)致(更具體地說(shuō)是在鑄型聚酰胺制品中導(dǎo)致)鑄型聚酰胺部件變壞的結(jié)晶性、導(dǎo)致不恒定的反應(yīng)性、并且導(dǎo)致加熱過(guò)的催化劑/己內(nèi)酰胺溶液的受限的儲(chǔ)存時(shí)間。此外，由于使用醇鹽作為堿，在產(chǎn)生的催化劑體系中可能發(fā)生高的醇含量，這對(duì)催 化劑的適合性具有不利的影響并且會(huì)導(dǎo)致在所產(chǎn)生的聚酰胺產(chǎn)物中空腔的形成。這些方法(尤其是分批進(jìn)行)的另外的缺點(diǎn)在于僅實(shí)現(xiàn)了低的通過(guò)量。在連續(xù)的 方法中，另外不利的是在蒸餾過(guò)程中普遍要求大量的初餾物以調(diào)節(jié)進(jìn)料。因此，本發(fā)明的目的是提供一種制備用于將內(nèi)酰胺聚合成聚酰胺的催化劑的方 法，它總體上導(dǎo)致上述問(wèn)題減少，更具體地說(shuō)，導(dǎo)致避免或減小了聚合物或低聚物的形成。更具體地說(shuō)，該方法應(yīng)該優(yōu)選地能夠廉價(jià)地制備而同時(shí)得到高質(zhì)量的催化劑。該 方法應(yīng)該更具體地導(dǎo)致具有小比例的低聚物或聚合物的催化劑體系，這樣，不再要求常規(guī) 的純化步驟。此外，產(chǎn)生的催化劑應(yīng)該優(yōu)選地具有低比例的醇，因?yàn)楦罅康拇紩?huì)導(dǎo)致該催 化劑減小的穩(wěn)定性，并且在得到聚酰胺的陰離子聚合中醇的存在會(huì)導(dǎo)致氣體的生成，這可 以進(jìn)而誘發(fā)最終產(chǎn)物中空腔的形成。同時(shí)，該方法應(yīng)該優(yōu)選使得能有高的通過(guò)量并且優(yōu)選 確保運(yùn)行條件快速達(dá)成，這樣，要求小量的初餾物用于進(jìn)料。這個(gè)目的的實(shí)現(xiàn)是從一種方法開(kāi)始進(jìn)行的，該方法是通過(guò)使至少一種醇鹽與至少 一種內(nèi)酰胺進(jìn)行反應(yīng)而制備內(nèi)酰胺鹽。根據(jù)本發(fā)明的方法其特征在于，使包括至少一種醇鹽與至少一種內(nèi)酰胺的反應(yīng)混 合物在薄膜蒸發(fā)器上經(jīng)受反應(yīng)性蒸餾。反應(yīng)性蒸餾在本發(fā)明的上下文中應(yīng)理解為是指一種反應(yīng)(內(nèi)酰胺鹽催化劑的形 成)與一種分離方法(通過(guò)反應(yīng)而形成的醇的蒸餾性去除)的一體化。在根據(jù)本發(fā)明的方法中使用的反應(yīng)混合物包括至少一種內(nèi)酰胺。適合用于此目的 的內(nèi)酰胺是具有以下通式的化合物
權(quán)利要求
通過(guò)使至少一種醇鹽與至少一種內(nèi)酰胺進(jìn)行反應(yīng)而制備內(nèi)酰胺鹽的方法，其特征在于，使包括至少一種醇鹽與至少一種內(nèi)酰胺的反應(yīng)混合物在薄膜蒸發(fā)器上經(jīng)受反應(yīng)性蒸餾。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法連續(xù)地進(jìn)行。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，該反應(yīng)性蒸餾是在降膜式蒸發(fā)器或滴流 柱中進(jìn)行的。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該內(nèi)酰胺對(duì)應(yīng)于以下通式
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所使用的醇鹽是一種堿金屬醇 鹽、堿土金屬醇鹽或四烷基銨醇鹽。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該反應(yīng)混合物中內(nèi)酰胺與醇鹽 的重量比為1 1至40 1。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該薄膜蒸發(fā)器中的反應(yīng)性蒸餾 是在以下工藝條件的至少一項(xiàng)下進(jìn)行-從80°C到180°C的夾套運(yùn)行溫度；-從-10°C到30°C的冷凝器溫度；-從30°C到70°C的接收器中的產(chǎn)物溫度；-從75°C到120°C的出口中的產(chǎn)物溫度；以及-50到900毫巴的壓力。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使該反應(yīng)混合物在該反應(yīng)性蒸 餾過(guò)程中經(jīng)受汽提操作。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，該汽提操作是在與該反應(yīng)混合物的流動(dòng)的 逆流中進(jìn)行的。
10.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征為以下工藝步驟(a)提供至少一種含醇的醇鹽溶液；(b)提供至少一種內(nèi)酰胺；(c)將該至少一種內(nèi)酰胺引入該含醇的醇鹽溶液中以得到一種反應(yīng)物混合物；(d)將工藝步驟(c)中得到的反應(yīng)混合物在一個(gè)溫度下進(jìn)行均勻化處理，該溫度被選 擇為使得實(shí)質(zhì)上不存在該內(nèi)酰胺與該醇鹽的反應(yīng)，以得到一種均勻化的反應(yīng)物混合物；(e)將該均勻化的反應(yīng)物混合物送入一個(gè)薄膜蒸發(fā)器中，優(yōu)選是經(jīng)由該薄膜蒸發(fā)器的 頂部；(f)將送入的反應(yīng)物混合物進(jìn)行反應(yīng)性地蒸餾，可任選地伴隨該反應(yīng)物混合物在逆流 中的同時(shí)汽提；并且(g)在該薄膜蒸發(fā)器的底部得到該內(nèi)酰胺鹽。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，跟隨工藝步驟(g)之后的是將得到的內(nèi)酰胺鹽在鼓輪刨片機(jī)或造粒帶上進(jìn)行精加工。
12.如權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的方法，該方法是在惰性條件下進(jìn)行的。
13.通過(guò)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的方法可得到的一種內(nèi)酰胺鹽。
14.如權(quán)利要求13所述的內(nèi)酰胺鹽，該內(nèi)酰胺鹽具有按重量計(jì)小于的醇含量。
15.如權(quán)利要求13或14中所述的內(nèi)酰胺鹽在聚酰胺的制備中、尤其是鑄型用聚酰胺的 制備中作為催化劑的用途。
全文摘要
在此描述了一種通過(guò)使醇鹽與內(nèi)酰胺進(jìn)行反應(yīng)而生產(chǎn)內(nèi)酰胺鹽的方法，其中使包括至少一種醇鹽與至少一種內(nèi)酰胺的反應(yīng)混合物經(jīng)受薄膜蒸發(fā)。
文檔編號(hào)C08G69/20GK101939357SQ200980104403
公開(kāi)日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2009年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月8日
發(fā)明者克勞斯·奧爾格維爾, 威廉·勞弗, 斯特凡·沙特納, 漢斯·卡斯佩爾 申請(qǐng)人:萊茵化學(xué)有限公司