способ получения аминоэпихлоргидриновой смолы

Формула изобретения

Способ получения аминоэпихлоргидриновой смолы путем взаимодействия вторичного амина с эпихлоргидрином, отличающийся тем, что к нагретому до 40-49°С 25-40%-ному водному раствору диметиламина дозируют эпихлоргидрин, либо к нагретому до 40-49°С эпихлоргидрину дозируют 25-40%-ный раствор диметиламина в мольном соотношении 1,0-1,1:1,0, а затем вводят этилендиамин или полиэтиленполиамин в количестве 0,1-2,0 мас.% от суммарного количества диметиламина и эпихлоргидрина, после чего реакционную смесь выдерживают при 71-85°С в течение 1,5-2,0 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения аминоэпихлоргидриновой смолы и может быть использовано для очистки литьевой воды от механических и органических примесей, а также сточных вод различных технологических процессов.

Известен способ получения эпихлоргидриновых смол взаимодействием полиалкиленполиаминов с алифатическими кислотами (С₃ -C₈) в водном растворе с последующим взаимодействием полученного продукта с эпихлоргидрином и обработкой смолы водорастворимой кислотой при рН 2, затем к водному раствору Добавляют 0,25-2,5 экв. NaOH на 1 экв. кислоты [см. пат. СССР №326777]. Недостатком данного способа является ухудшение качества смолы из-за присутствия NаСl или других солей, компонентов и т. д.

Известен способ получения аминоэпихлоргидриновых смол путем взаимодействия дифункциональных эпоксисоединений с вторичными аминами [см. пат. США №3894947]. Недостатком способа является низкое качество аминоэпихлоргидриновых смол, высокое содержанием 1,3-и 2,3-дихлоргидринов и эпихлоргидрина.

Наиболее близким к заявленному по сущности является способ получения линейных поличетвертичных солей с четвертичным азотом путем взаимодействия эпихлоргидрина с бифункциональными вторичными аминами [см. пат. США №3738945 (1973 г.)]. Реакция проходит в две стадии: сначала при 20-30°С амин присоединяет эпихлоргидрин (или наоборот), далее температуру повышают до 50-70°С при мольном соотношении амин:эпихлоргидрин=1:1 (максимальная молекулярная масса). Недостатком способа является низкое качество выпускаемой продукции за счет высокого содержания вредных 1,3 и 2,3-дихлоргидринов и эпихлоргидрина.

Задача изобретения - разработка способа получения аминоэпихлоргидриновых смол, повышение качества продукта со значительным снижением содержания вредных соединений - эпихлоргидрина и 1,3-и 2,3-дихлоргидринов.

Вышеуказанный результат получения аминоэпихлоргидриновых смол на основе эпихлоргидрина и диметиламина достигается особенностью ведения синтеза, заключающейся в том, что 25-40%-ный раствор диметиламина нагревают до 40-49°С и при этой температуре дозируют эпихлоргидрин, либо к нагретому до 40-49°С эпихлоргидрину дозируют 25-40%-ный раствор диметиламина в мольном соотношении 1,0-1,1:1,0, а затем вводят этилендиамин или полиэтиленполиамин в количестве 0,1-2,0% мас. от суммарного количества диметиламина и эпихлоргидрина, после чего реакционную массу выдерживают при 71-85°С в течение 1,5-2,0 час.

Способ поясняется следующими примерами.

Пример 1. В 4-горлую колбу, снабженную механической мешалкой, термометром, обратным холодильником и капельной воронкой загружают 45 г (1 моль) 25%-ного водного раствора (187,5 г) диметиламина, нагревают до 40°С и при этой температуре дозируют 92,5 г (1 моль) эпихлоргидрина (мольное соотношение диметиламин:эпихлоргидрин = 1:1) в течение 3 часов, после чего температуру реакционной смеси поднимают до 71°С и выдерживают при этой температуре в течение 1,5 часов. Получают 135,3 (98,4%) продукта (сухой вес). Свойства продукта приведены в таблице.

Пример 2. В условиях примера 1 в реактор загружают 47,25 г (1,05 моля) 30%-ного водного раствора диметиламина (157,5 г), дозируют при 45°С 92,5 г (1 моль) эпихлоргидрина (мольное соотношение диметиламин:эпихлоргидрин = 1,05:1) в течение 3,5 часов, выдерживают при 72-75°С в течение 2 часов. Получают 138,9 г (99,4%) продукта (сухой вес). Свойства продукта приведены в таблице.

Пример 3. В условиях примера 1 в реактор загружают 49,5 г (1,1 моля) 40%-ного водного раствора диметиламина (123,75 г), дозируют при 45-49°С 92,5 г (1 моль) эпихлоргидрина (мольное соотношение диметиламин:эпихлоргидрин = 1,1:1) в течение 3 часов, выдерживают при 75-80°С в течение 1,5 часов. Получают 141,29 г (99,5%) продукта (сухой вес). Свойства продукта приведены в таблице.

Пример 4. В условиях примера 1 в реактор загружают 45 г (1 моль) 27%-ного водного раствора диметиламина (166,6 г), дозируют при 45°С 92,5 г (1 моль) эпихлоргидрина (мольное соотношение диметиламин:эпихлоргидрин = 1:1) в течение 3 часов, после чего загружают 1,375 г (1% от веса исходных диметиламина и эпихлоргидрина) этилендиамина, выдерживают при 72-75°С в течение 1,5, часов. Получают 138,0 г (99,4%) продукта (сухой вес). Свойства продукта приведены в таблице.

Пример 5. В условиях примера 1 в реактор загружают 45 г (1 моль) 30%-ного водного раствора диметиламина (150 г), дозируют при 48-49°С 92,5 г (1 моль) эпихлоргидрина (мольное соотношение диметиламин:эпихлоргидрин = 1:1) в течение 2,5 часов, после чего загружают 2,75 г (2% от веса исходных диметиламина и эпихлоргидрина) этилендиамина, выдерживают при 71-72°С в течение 2 часов. Получают 139,6 г (99,6%) продукта (сухой вес). Свойства продукта приведены в таблице.

Пример 6. В условиях примера 1 в реактор загружают 47,25 г (1,05 моля) 30%-ного водного раствора диметиламина (157,5 г), дозируют при 48-49°С 92,5 г (1 моль) эпихлоргидрина (мольное соотношение диметиламин: эпихлоргидрин = 1,05:1) в течение 3 часов, после чего загружают 0,14 г (0,11% от веса исходных диметиламина и эпихлоргидрина) полиэтиленполиаминов (средний молекулярный вес 112,5), выдерживают при 74-75°С в течение 1,5 часов. Получают 138,7 г (99,2%) продукта (сухой вес). Свойства продукта приведены в таблице.

Пример 7. В условиях примера 1 в реактор загружают 92,5 г (1 моль) эпихлоргидрина, нагревают до 45°С и при этой температуре дозируют 47,25 г (1,05 моля) 30%-ного водного раствора диметиламина (мольное соотношение диметиламин:эпихлоргидрин = 1,05:1) в течение 2,5 часов, выдерживают при 72-75°С в течение 2 часов. Получают 138,35 г (99,0%) продукта (сухой вес). Свойства продукта приведены в таблице.

Пример 8. В условиях примера 1 в реактор загружают 92,5 г (1 моль) эпихлоргидрина и дозируют при 48-49°С 45 г (1 моль) 25%-ного водного раствора диметиламина (мольное соотношение диметиламин:эпихлоргидрин = 1:1) в течение 3 часов, вводят 2,75 г (2% от веса исходных диметиламина и эпихлоргидрина) полиэтиленполиаминов (средний молекулярный вес 150), реакционную смесь выдерживают при 75-78°С в течение 1,5 часов. Получают 138,9 г (99,1%) продукта (сухой вес). Свойства продукта приведены в таблице.

Пример 9. В условиях примера 1 в реактор загружают 47,25 г (1,05 моля) 30%-ного водного раствора диметиламина (157,5 г), дозируют при 45°С 92,5 г (1 моль) эпихлоргидрина (мольное соотношение диметиламин:эпихлоргидрин = 1,05:1) в течение 8 часов, после чего выдерживают при 82-85°С в течение 1,5 часов. Получают 139,2 г (99,6%) продукта (сухой вес). Свойства продукта приведены в таблице.

Пример 10. В условиях примера 1 в реактор загружают 40,5 г (0,9 моля) 24%-ного водного раствора диметиламина (123,75 г), дозируют при 45°С 92,5 г (1 моль) эпихлоргидрина (мольное соотношение диметиламин:эпихлоргидрин = 0,9:1) в течение 3 часов, выдерживают при 70°С в течение 1,5 часов. Получают 130,0 г (97,8%) продукта (сухой вес). Свойства продукта приведены в таблице.

Пример 11. В условиях примера 1 в реактор загружают 45 г (1 моль) 22%-ного водного раствора диметиламина (204,5 г), дозируют при 35°С 92,5 г (1 моль) эпихлоргидрина (мольное соотношение диметиламин:эпихлоргидрин = 1:1) в течение 4 часов, выдерживают при 86°С в течение 2,5 часов. Получают 117,7 г (85,6%) продукта (сухой вес). Свойства продукта приведены в таблице.

Примеры 2-9 при условии выдерживания заявляемых параметров процесса получения аминоэпихлоргидриновой смолы подтверждают высокое качество и выход продукта 99-99,6%.

Примеры 10 и 11 при условии отклонения от заявляемых параметров процесса получения аминоэпихлоргидриновой смолы подтверждают снижение качества продукта (см. п.п.10 и 11 таблицы), содержание 1,3-дихлорпропанола увеличивается от 3940,1 до 4456,3 мг/кг основного вещества, а 2,3-дихлорпропанола от 1050,5 до 1252,4 мг/кг основного вещества. В примере 1, где мольное соотношение диметиламин:эпихлоргидрин = 1:1 без добавок этилендиамина или полиаминов, выход продукта несколько ниже - 98,4%, а содержание 1,3- и 2,3-дихлорпропанолов значительно ниже в сравнении с примерами 10 и 11.

Таблица. - Свойства аминоэпихлоргидриновых смол.
№ примера	Содержание смолы, % мас.	Плотность, г/см3 при 20°С	Вязкость динамическая, сП	Диметиламин, %мас.	Примеси
Эпихлоргидрин, мг/кг основного вещества	1,3-дихлорпропанол, мг/кг основного вещества	2,3-дихлорпропанол, мг/кг основного вещества
1*	50	1,13-1,18	30	Не нормируется	20	1000	500
1.	46,0	1,12	24,2	0,66	18,6	180,8	60,6
2	52,0	1,26	68,4	0,74	19,4	70,4	28,6
3.	58,0	1,27	114,3	0,52	17,5	65,4	26,2
4.	49,8	1,15	97,8	0,88	16,4	68,3	34,2
5.	52,2	1,25	116,7	0,48	15,9	44,6	28,9
6.	52,0	1,25	118,2	0,56	14,7	42,5	27,8
7.	51,4	1,16	108,9	0,44	17,3	66,2	38,4
8.	46,8	1,14	112,5	0,49	13,9	65,7	37,7
9.	52,1	1,17	136,4	0,33	18,4	160,7	60,4
10	44,4	1,11	17,2	1,58	198,3	3940,1	1050,5
11.	40,8	1,09	14,3	1,97	297,5	4456,3	1252,4
1* - ТУ 2227-222-00203312-2002 - Полиэлектролит синтетический (по аналогии с прототипом).