一种用于提纯过氧化苯甲酸叔丁酯的工业方法
阅读说明：本技术 一种用于提纯过氧化苯甲酸叔丁酯的工业方法 (Industrial method for purifying tert-butyl peroxybenzoate ) 是由 茆金年 徐立 高德亮 于 2021-08-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于提纯过氧化苯甲酸叔丁酯的工业方法,S1.反应釜温度为15-25℃,向反应釜内加入叔丁基过氧化氢和活性剂搅拌,再将氢氧化钠溶液倒入反应釜中混合搅拌,获得第一混合液,对第一混合液进行萃取析出钠盐,获得钠盐和滤液,萃取液为乙醇；S2.向所述钠盐中加入-3℃的纯净水缓慢搅拌,获得糊状混合物；S3.向苯甲酰氯内添加催化剂搅拌,获得第二混合液,再通过冷凝管滴入至糊状混合物中搅拌,获得粗品过氧化苯甲酸叔丁酯；S4.将所述粗品过氧化苯甲酸叔丁酯通过碳酸钠洗涤分离,硫酸镁溶液洗涤一次,干燥获得过氧化苯甲酸叔丁酯。本发明在制备过氧化苯甲酸叔丁酯中,减少叔丁基过氧化氢的含量,加快叔丁基过氧化氢和氢氧化钠的反应。(The invention discloses an industrial method for purifying tert-butyl peroxybenzoate, which comprises the following steps of S1, controlling the temperature of a reaction kettle to be 15-25 ℃, adding tert-butyl hydroperoxide and an active agent into the reaction kettle, stirring, pouring a sodium hydroxide solution into the reaction kettle, mixing and stirring to obtain a first mixed solution, extracting the first mixed solution to separate out sodium salt, obtaining sodium salt and filtrate, wherein the extract is ethanol; s2, adding purified water at the temperature of-3 ℃ into the sodium salt, and slowly stirring to obtain a pasty mixture; s3, adding a catalyst into benzoyl chloride, stirring to obtain a second mixed solution, and then, dropwise adding the second mixed solution into the pasty mixture through a condensation tube, and stirring to obtain a crude tert-butyl peroxybenzoate; and S4, washing and separating the crude tert-butyl peroxybenzoate by using sodium carbonate, washing once by using magnesium sulfate solution, and drying to obtain tert-butyl peroxybenzoate. The invention reduces the content of tert-butyl hydroperoxide and accelerates the reaction of tert-butyl hydroperoxide and sodium hydroxide in the preparation of tert-butyl peroxybenzoate.)
技术领域
本发明涉及过氧化苯甲酸叔丁酯技术领域，尤其涉及一种用于提纯过氧化苯甲酸叔丁酯的工业方法。
背景技术
过氧化苯甲酸叔丁酯是一种有机化合物，分子式为C11H14O3，无色至微黄色液体。略有芳香气味。不溶于水，能溶于有机溶剂。过氧化苯甲酸叔丁酯被广泛应用在诸如乙烯、苯乙烯，丙烯、醋酸乙烯、邻苯二甲酸二烯丙酯和异丁烯等聚合过程中用作引发剂。在不饱和聚酯固化过程中，被广泛应用在如SMC、BMC、DMC拉剂等成型工艺中，同时，也可以同一些活性更高的如MEPK、BPO或TBPO等组成双组份固化体系应用。储存于阴凉、通风的库房内。远离火种、热源，防止阳光直射。库温不宜超过30℃。包装密封。应与还原剂、碱类分开存放，切忌混储。配备相应品种和数量的消防器材。储区应备有合适的材料收容泄漏物。禁止震动、撞击和摩擦。
而再制作过氧化苯甲酸叔丁酯中，存在杂质多转化率低，在制备过氧化苯甲酸叔丁酯中，若叔丁基过氧化氢用量过多，会造成杂质的叔丁基过氧化氢过多，在最后提纯中，需反复洗涤，且反应过程中，温度影响转化率。
发明内容
本发明为了解决现有技术的上述不足，提出了一种用于提纯过氧化苯甲酸叔丁酯的工业方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种用于提纯过氧化苯甲酸叔丁酯的工业方法，包括以下步骤：
S1.反应釜温度为15-25℃，向反应釜内加入叔丁基过氧化氢和活性剂搅拌5-9min，再将氢氧化钠溶液倒入反应釜中混合搅拌，活性剂、叔丁基过氧化氢和氢氧化钠溶液质量比为1：35-55：18-29，搅拌35-55min后，获得第一混合液，将第一混合液PH值控制在10-14，对第一混合液进行萃取析出钠盐，获得钠盐和滤液；
S2.向所述钠盐中加入-3℃的纯净水缓慢搅拌，搅拌20-30min后，获得糊状混合物；
S3.取苯甲酰氯若干份，向苯甲酰氯内添加催化剂搅拌4-9min，获得第二混合液，苯甲酰氯与催化剂质量比为12-15:1，将第二混合液通过冷凝管滴入至糊状混合物中搅拌，搅拌预设时间后，静置分离获得粗品过氧化苯甲酸叔丁酯，钠盐和苯甲酰氯需在低温下反应，现有技术中，只控制反应中的温度，并未控制在反应前，苯甲酰氯的温度，而反应中再对苯甲酰氯降低温度，会造成部分苯甲酰氯未能和钠盐反应，从而减少过氧化苯甲酸叔丁酯的含量；
S4.将所述粗品过氧化苯甲酸叔丁酯通过碳酸钠洗涤分离，硫酸镁溶液洗涤一次，最后放入贮罐内，干燥获得过氧化苯甲酸叔丁酯。
优选的，活性剂包括质量比1:0.5:1.5的苯乙烯、烷基苯磺酸钠和皂苷。
苯乙烯不溶于水，苯乙烯可作为催化剂，加快叔丁基过氧化氢和氢氧化钠反应，使两者反应更完全，皂苷可降低液体的表面张力，烷基苯磺酸钠具有分散作用，为阴离子表面活性剂，烷基苯磺酸钠配合皂苷，加快叔丁基过氧化氢和氢氧化钠反应，从而减少叔丁基过氧化氢的含量。
优选的，催化剂为高锰酸钾或氯酸盐，高锰酸钾或氯酸盐可加快苯上氯离子被氢离子取代，且高锰酸钾或氯酸盐均溶于水，可利用溶于水的特性，将高锰酸钾或氯酸盐分离出来。
优选的，所述S2中，纯净水以流量0.2cm3/h与钠盐搅拌，搅拌转速为每分钟10-15转。
优选的，S3中，所述第二混合液的滴速为20-30滴/分，搅拌时间为70-90min。
优选的，反应釜包括反应装置、放置装置和控制装置，放置装置与反应装置的上端连接，放置装置上连接有支撑架，控制装置与支撑架相连接，放置装置上设置有用于控制反应装置打开/关闭的开关；
反应装置包括反应箱、内胆和制冷通道，反应箱内设置有内胆，反应箱内壁和内胆之间设置有制冷通道，内胆用于叔丁基过氧化氢和氢氧化钠溶液反应用的容器，冷通道用于通入冷气，保证内胆内保持恒温低温，反应箱内设置有搅拌件；
由于叔丁基过氧化氢遇热会分解，叔丁基过氧化氢与氢氧化钠反应，生成钠盐和水，而在反应生成水时，氢氧化钠遇水时会放热，提高反应环境的温度，从而破坏叔丁基过氧化氢的结构，而制冷通道用于通入冷气，保证内胆内保持恒温低温，控制了叔丁基过氧化氢和氢氧化钠反应时的温度，减少叔丁基过氧化氢的消耗，从而增加过氧化苯甲酸叔丁酯的含量。
优选的，放置装置包括第一容纳箱和第二容纳箱，叔丁基过氧化氢和氢氧化钠溶液分别装入第一容纳箱和第二容纳箱内。
优选的，控制装置包括丝杆和两组升降件，开关包括第一开关和第二开关，分别位于两组升降件的正下方，丝杆固定连接于支撑架上，丝杆上连接有相适配的螺母，升降件的一端与螺母相连接。
优选的，升降件包括滚轮、铁线和固定块，铁线与滚轮缠绕连接，滚轮固定连接在支撑架上，铁线的一端连接螺母，另一端连接有固定块，两组升降件镜像设置。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明在制备过氧化苯甲酸叔丁酯中，减少叔丁基过氧化氢的含量，加快叔丁基过氧化氢和氢氧化钠的反应。
附图说明
图1为本发明叔丁基过氧化氢和氢氧化钠的反应速率曲线图。
图2为本发明反应釜结构示意图。
图3为控制装置结构示意图。
图中标记：1反应装置，110反应箱，120内胆，130制冷通道，2放置装置，210第一容纳箱，220第二容纳箱，3控制装置，310丝杆，320升降件，320a滚轮，320b铁线，320c固定块，330螺母，4支撑架，5开关，510第一开关，520第二开关，6搅拌件。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对发明进行详细的说明。
实施例1
本发明提出的一种用于提纯过氧化苯甲酸叔丁酯的工业方法，包括以下步骤：
S1.反应釜温度为15℃，向反应釜内加入叔丁基过氧化氢和活性剂搅拌5min，再将氢氧化钠溶液倒入反应釜中混合搅拌，活性剂、叔丁基过氧化氢和氢氧化钠溶液质量比为1：35：18，活性剂包括质量比1:0.5:1.5的苯乙烯、烷基苯磺酸钠和皂苷，搅拌后获得第一混合液，第一混合液PH值为10，混合搅拌时间为35min，对第一混合液进行萃取析出钠盐，获得钠盐和滤液，萃取液为水，或其他不溶于有机液体的溶液，萃取液与混合液的质量比为1:5；
S2.向钠盐内加入-3℃的纯净水，纯净水以流量0.2cm3/h与钠盐搅拌，搅拌转速为每分钟10转，搅拌获得糊状混合物；
S3.取苯甲酰氯若干份，向苯甲酰氯内添加催化剂搅拌4min，获得第二混合液，催化剂为高锰酸钾，将第二混合液通过冷凝管滴入至糊状混合物中搅拌，滴速为20滴/分，混合搅拌时间为70min，静置分离，获得粗品过氧化苯甲酸叔丁酯；
S4.将所述粗品过氧化苯甲酸叔丁酯通过碳酸钠洗涤分离，硫酸镁溶液洗涤一次，最后放入贮罐内，干燥获得过氧化苯甲酸叔丁酯。
实施例2
一种用于提纯过氧化苯甲酸叔丁酯的工业方法，包括以下步骤：
S1.反应釜温度为17℃，向反应釜内加入叔丁基过氧化氢和活性剂搅拌7min，再将氢氧化钠溶液倒入反应釜中混合搅拌，活性剂、叔丁基过氧化氢和氢氧化钠溶液质量比为1：42：21，活性剂包括质量比1:0.5:1.5的苯乙烯、烷基苯磺酸钠和皂苷，搅拌后获得第一混合液，第一混合液PH值为12，混合搅拌时间为43min，对第一混合液进行萃取析出钠盐，获得钠盐和滤液，萃取液为水，或其他不溶于有机液体的溶液，萃取液与混合液的质量比为1:5；
S2.向钠盐内加入-3℃的纯净水，纯净水以流量0.2cm3/h与钠盐搅拌，搅拌转速为每分钟12转，搅拌获得糊状混合物；
S3.取苯甲酰氯若干份，向苯甲酰氯内添加催化剂搅拌6min，获得第二混合液，催化剂为高锰酸钾，将第二混合液通过冷凝管滴入至糊状混合物中搅拌，滴速为24滴/分，混合搅拌时间为81min，静置分离，获得粗品过氧化苯甲酸叔丁酯；
S4.将所述粗品过氧化苯甲酸叔丁酯通过碳酸钠洗涤分离，硫酸镁溶液洗涤一次，最后放入贮罐内，干燥获得过氧化苯甲酸叔丁酯。
实施例3
一种用于提纯过氧化苯甲酸叔丁酯的工业方法，包括以下步骤：
S1.反应釜温度为25℃，向反应釜内加入叔丁基过氧化氢和活性剂搅拌9min，再将氢氧化钠溶液倒入反应釜中混合搅拌，活性剂、叔丁基过氧化氢和氢氧化钠溶液质量比为1：55：29，活性剂包括质量比1:0.5:1.5的苯乙烯、烷基苯磺酸钠和皂苷，搅拌后获得第一混合液，第一混合液PH值为14，混合搅拌时间为55min，对第一混合液进行萃取析出钠盐，获得钠盐和滤液；
S2.向钠盐内加入-3℃的纯净水，纯净水以流量0.2cm3/h与钠盐搅拌，搅拌转速为每分钟15转，搅拌获得糊状混合物；
S3.取苯甲酰氯若干份，向苯甲酰氯内添加催化剂搅拌4min，获得第二混合液，催化剂为高锰酸钾，将第二混合液通过冷凝管滴入至糊状混合物中搅拌，滴速为30滴/分，混合搅拌时间为90min，静置分离，获得粗品过氧化苯甲酸叔丁酯；
S4.将所述粗品过氧化苯甲酸叔丁酯通过碳酸钠洗涤分离，硫酸镁溶液洗涤一次，最后放入贮罐内，干燥获得过氧化苯甲酸叔丁酯。
对照例1
本对照例与实施例2基本一致，不同之处在于：
在步骤S1中，未将叔丁基过氧化氢与活性剂搅拌混合。
对照例2
本对照例与实施例2基本一致，不同之处在于：
在步骤S1中，未对第一混合液进行萃取析出，直接第一混合液进行过滤，获得滤渣，步骤S2中直接向滤渣中加入纯净水。
对照例3
本对照例与实施例2基本一致，不同之处在于：
步骤S3中，未向所述苯甲酰氯中添加催化剂。
对照例4
本对照例与实施例2基本一致，不同之处在于：
步骤S3中，向糊状混合物中滴入第二混合液时，未采用冷凝管。
对照例5
本对照例与实施例2基本一致，不同之处在于：
步骤S1中，活性剂包括质量比0.5:1.5的烷基苯磺酸钠和皂苷。
对照例6
本对照例与实施例2基本一致，不同之处在于：
步骤S1中，活性剂为苯乙烯。
按照实施例1-3、对照例1-7的制备方法制备出的过氧化苯甲酸叔丁酯进行纯度测试，具体见表1。
表1
实施例1
实施例2
实施例3
对照例2
对照例3
对照例4
过氧化苯甲酸叔丁酯含量（%）
97.5%
98%
97%
94.8%
93.7%
94.1%
叔丁基过氧化氢含量（%）
1.8%
1.3%
2.3%
3.2%
1.3%
1.3%
由此可见，实施例2为最优方案，对照例2-4过氧化苯甲酸叔丁酯的含量均低于实施例1-3。
对照例2未利用乙醇进行萃取，直接利用叔丁基过氧化氢微溶于水的特性，对混合液进行分离获取钠盐，然而溶于水的叔丁基过氧化氢并不能分离出来，增加了叔丁基过氧化氢杂质量。
对照例3中未添加催化剂，未能使苯甲酰氯和钠盐的反应更加完全，减少过氧化苯甲酸叔丁酯的含量。
对照例4未将苯甲酰氯通过冷凝管滴入糊状混合物中，而在制备过氧化苯甲酸叔丁酯过程中，先通过冷凝管冷却温度，在反应前先降低苯甲酰氯的温度，加速有效的控制反应时的温度，从而加快苯甲酰氯和钠盐的反应速率。
利用实施例2与对照例1、对照例5-6的制备方法，观察叔丁基过氧化氢和氢氧化钠的反应速率，具体见图1；
利用实施例2与对照例1、对照例5-6的制备方法，观察叔丁基过氧化氢和氢氧化钠反应后，叔丁基过氧化氢的含量，具体见表2；
表2
实施例2
对照例1
对照例5
对照例6
叔丁基过氧化氢含量（%）
2%
21%
10%
7%
如图1所示，对照例1未添加活性剂，化学反应速率明显要低于实施例2，如表2所示，活性剂加快化学反应速率的同时，还使叔丁基过氧化氢和氢氧化钠反应更加完全，减少叔丁基过氧化氢杂质；
如图1所示，对照例5活性剂内未添加添加苯乙烯，化学反应速率低于实施例2高于对照例1，如表2所示，叔丁基过氧化氢的含量高于实施例2低于对照例1，苯乙烯为优良的有机溶剂，可加快叔丁基过氧化氢和氢氧化钠的融合，苯乙烯还可作为催化剂，加快叔丁基过氧化氢和氢氧化钠反应；
对照例6中，活性剂未添加烷基苯磺酸钠和皂苷，而烷基苯磺酸钠具有分散作用，作为阴离子表面活性剂配合皂苷的特殊性，加快叔丁基过氧化氢和氢氧化钠的融合的同时加速反应，如图1所示，对照例6的化学反应速率要高于对照例5，如表2所示，叔丁基过氧化氢的含量高于实施例2低于对照例5。
实施例4
如图2-3所示，本实施所采用的反应釜包括反应装置1、放置装置2和控制装置3，反应装置1包括反应箱110、内胆120和气体通道130，反应箱110内设置有内胆120，反应箱110内壁和内胆120之间设置有制冷通道，内胆120用于叔丁基过氧化氢和氢氧化钠溶液反应用的容器，制冷通道用于通入冷气，可以在制冷通道内放置制冷机也可以连通外部制冷机，向制冷通道输送冷气，保证内胆120内可以持续保持恒温低温即可，控制叔丁基过氧化氢和氢氧化钠反应时的温度，减少叔丁基过氧化氢的消耗，从而增加过氧化苯甲酸叔丁酯的含量，反应箱110内设置有搅拌件6，搅拌件6用于搅拌叔丁基过氧化氢和氢氧化钠；
放置装置2包括第一容纳箱210和第二容纳箱220，且位于反应箱110的正上方，第一容纳箱210内装入叔丁基过氧化氢，第二容纳箱220内装入氢氧化钠，第一容纳箱210上表面设置有用于控制第一容纳箱210打开/关闭的第一开关510，第二容纳箱220的上表面设置有相适配用于控制打开/关闭的第二开关520，触需注意的是，第一容纳箱210上的开关和第二容纳箱220的开关均为独立开关，互不影响，仅能控制对应容纳箱打开或关闭，当触碰开关时，打开，反之关闭；
放置装置2上连接有支撑架4，控制装置3与支撑架4相连接，控制装置3包括丝杆310和两组升降件320，两组升降件320分别位于第一开关510和第二开关520的正上方，升降件320用于触碰第一开关510和第二开关520，丝杆310固定连接于支撑架4上，丝杆310上连接有相适配的螺母330，升降件320的一端与螺母330相连接，升降件320包括滚轮320a、铁线320b和固定块320c，铁线320b与滚轮320a缠绕连接，滚轮320a固定连接在支撑架4上，铁线320b的一端连接螺母330，另一端连接有固定块320c，两组升降件320镜像设置。
启动丝杆310左右移动，螺母330带动铁线320b，当螺母330移动到左边时，拉扯右边的铁线320b，将右边的固定块320c升高，使右边的固定块320c无法触碰到第二开关520，从而第二容纳箱220处于关闭的状态，无法向反应箱110内倒入氢氧化钠溶液，而当螺母330移动至左边时，左边的铁线320b自然掉落，固定块320c触碰第一开关510，打开第一容纳箱210，向反应箱110内倒入叔丁基过氧化氢，同理，当螺母330移动至右边时，关闭第一容纳箱210，停止向反应箱110倒入叔丁基过氧化氢的同时，打开第二容纳箱220，向反应箱110内倒入氢氧化钠溶液，该装置可避免同一时间向内胆120倒入氢氧化钠溶液和叔丁基过氧化氢，避免一次性同时倒入量过多，导致堆积造成部分成分无法产生反应，减少钠盐产生的量，在同一时间，只向内胆120倒入其中一种，保证量少的一方能最大化被反应。
需注意的是，控制螺母330移动的速度和固定块320c触碰的时间，可以决定向内胆120内倒入的氢氧化钠溶液或叔丁基过氧化氢的量，无需人工控制投入量，也无需因氢氧化钠溶液和叔丁基过氧化氢的量过多而需多次操作。
在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。
上述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利和保护范围应以所附权利要求书为准。
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