磷酸盐及其制备方法和应用

文档序号:609306 发布日期:2021-05-07 浏览:33次 >En<

阅读说明:本技术 磷酸盐及其制备方法和应用 (Phosphate, preparation method and application thereof ) 是由 冯文杰 吴少敏 李振宇 楼明炎 于 2020-12-17 设计创作,主要内容包括:本发明公开了磷酸盐及其制备方法和应用,涉及材料化工技术领域,如下步骤:(1)将4,6-二硝基间苯二酚溶于甲醇溶剂,加入还原剂、催化剂和多聚磷酸溶液;(2)向(1)中的混合物加入氢气,加热并搅拌至得到乳白色浑浊液,过滤出催化剂;(3)向(2)得到的滤液加入还原剂、碳酸氢钠、乙醇,搅拌并加热过滤得到白色粉末,即为DAR磷酸盐的粗产品;(4)将(3)得到的白色粉末溶解于磷酸溶液,加入活性炭搅拌至溶液脱色,加入乙醇得到乳白色浊液;(5)将(4)中的乳白色浊液降温结晶,压滤得到白色精盐饼,烘干得到白色粉末结晶。磷酸作为PBO反应体系的原料之一,不引入其他物质,溶解脱去速度较快,并且相对盐酸盐,存放稳定性更好。(The invention discloses a phosphate and a preparation method and application thereof, relating to the technical field of material chemical industry and comprising the following steps: (1) dissolving 4, 6-dinitroresorcinol in a methanol solvent, and adding a reducing agent, a catalyst and a polyphosphoric acid solution; (2) adding hydrogen into the mixture in the step (1), heating and stirring to obtain milky turbid liquid, and filtering out the catalyst; (3) adding a reducing agent, sodium bicarbonate and ethanol into the filtrate obtained in the step (2), stirring, heating and filtering to obtain white powder, namely a DAR phosphate crude product; (4) dissolving the white powder obtained in the step (3) in a phosphoric acid solution, adding activated carbon, stirring until the solution is decolorized, and adding ethanol to obtain milky turbid liquid; (5) and (4) cooling and crystallizing the milky white turbid liquid in the step (4), performing pressure filtration to obtain a white refined salt cake, and drying to obtain white powder crystals. Phosphoric acid is used as one of raw materials of the PBO reaction system, other substances are not introduced, the dissolution and removal speed is high, and the storage stability is better compared with hydrochloride.)

磷酸盐及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及材料化工技术领域,具体涉及磷酸盐及其制备方法和应用。

背景技术

4,6二氨基间苯二酚盐酸盐(DAR)为聚对苯撑苯并二恶唑(PBO)纤维的重要单体,但以DAR为原料制备PBO需要先将DAR进行脱气,而脱气产生的HCL会腐蚀设备,浪费人力物力,脱气也会大大延长生产时间,使生产效率低下。

发明内容

1、发明要解决的技术问题

针对4,6二氨基间苯二酚盐酸盐脱气产生的HCL会腐蚀设备的技术问题,本发明提供了磷酸盐及其制备方法和应用,它将磷酸作为PBO反应体系的原料之一,不引入其他物质,溶解脱去速度较快,存放稳定性更好。

2、技术方案

为解决上述问题,本发明提供的技术方案为:磷酸盐及其制备方法和应用,包括如下步骤:

(1)将4,6-二硝基间苯二酚溶于甲醇溶剂,加入还原剂、催化剂和多聚磷酸溶液,搅拌均匀;

(2)向(1)中的混合物加入氢气,加热并搅拌至得到乳白色浑浊液,过滤出催化剂;

(3)向(2)得到的滤液加入还原剂、碳酸氢钠、乙醇,搅拌并加热过滤得到白色粉末,即为DAR磷酸盐的粗产品;

(4)将(3)得到的白色粉末溶解于磷酸溶液,加入活性炭搅拌至溶液脱色,加入乙醇得到乳白色浊液;

(5)将(4)中的乳白色浊液降温结晶,压滤得到白色精盐饼,向白色精盐饼表面喷淋还原剂溶液,烘干得到白色粉末结晶,即为DAR磷酸盐。

可选的,所述催化剂为钯碳。

可选的,所述多聚磷酸溶液的浓度为50~85%。

可选的,所述步骤(1)中的4,6-二硝基间苯二酚与多聚磷酸的摩尔比为30~2。

可选的,所述步骤(1)中的搅拌时间为20~50min。

可选的,所述步骤(1)和步骤(2)均在高压反应釜中进行,且在反应之前,高压反应釜在使用前使用氮气多次置换。

可选的,所述步骤(3)在沉淀罐中进行,所述步骤(4)在压滤机中进行,所述步骤(5)依次在结晶罐和压滤机中进行。

可选的,所述还原剂为氯化亚锡溶液。

可选的,所述DAR磷酸盐的摩尔产率大于90%,纯度大于99%。

可选的,所述DAR磷酸盐跳过DAR脱气阶段直接进入聚合阶段生产PBO。

3、有益效果

采用本发明提供的技术方案,与现有技术相比,具有如下有益效果:

(1)本申请实施例提出的磷酸盐的制备方法,以磷酸替换原来的盐酸,可以很快的溶解在多聚磷酸中脱除磷酸保护基,变为4,6-二氨基间苯二酚和磷酸,相比盐酸盐,磷酸作为PBO反应体系的原料之一,不引入其他物质,溶解脱去速度较快,并且相对盐酸盐,存放稳定性更好。

(2)本申请实施例提出的磷酸盐的制备方法,氯化亚锡作为还原剂,具有防氧化的作用,氯化亚锡的氧化还原电极电位为-0.15V,在该反应体系中还原性适中,还原性过强会把磷酸反应掉产生氢气,还原性过弱起不到防氧化的作用,而微量的氯化亚锡,既可以防止氧化,又不至于引入太多的金属离子。

(3)本申请实施例提出的磷酸盐的制备方法,择钯碳和氢气反应,产物是很干净的,副产物极少,再经过提纯重结晶过程会进一步过滤副产物,得到高纯度和高产率的DAR磷酸盐。

具体实施方式

以下对本发明的实施例作详细说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例,下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件。

本发明提供的一种磷酸盐的制备方法,包括如下步骤:

(1)将4,6-二硝基间苯二酚溶于甲醇溶剂,加入还原剂、催化剂和多聚磷酸溶液,搅拌均匀;

(2)向(1)中的混合物加入氢气,加热并搅拌至得到乳白色浑浊液,过滤出催化剂;

(3)向(2)得到的滤液加入还原剂、碳酸氢钠、乙醇,搅拌并加热过滤得到白色粉末,即为DAR磷酸盐的粗产品;

(4)将(3)得到的白色粉末溶解于磷酸溶液,加入活性炭搅拌至溶液脱色,加入乙醇得到乳白色浊液;

(5)将(4)中的乳白色浊液降温结晶,压滤得到白色精盐饼,向白色精盐饼表面喷淋还原剂溶液,烘干得到白色粉末结晶,即为DAR磷酸盐。

DAR为4,6-二氨基间苯二酚盐酸盐,其有效成分为4,6-二氨基间苯二酚,DAR中氨基活性很强,极容易被氧化变质,盐酸盐是以氯化氢保护氨基不被氧化,使用时要把盐酸盐脱掉放出活性基团,把氯化氢脱掉的过程称为脱气,而该过程需要消耗大量的时间,人力和物力,氯化氢的水溶液为盐酸,该气体有很强的的腐蚀性,会对设备造成严重的腐蚀。一般的化纤生产企业不具备该设备。DAR磷酸盐是以磷酸替换原来的盐酸,可以很快的溶解在多聚磷酸中脱除磷酸保护基,变为4,6-二氨基间苯二酚和磷酸,相比盐酸盐,磷酸作为PBO反应体系的原料之一,不引入其他物质,溶解脱去速度较快,并且相对盐酸盐,存放稳定性更好。制备的PBO的特性粘度可达到35.6ml/g。

催化剂:

本发明选择钯碳作为催化剂,具有选择性好、产物干净、杂质极少等特性,于其他实施例中可选择雷尼镍作为催化剂。

多聚磷酸溶液:

本发明的多聚磷酸溶液的浓度为50~85%,若多聚磷酸溶液的浓度低于50%,在制备过程中需要的多聚磷酸溶液的量需要增加,造成浪费,若多聚磷酸溶液的浓度高于85%,4,6-二硝基间苯二酚与多聚磷酸溶液反应初期产生的凝胶状中间产物在反应体系中比例较高,搅拌分散效果较差。本实施例中多聚磷酸溶液的浓度为85%,于其他实施例中,多聚磷酸溶液的浓度可为50%、55%、60%、65%、70%。

4,6-二硝基间苯二酚与多聚磷酸的摩尔比:

本发明中,4,6-二硝基间苯二酚与多聚磷酸的摩尔比为30~2,若4,6-二硝基间苯二酚与多聚磷酸的摩尔比小于2,则部分多聚磷酸未参加反应,造成浪费,若4,6-二硝基间苯二酚与多聚磷酸的摩尔比大于30,则部分4,6-二硝基间苯二酚未参加反应,同样造成浪费,本实施例中,4,6-二硝基间苯二酚与多聚磷酸的摩尔比为2.8。于其他实施例中,4,6-二硝基间苯二酚与多聚磷酸的摩尔比可为30、20、10、5、2。

搅拌时间:

本发明步骤(1)中的搅拌时间为20~50min,若搅拌时间低于20min,则反应不充分,若搅拌时间大于50min,则对制备效果无显著提高,还增加生产成本。本实施例中搅拌时间为30min,于其他实施例中,搅拌时间可为20min、35min、40min、50min。

反应设备:

本发明步骤(1)和步骤(2)均在高压反应釜中进行,且在反应之前,高压反应釜在使用前使用氮气多次置换,高压反应釜是目前进行高温、高压下的化学反应最为理想的装置,利用氮气置换出高压反应釜中的空气,避免反应物被空气中的氧气氧化,影响反应效果;本发明步骤(3)在沉淀罐中进行,所述步骤(4)在压滤机中进行,所述步骤(5)依次在结晶罐和压滤机中进行,步骤(2)反应结束后,打开高压反底釜底的排料阀,回收催化剂,滤液进入沉淀罐,开启搅拌,加入适量碳酸氢钠调节PH至3~4,搅拌停止,打开底部排料阀,经压滤器压滤,排除液体,得到白色磷酸盐的粗产品,输送至结晶罐进行结晶,压滤到的白色精盐饼。

还原剂:

本发明中的还原剂为氯化亚锡溶液,氯化亚锡作为还原剂,具有防氧化的作用,氯化亚锡的氧化还原电极电位为-0.15V,在该反应体系中还原性适中,还原性过强会把磷酸反应掉产生氢气,还原性过弱起不到防氧化的作用,而微量的氯化亚锡,既可以防止氧化,又不至于引入太多的金属离子。

实施例1

本实施例的磷酸盐的制备方法,包括如下步骤:

高压反应釜用氮气置换三次,加入500g4,6二硝基间苯二酚、5g5%钯碳催化剂、0.05g氯化亚锡和300g 85%多聚磷酸,向反应釜中加入氢气至1.5MPa,开启搅拌并60℃加热反应6h,待氢气反应完全后,得到浑浊的乳白色浊液,过滤回收到钯碳催化剂4.2g,向滤液中加入0.5g氯化亚锡,防止滤液被氧化,开启搅拌,用碳酸氢钠调节至PH3.9,向滤液中加入500ml乙醇,搅拌过滤,得到白色粉末结晶800g,摩尔产率约为95%。

将得到的粗盐溶于85%多聚磷酸,得到乳白色或淡粉色的溶液,加入活性炭脱色并在65℃下搅拌1h,加入300ml乙醇,溶液变为乳白色浊液,降温至0度结晶,并压滤,得到白色的精盐饼,向精盐饼表面喷淋氯化亚锡溶液,真空烘箱65℃烘干,烘干后为白色粉末结晶,得到773g精盐,即为DAR磷酸盐,DAR磷酸盐的摩尔产率约为93%,液相测定纯度为99.563%。用DAR磷酸盐制备PBO,制得的PBO的特性粘度为35.6ml/g。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述,该描述没有限制性。所以,如果本领域的普通技术人员受其启示,在不脱离本发明创造宗旨的情况下,不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例,均应属于本发明的保护范围。

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