本發(fā)明屬于有機合成，具體涉及一種利用微通道反應(yīng)器制備二異丁基次膦酸鋁的方法。

背景技術(shù)：

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，涂料、橡膠、合成纖維等高分子材料因其良好的物理機械性能被廣泛應(yīng)用于日常生活。然而，這些聚合材料本身所具有的易燃性卻伴隨著極大的安全隱患。因此，實現(xiàn)高分子材料的阻燃改性，以及解決鹵化阻燃劑所帶來的生態(tài)環(huán)境問題至關(guān)重要。在目前開發(fā)的眾多阻燃劑中，烷基次膦酸鹽具有熱穩(wěn)定性高、添加少、揮發(fā)少、毒性低以及耐水性能好等特點，因而備受關(guān)注，在阻燃領(lǐng)域具有非常重要的地位。

2、目前，關(guān)于二異丁基次膦酸鋁已開發(fā)了多種合成方法，但是對于一些常見的制備過程往往需要涉及大量濃酸、引發(fā)劑、催化劑，對設(shè)備耐腐蝕要求高，而且很難對反應(yīng)過程中的用量、反應(yīng)溫度進行精準(zhǔn)的把控。本發(fā)明利用具有高傳質(zhì)傳熱性能、特殊微結(jié)構(gòu)的微通道反應(yīng)器有效地控制了氧化劑的濃度分布，使得反應(yīng)過程中的物料高效混合。此外，本發(fā)明還解決了傳統(tǒng)的釜式反應(yīng)操作繁瑣，原料二異丁基膦易自燃以及氧化過程難控溫、易噴料等安全性問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種利用微通道反應(yīng)器制備二異丁基次膦酸鋁的方法，該方法以雙氧水為氧化劑，對環(huán)境友好，反應(yīng)過程無濃酸、催化劑參與，而且相較于傳統(tǒng)的合成工藝，大大縮短了反應(yīng)時間，提高了反應(yīng)速率。更重要的是，微通道反應(yīng)器高效的傳熱效率能夠及時轉(zhuǎn)移氧化反應(yīng)瞬間產(chǎn)生的熱量，很大程度上增加了安全系數(shù)。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種利用微通道反應(yīng)器制備二異丁基次膦酸鋁的方法，包括如下步驟：

3、s1、將二異丁基膦溶液和氧化劑溶液分別經(jīng)柱塞泵輸送至盤管中預(yù)冷，再分別泵入微通道反應(yīng)器中的第一預(yù)混模塊，充分預(yù)混后，再依次泵入第一反應(yīng)模塊、第二反應(yīng)模塊、第三反應(yīng)模塊中進行梯度升溫加熱，完成二異丁基膦的液相氧化，得到混合液；

4、s2、緊接著，將流出的混合液泵入管道反應(yīng)器中依次和通入的鈉源、鋁源混合反應(yīng)；

5、s3、反應(yīng)結(jié)束后，減壓抽濾，洗滌濾餅，干燥后即可得到產(chǎn)物二異丁基次膦酸鋁。

6、在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的氧化劑包括叔丁基過氧化氫、次氯酸鈉、高錳酸鉀、雙氧水、二氧化錳中的一種或幾種，所述的氧化劑在進料過程中的濃度為4~10?mol/l。

7、在上述技術(shù)方案中，所述的二異丁基膦溶液、氧化劑溶液至盤管、第一預(yù)混模塊、反應(yīng)模塊中的流速分別為1.0~5.0?ml/min、0.1~10.0?ml/min。

8、在上述技術(shù)方案中，所述的微通道反應(yīng)器為康寧微通道g1玻璃反應(yīng)器，呈心形微通道，上下兩面均有熱交換板層，且層內(nèi)以導(dǎo)熱油為介質(zhì)，并以外部換熱器達到設(shè)定控溫。各級模塊的持液量為7~10?ml（即體積分?jǐn)?shù)的70-100%），整體微反應(yīng)器為一個或者串聯(lián)的多個反應(yīng)模塊組成。在本案中以三個反應(yīng)模塊為例，當(dāng)以更多個時，也是連續(xù)化實現(xiàn)本案的反應(yīng)過程，也是本案的保護反應(yīng)。

9、在上述技術(shù)方案中，所述的預(yù)冷盤管的持液量為盤管體積的50-100%。

10、在上述技術(shù)方案中，所述的二異丁基膦溶液或氧化劑溶液在盤管內(nèi)預(yù)冷至2~10℃；

11、所述的微反應(yīng)器中的多個模塊進行溫區(qū)控溫，第一預(yù)混模塊的板塊溫度為2~10℃，第一反應(yīng)模塊的板塊溫度為20~30?℃，第二反應(yīng)模塊的板塊溫度為40~60?℃，第三反應(yīng)模塊的板塊溫度為60~80?℃。

12、在上述技術(shù)方案中，所述的微通道反應(yīng)器內(nèi)的停留時間為5~30?min。

13、在上述技術(shù)方案中，s2步驟中，所述鈉源包括碳酸鈉、氫氧化鈉、碳酸氫鈉、硫酸鈉、亞硫酸鈉中的一種或幾種。

14、所述鋁源包括無水氯化鋁、十八水合硫酸鋁、氫氧化鋁、六水三氯化鋁中的一種或幾種。

15、所述的二異丁基膦、氧化劑與鈉源、鋁源的物質(zhì)的量之比為1：0.8~1.0：1.0~1.2：0.1~0.3。

16、在上述技術(shù)方案中，所述的管道反應(yīng)器中的溫度為80~100?℃。

17、在上述技術(shù)方案中，所述的洗滌濾餅的溶劑為去離子水、甲醇、乙醇、二氯甲烷、乙酸乙酯中的一種或幾種。

18、本發(fā)明提供了一種利用微通道反應(yīng)器制備二異丁基次膦酸鋁的方法，該方法以二異丁基膦為起始原料，利用微通道反應(yīng)器合成了二異丁基次膦酸。緊接著，通過管道反應(yīng)器依次完成鈉源、鋁源的進料，反應(yīng)結(jié)束后，減壓抽濾，洗滌、干燥即可得到產(chǎn)物二異丁基次膦酸鋁。本發(fā)明提供的二異丁基次膦酸鋁的合成方法無濃酸、催化劑的參與，降低了反應(yīng)成本，利用微通道反應(yīng)器縮短了反應(yīng)時間、提高了反應(yīng)速率。除此之外，還極大地降低了氧化放熱反應(yīng)所帶來的安全風(fēng)險。

技術(shù)特征：

1.一種利用微通道反應(yīng)器制備二異丁基次膦酸鋁的方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的氧化劑包括叔丁基過氧化氫、次氯酸鈉、高錳酸鉀、雙氧水、二氧化錳中的一種或幾種，所述的氧化劑在進料過程中的濃度為4~10?mol/l。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的二異丁基膦溶液、氧化劑溶液至盤管、第一預(yù)混模塊、反應(yīng)模塊中的流速分別為1.0~5.0?ml/min、0.1~10.0?ml/min。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的微通道反應(yīng)器為康寧微通道g1玻璃反應(yīng)器，心形微通道，上下兩面均有熱交換板層，且層內(nèi)以導(dǎo)熱油為介質(zhì)，并以外部換熱器達到設(shè)定控溫。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述的預(yù)冷盤管的持液量為盤管體積的50-100%。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述的二異丁基膦溶液或氧化劑溶液在預(yù)冷盤管內(nèi)預(yù)冷至2~10?℃；

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的微通道反應(yīng)器內(nèi)的停留時間為5~30?min。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，s2步驟中，所述鈉源包括碳酸鈉、氫氧化鈉、碳酸氫鈉、硫酸鈉、亞硫酸鈉中的一種或幾種；

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，管道反應(yīng)器中的溫度為80~100?℃。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，洗滌濾餅的溶劑為去離子水、甲醇、乙醇、二氯甲烷、乙酸乙酯中的一種或幾種。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種利用微通道反應(yīng)器制備二異丁基次膦酸鋁的方法，該方法以二異丁基膦為起始原料，在具有強傳質(zhì)傳熱的微通道反應(yīng)器中經(jīng)液相氧化合成中間體二異丁基次膦酸。依次和管道反應(yīng)器中的鈉源、鋁源反應(yīng)、完成二異丁基次膦酸鋁的連續(xù)流工藝。本發(fā)明利用微通道反應(yīng)器優(yōu)良的傳質(zhì)換熱性能，不僅大大縮短了反應(yīng)時間，而且相比于傳統(tǒng)的釜式反應(yīng)，降低了氧化劑滴加進料的損失以及原料二異丁基膦易自燃、反應(yīng)氧化放熱易噴料伴隨的風(fēng)險，實現(xiàn)了二異丁基次膦酸鋁的安全化生產(chǎn)，具有高效節(jié)能、易于操控、“三廢少”等優(yōu)點。

技術(shù)研發(fā)人員：裴夢雨,黃勝超,趙明明,程蘭,高鑫,鄧小聰,陳松,倪留洋,王大鵬,曹清章
受保護的技術(shù)使用者：湖北興發(fā)化工集團股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6