[發明專利]一種在線監測氨基甲酸酯合成過程的方法

有效

• 申請號: 201210540231.2
• 申請日: 2012-12-13
• 公開（公告）號: CN103048288A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 薛真真;張建林;門振;高洪奎;馬韻升;史慶苓;李太襯
• 申請（專利權）人: 黃河三角洲京博化工研究院有限公司
• 主分類號: G01N21/35
• 分類號: G01N21/35
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 苗峻

技術領域

本發明屬于在線分析技術領域，涉及合成過程在線監測分析方法，特別涉及一種在線監測氨基甲酸酯合成過程的方法。

背景技術

異氰酸酯是一種重要的化工材料和有機反應中間體，被廣泛應用于聚異氰酸酯、聚氨酯類、聚脲、高聚物粘合劑、泡沫塑料、殺蟲劑、除草劑等的合成。由于其廣泛的應用性，近年來我國的需求量越來越大。

目前，利用“綠色化學品”——碳酸二甲酯（DMC）代替光氣，兩步合成異氰酸酯的方法由于綠色、安全、反應條件溫和、成本低等優點，開始得到廣泛發展。該路線主要是以碳酸二甲酯和胺為原料來合成氨基甲酸酯，再由氨基甲酸酯熱裂解為異氰酸酯。其中，氨基甲酸甲酯的合成是異氰酸酯合成的關鍵。目前人們主要利用氣相色譜與氣質聯用技術監測氨基甲酸酯合成過程，但是，該方法過程繁瑣，準確度不高，所需時間較長，容易造成副反應增多。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種在線監測氨基甲酸酯合成過程的方法，采用本發明可以準確、及時的判斷反應終點，避免反應時間過長而造成的副反應增多以及能耗增加。

本發明主要是在反應過程中通過傅立葉中紅外光纖對反應體系中的胺、碳酸二甲酯和氨基甲酸酯的濃度進行實時監測，利用碳酸二甲酯與所生成的氨基甲酸酯的羰基峰的位置不同以及吸光度不同來確定反應進行的程度，其具體步驟為：

（1）將傅立葉中紅外光纖探頭分別插入碳酸二甲酯和氨基甲酸酯產物標準品中進行掃描并確定碳酸二甲酯和氨基甲酸酯的標準譜圖；

（2）將傅立葉中紅外光纖探頭放置在空氣中，以空氣為背景掃描背景譜圖；

（3）將胺、碳酸二甲酯和離子液體加入反應器中，并將傅立葉中紅外光纖探頭插入反應液中對其進行實時譜圖掃描采集；

（4）待采集譜圖中碳酸二甲酯和氨基甲酸酯羰基峰的吸光度不再發生變化時，反應完成。

本發明使用的傅立葉中紅外光譜儀的波數范圍為400-4000cm^-1。?

所述的傅立葉中紅外光譜儀了配備有DLaTGS和MCT雙檢測器。

實驗過程中，首先采用DLaTGS檢測器檢測碳酸二甲酯和產物氨基甲酸酯的標準化合物的譜圖，分別確定兩種物質特征峰的具體位置，該步驟中采用的碳酸二甲酯和氨基甲酸酯均為購買得到的標準樣品。一般碳酸二甲酯的羰基峰位置為1705±5cm^-1，氨基甲酸甲酯羰基峰位置為1751±10cm^-1。MCT檢測器靈敏度較高，用于監測反應過程中實時繪制譜圖，從而便于觀察不同反應階段反應體系中羰基峰的相對變化，及時確定反應終點。

本發明中，為了保證碳酸二甲酯與氨基甲酸甲酯的羰基峰能夠充分、清楚地分辨，發明人經過長期研究發現，當使用的傅立葉中紅外光譜儀光譜分辨率為2-8cm^-1，背景掃描次數為16-64scan，樣品掃描次數為16-64scan，掃描頻率為10-20Hz時，兩種物質的羰基峰能夠得到清楚、充分的分辨。

本發明中所述的胺為正丁胺、正己胺、正辛胺、正癸胺、環己胺、二丁胺、卞胺、甲基芐胺、已二胺、異佛爾酮二胺、二環己基甲烷二胺、2,4-二氨基甲苯中的一種。相應的原料胺與碳酸二甲酯的反應條件均采用現有技術。

在反應過程中，傅立葉中紅外光譜儀對反應體系進行實時譜圖掃描采集，待采集譜圖中碳酸二甲酯和氨基甲酸酯羰基峰的吸光度不再發生變化時，根據郎伯比爾定律，光譜圖上羰基峰的吸光度大小與濃度成正比。待兩種物質的吸光度不再發生變化時，說明兩者之間轉化完成，即反應完成，此時可以立即停止反應。

綜上所述，本發明通過采用中紅外光纖對反應過程中碳酸二甲酯和氨基甲酸酯的羰基峰進行實時監測，操作簡單，準確度高，可以將反應時間精確到秒級，縮短了不必要的反應時間，有效地避免了副反應的發生。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明做進一步的詳細說明，但不作為對發明內容的限制，凡基于本發明上述內容所實現的技術均屬于本發明的范圍。本發明中所用原料均為市售產品。

實施例1

光譜條件：傅立葉中紅外光譜儀的波數范圍為400-4000cm^-1；所述的傅立葉中紅外光譜儀配備有DLaTGS和MCT雙檢測器，使用的光譜分辨率為4cm^-1，光闌半徑3.5mm，背景掃描次數為32scan，樣品掃描次數為32scan，掃描頻率為10Hz。具體步驟為：?