[go: up one dir, main page]

CN101970398B - 氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的制造方法 - Google Patents

氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101970398B
CN101970398B CN2009801085911A CN200980108591A CN101970398B CN 101970398 B CN101970398 B CN 101970398B CN 2009801085911 A CN2009801085911 A CN 2009801085911A CN 200980108591 A CN200980108591 A CN 200980108591A CN 101970398 B CN101970398 B CN 101970398B
Authority
CN
China
Prior art keywords
reaction
compound
stream
acrylate
methyl
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2009801085911A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101970398A (zh
Inventor
石山文彦
飞泽猛
渡边英树
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DIC Corp
Original Assignee
Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd filed Critical Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Publication of CN101970398A publication Critical patent/CN101970398A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101970398B publication Critical patent/CN101970398B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C269/00Preparation of derivatives of carbamic acid, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atom not being part of nitro or nitroso groups
    • C07C269/02Preparation of derivatives of carbamic acid, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atom not being part of nitro or nitroso groups from isocyanates with formation of carbamate groups

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)

Abstract

本发明的目的是提供可安全且生产率良好地制造氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的制造方法,为了实现该目的,提供这样一种制造方法:其为向在内部形成有微小管状流路的传热性反应容器的所述微小管状流路内,连续且浓密地流通具有羟基和(甲基)丙烯酰基的化合物(A)与具有异氰酸酯基的化合物(B)的混合液,并使前述化合物(A)中的羟基与前述化合物(B)中的异氰酸酯基反应的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的连续制造方法,所述反应容器所具有的微小管状流路具有使得浓密地流通于微小管状流路内的流体截面积成为0.1~4.0mm2的空隙尺寸,将传热性反应容器加热至100~250℃,而且按照使流通于微小管状流路内的反应液的雷诺准数在0.2~300的范围的方式进行反应,反应结束后,连续地冷却从传热性反应容器吐出的反应生成物。

Description

氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的制造方法
技术领域
本发明涉及可安全且生产率良好地连续制造出氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的制造方法。
背景技术
一直以来,氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯是通过使用了反应釜的分批方式而制造。一般而言,氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯是通过使具有羟基和(甲基)丙烯酰基的化合物的羟基与具有异氰酸酯基的化合物的异氰酸酯基反应而制造。羟基与异氰酸酯基的反应为放热反应。在该放热反应进行过程中,如果反应热蓄积而反应体系的温度异常上升,那么(甲基)丙烯酰基彼此结合,发生反应物凝胶化的反应失控。因此,为了抑制成为反应失控原因的反应热的过剩的发生、蓄积,要求进行精密的温度控制、有效的除热操作,然而反应体系越大,例如在工业生产的规模中从搅拌的效率、除热能力等考虑,其应对也就越难。
如果引起反应失控,反应失控时的放热就会引起:未反应原料的气体化、所生成的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯分解导致的气体化。其结果,存在反应体系内的压力急剧上升而对装置本身造成致命性破坏的情况。为了防止装置破坏,在引起反应失控时,可采取通过开放反应釜所附带的检修孔、安全阀、保险片、防爆门等而释放体系内滞留的压力的措施、或者将内容物本身排出于体系外的措施,但是用于采取这些措施的设备本身也会非常庞大,投资成本也高,所占面积也大,因此生产率不良。
作为遏止在氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的制造中引起的反应失控的手段,已知有添加阻聚剂的方法。在此方法中,需要使阻聚剂在极短时间内分散溶解于反应体系中。
然而,如果引起凝胶化,那么存在反应体系易于高粘度化,阻聚剂非常难以在极短时间内分散溶解于反应体系中的问题。此外,由于由反应失控导致的急剧的粘度增加,不但导致搅拌反应体系内的搅拌翼的驱动能力无法发挥,阻聚剂无法充分分散、溶解于反应体系中,而且还存在由施加载荷而导致的搅拌装置的故障等对装置本身造成致命的破坏的问题。这样的问题,在氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的制造中不使用稀释溶剂等的情况下,尤为深刻。
作为使阻聚剂容易分散、溶解于反应体系的手段,虽然有将阻聚剂溶解于溶剂等而使用的方法,但是为了迅速地应对反应失控的发生,必须预先大量地准备溶解有阻聚剂的溶液。因此,氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯制造时的成本增加。另外,由于阻聚剂中包含变异原性物质,因此在处理中也需要给予充分注意。
作为抑制在氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的制造中引起反应失控的手段,也已知有如下方法:通过使溶剂共存于反应体系内,降低体系内存在的聚合性化合物的浓度,并且降低伴随反应进程而增大的流体粘度,从而提高反应的控制性。然而,就该方法而言,在反应结束后必须回收反应体系内的溶剂,另外,由于使用溶剂因而反应釜收量降低,因此不是生产率良好的方法。进一步,在品质方面,在所得树脂组合物中微量残留的溶剂的影响也令人担心。
在如此地制造氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯时,需要采取针对反应失控的上述那样的对应策略,生产率并非良好。而且,现状为:虽然采用了反应失控的对应策略,但结局是,在不引起反应失控的条件例如在100℃以下、优选80℃以下的温度进行5~7小时,即在低温花费长时间,而未能有效率地制造氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯(例如,参照专利文献1。)。
作为可防止由反应热导致的加热、抑制多聚化等副反应、而且可获得高的反应率的制造方法,公开了如下方法:在流路截面积为300~1,000,000μm2[3×10-4~1(mm)2]的流路中,使环氧化合物和具有羟基的化合物流通,使两化合物接触,从而进行开环加成反应的环氧化合物的开环反应物的制造方法(例如,参照专利文献2。)。然而,该专利文献2中记载的制造方法为仅针对环氧化合物的开环反应物的特别化的制造方法;而关于在前述氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的制造时成为问题的、由(甲基)丙烯酰基的聚合导致的反应失控的防止策略,没有任何公开。而且,为了使环氧化合物和具有羟基的化合物在流路内充分反应(例如,使反应率为98%),需花费160分钟,制造效率也非常低。
专利文献1:日本特开平08-109230号公报
专利文献2:日本特开2006-111574号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的课题在于提供:可安全且生产率良好地制造氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的制造方法。
解决课题的技术方案
本发明人进行了深入研究,结果发现如下诸多见解,以至完成了本发明:使用在内部形成有微小管状流路的传热性反应容器,在该微小管状流路内连续且浓密地流通具有羟基和(甲基)丙烯酰基的化合物(A)与具有异氰酸酯基的化合物(B)的混合液,使前述化合物(A)中的羟基与前述化合物(B)中的异氰酸酯基进行反应,此时,作为前述反应容器,使用所具有的微小管状流路具有使得浓密地流通于前述微小管状流路内的流体截面积成为0.1~4.0mm2的空隙尺寸的反应容器,且,按照流通于前述微小管状流路内的反应液的雷诺准数在0.2~300的范围的方式流动,由此,在通常可认为是层流的微小流路中以伴有微乱流的状态进行基于分子扩散的混合,而活化化合物(A)与化合物(B)的接触;此外,通过将前述传热性反应容器设为通常的分批方式中不能采用的100~250℃,从而提高羟基与异氰酸酯基的氨基甲酸酯反应的效率;进一步,氨基甲酸酯化反应后从微小流路流出的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的容量也相比于分批式的场合而言要小,可通过连续地冷却来容易地控制温度,其结果,还难以引起(甲基)丙烯酰基的反应失控;而且,由于在短时间引起氨基甲酸酯化反应,因此可生产率良好地制造氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯。
即,本发明提供氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的制造方法,其为:在内部形成有微小管状流路的传热性反应容器的所述微小管状流路内,连续且浓密地流通具有羟基和(甲基)丙烯酰基的化合物(A)与具有异氰酸酯基的化合物(B)的混合液,并使前述化合物(A)中的羟基与前述化合物(B)中的异氰酸酯基反应的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的连续制造方法,其特征在于,
前述反应容器为所具有的微小管状流路具有使得浓密地流通于前述微小管状流路内的流体截面积成为0.1~4.0mm2的空隙尺寸的反应容器;而且,将前述传热性反应容器加热至100~250℃,并且按照使流通于前述微小管状流路内的反应液的雷诺准数为0.2~300的范围的方式进行反应;接着,反应结束后,连续地冷却从前述传热性反应容器吐出的反应生成物。
发明效果
根据本发明的制造方法,可提供:可安全且生产率良好地制造氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的制造方法。另外,不必引入庞大的设备,所以还可期待削减投资成本、制造成本。
附图说明
图1:表示本发明的制造方法中使用的化学反应器件的包含连接部的概略图全体结构的立体图。
图2:表示本发明的制造方法中使用的化学反应器件的包含连接部的概略图全体结构的水平剖视图。
图3:表示图2中的2种的板结构的分解立体图。
图4:模式地表示实施例和比较例中所使用的制造装置的概略结构图。
图5:表示实施例2中的对应于通过时间的反应率和反应温度的实验结果的图表。
附图标记说明
α是含有化合物(A)和化合物(B)的流体;β是含有化合物(A)与化合物(B)的反应物的流体;γ是调温流体;1是化学反应用器件;1b是化学反应用器件的端面;1c是化学反应用器件的端面;1d是化学反应用器件的侧面;1e是化学反应用器件的侧面;2是第1板(工艺板);2a是第1板的表面;2b是第1板的端面;2c是第1板的端面;2d是第1板的侧面;2e是第1板的侧面;3是第2板(调温板);3a是第2板的表面;3b是第2板的端面;3c是第2板的端面;3d是第2板的侧面;3e是第2板的侧面;4是截面凹槽形状的流路;6是截面凹槽形状的调温流路;6a是截面凹槽形状的主流路;6b是截面凹槽形状的供给侧流路;6c是截面凹槽形状的排出侧流路;p0是规定间隔;w0是宽度;d0是深度;L是流路长度;30是连接器;31是接头部;32是连接部;40是化学反应器件;50是化学反应器件;60是化学反应器件;80是制造装置;61是化合物(A);62是第1罐;63是化合物(B);64是第2罐;65是柱塞泵;66是柱塞泵;67是混合机;68是调温装置;69是冷却用热交换器;70是调温装置;71是排压阀;72是接受容器;80是模式地表示实施例和比较例中所使用的树脂的制造装置的概略结构图;85是化学反应器件。
具体实施方式
本发明所使用的化合物(A)具有羟基和(甲基)丙烯酰基。就化合物(A)而言,即使在常温是固体或高粘度的液体,只要为可通过加热熔融、溶解、分散等手段而在不堵塞流路的条件下供给的化合物,就没有特别限制,可使用公知的化合物。
作为本发明所使用的化合物(A),例如,可列举出:(甲基)丙烯酸-2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟丙酯、丙烯酸-2-羟基(甲基)丁酯、(甲基)丙烯酸-4-羟丁酯、2-羟乙基丙烯酰基磷酸酯、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基-2-羟丙基邻苯二甲酸酯、己内酯改性(甲基)丙烯酸-2-羟乙酯等具有1个(甲基)丙烯酰基的含羟基的(甲基)丙烯酸酯化合物;
2-羟基-3-(甲基)丙烯酰氧基丙基(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、环氧乙烷改性季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯等具有2个以上(甲基)丙烯酰基的含羟基的(甲基)丙烯酸酯化合物等。它们可单独使用,也可以2种以上来使用。
作为本发明的制造方法,使用氨基甲酸酯化反应的放热量大的羟基为50~500的化合物作为化合物(A)的制造方法,由于可充分地发挥本发明效果,即,可安全制造的效果,因而优选。其中,当使用丙烯酰基浓度高的例如(甲基)丙烯酸-2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟丙酯、季戊四醇三丙烯酸酯作为化合物(A)而制备氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的情况下,由于这些化合物容易引起聚合而且放热量也大,因此通过在本发明的制造方法中使用,可充分发挥本发明制造方法的效果,因而优选。
本发明所使用的化合物(B)具有异氰酸酯基。作为化合物(B),即使在常温是固体或高粘度的液体,只要为可通过加热熔融、溶解、分散等手段而在不堵塞流路的条件下供给的化合物,就没有特别限制,可使用公知的化合物。
作为本发明所使用的化合物(B),可列举出:芳香族系异氰酸酯化合物、脂肪族异氰酸酯化合物、脂环式异氰酸酯化合物等异氰酸酯化合物。具体而言,例如,可列举出:甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯、苯基甲烷多异氰酸酯、改性二苯基甲烷二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯、氢化二甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、四甲基二甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、降冰片烯二异氰酸酯、苯二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、赖氨酸三异氰酸酯、萘二异氰酸酯、2-(甲基)丙烯酰氧基乙基异氰酸酯、1,1-双(丙烯酰基甲基)乙基异氰酸酯、苯基异氰酸酯、对甲苯磺酰基异氰酸酯、十八烷基异氰酸酯、丁基异氰酸酯或者这些异氰酸酯的三聚物化合物或多聚物化合物;加成型异氰酸酯化合物、缩二脲型异氰酸酯化合物、脲基甲酸酯型异氰酸酯化合物、异氰酸酯二聚体(uretdione)型异氰酸酯化合物这些的嵌段化物或这些异氰酸酯与多元醇的反应生成物。它们可单独使用,也可以2种以上使用。
作为本发明的制造方法,使用氨基甲酸酯化反应的放热量大的异氰酸酯%为15~60的化合物作为化合物(B)的制造方法,由于可充分地发挥本发明效果,即,可安全地制造的效果,因而优选。尤其是,使用甲苯二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)等作为化合物(B)来制造氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的情况下,由于这些化合物容易引起聚合而且放热量也大,因此通过在本发明的制造方法中使用,可充分发挥本发明的制造方法的效果,因而优选。
本发明的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的制造方法中使用的传热性反应容器,在内部形成有微小管状流路。而且,通过在该微小流路中使具有羟基和(甲基)丙烯酰基的化合物(A)与具有异氰酸酯基的化合物(B)的混合液连续且浓密地流通,使化合物(A)所具有的羟基与化合物(B)所具有的异氰酸酯基进行反应,从而连续地制造氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯。这里,通过使用具有所具有的空隙尺寸使得浓密地流通于微小管状流路内的流体截面积成为0.1~4.0mm2的微小管状流路的传热性反应容器,可取得:压降不过于变大,生产率也良好,也难以引起流路堵塞,可迅速控制该流路的加热、冷却等优异效果。作为本发明所使用的传热性反应容器,更优选:具有所具有的空隙尺寸使得浓密地流通于微小管状流路内的流体截面积为0.3~1.0mm2的微小管状流路的传热性反应容器。需要说明的是,在本发明中使用的“截面”是指:垂直于反应流路中的流动方向的方向的截面;“截面积”是指,该截面的面积。
另外,在本发明的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的制造方法中,需要按照使流通于前述微小管状流路内的反应液的雷诺准数在0.2~300的范围而反应。一般而言,流体在所具有的空隙尺寸使得浓密地流通于前述微小管状流路内的流体截面积为0.1~4.0mm2的微小管状流路中流动的话,那么流动的流体就变为层流。因此,例如,具有羟基和(甲基)丙烯酰基的化合物(A)与具有异氰酸酯基的化合物(B)的混合液在流路中流通的情况下,就化合物(A)和化合物(B)而言,远离的化合物彼此间由于接触的机会非常少,因此难以反应。因此,就化合物(A)和化合物(B)而言,由于仅仅主要是附近的化合物彼此间反应,因此即使进一步在流路内移动,反应也不会再进一步进行。最近,发明人发现了如下事实,得以完成本发明:如果在所具有的空隙尺寸使得流体截面积成为0.1~4.0mm2的微小管状流路流路中,以雷诺准数为0.2~300的范围流通化合物(A)和具有异氰酸酯基的化合物(B)的混合液,那么流路内的状态为在伴有微乱流的状态的情况下进行混合,使得化合物(A)与化合物(B)的接触变得活跃。作为雷诺准数,优选为3~200,更优选为5~150。如果雷诺准数不足0.2,那么反应进行得慢而长时间滞留,因此有可能会发生凝胶化;如果雷诺准数超过300,在反应效率化上有限度,反应器也变长变大,因此不优选。
需要说明的是,在本发明中所言的雷诺准数是指按照下述的式(1)而计算的雷诺准数。
雷诺准数=(D×u×ρ)/μ             式(1)
此处,D(流路的内径),u(平均流速),ρ(流体密度),μ(流体粘度)。在本发明中,上述式(1)的各要素如以下那样定义,求出雷诺准数。
D(流路的内径):微小管状流路的相等直径(m)。此处,相等直径是指[(4×微小管状流路的截面积(m2))/周长(m)]。
u(平均流速):化合物(A)与化合物(B)的混合液的流速(m/秒)。
ρ(流体密度):20℃时的丙烯酸羟丙酯的密度1000kg/m3
μ(流体粘度):20℃时的丙烯酸羟丙酯的粘度4mPa·s。
进一步,在本发明的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的制造方法中,需要将前述传热性反应容器加热至100~250℃。通过选择这样的温度,取得:既效率良好地引起羟基与异氰酸酯基的反应,又不引起因(甲基)丙烯酰基聚合而导致的反应失控的优异效果。作为传热性反应容器的温度,由于难以引起反应失控,且,制造效率也良好,因此优选140~210℃,更优选160℃~190℃。
在本发明的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的制造方法中,通过如上述那样选择在本发明所使用的反应装置所具有的微小流路中流动的混合流体的截面积、混合流体在微小流路流通时的雷诺准数、传热性反应容器的温度,引起羟基与异氰酸酯基的高效反应,其结果,便可实现:可在引起(甲基)丙烯酰基彼此之间的缩合反应之前冷却所生成的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯。而且,作为混合流体在微小流路流通时的流速,优选为0.9×10-4~4.2m/秒,更优选为1.5×10-2~1.5m/秒。
需要说明的是,在本发明中可无需使用催化剂而制造氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯。通过不使用催化剂,也可制造例如不含重金属的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯等;另外,也可避免例如通过催化剂而获得的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯着色的问题。
作为本发明的制造方法中使用的传热性反应容器,使用具有热交换功能,且,具有所具有的空隙尺寸使得浓密地流通于微小管状流路内的流体截面积成为0.1~4.0mm2的微小管状流路的传热性反应容器即可,关于其它的条件没有特别限制。作为这样的装置,例如,可列举出:在可用作化学反应用器件的部件中设置有前述流路(以下,有时会简称为“微小流路”)的装置等。
微小管状流路的、与含有化合物(A)和化合物(B)的混合流体的流向相垂直地切断而获得的截面形状可以为:包括正方形、长方形的矩形,梯形或平行四边形,包括三角形、五边形等的多边形(包括它们的角被弄圆的形状,长宽比(aspect ratio)高的,即,狭缝形),星形,半圆,包括椭圆形的圆形等。微小流路的截面形状没有必要为固定。
前述微小管状流路的形成方法并无特别限定,但是一般而言,在表面具有沟槽的部件(X)的具有沟槽的表面通过层叠、接合等来固着其它部件(Y),从而在部件(X)与部件(Y)之间形成空间。
在部件(X)与部件(Y)之间形成微小管状流路的情况下,可在部件(X)中设置热交换功能。例如,在部件(X)表面设置用于使调温流体流动的沟槽,通过接合或层叠等方法将其它的部件固着在设置有用于使该调温流体流动的沟槽的面即可。一般而言,表面具有沟槽的部件(X)与设置有用于使调温流体流动的沟槽的部件(Y),通过将设置有沟槽的表面与其它部件的与设置有沟槽的面侧为相反侧的面进行固着从而形成流路,将这些部件(X)和部件(Y)多个交替地固着即可。
此时,就部件表面所形成的沟槽而言,可以以低于其周围部的所谓的沟槽的方式形成,也可以以在立于部件表面的壁的之间的方式形成。在部件的表面设置沟槽的方法为任意,例如,可利用注射成型、溶剂浇铸(solvent casting)法、熔融复型法(melt replica method)、切削、蚀刻、光刻(包括能量射线光刻)、激光烧蚀等方法。
就部件中的流路的布置而言,可根据用途目的而设为直线、分支、梳型、曲线、旋涡、锯齿形、其它任意的配置形态。
此外,就流路而言,例如,可连接于混合处、萃取处、分离处、流量测定部、检测部、贮液槽、膜分离机构、朝器件内外的连接口、旁路、色谱和电泳的展开路、阀门结构的一部(阀的周围部分)、加压机构、减压机构等。
就部件的外形而言,不需特别限定,可采用对应于用途目的的形状。作为部件的形状,例如,可以为:板状、片状(包括膜状、带状等。)、涂膜状、棒状、细管(tube)状、其它复杂的形状的成型物等。优选厚度等外形尺寸为固定。部件的原材料为任意,例如,可以为:聚合物、玻璃、陶瓷、金属、半导体等。
作为本发明所使用的传热性反应容器,可优选使用:通过在前述那样的表面具有沟槽的部件(X)的具有沟槽的面,经过层叠、接合等将其它的部件(Y)固着,而在部件(X)与部件(Y)之间形成空间从而形成了微小管状流路的传热性反应容器。作为这样的传热性反应容器,例如,可列举出:具有将多张在表面形成有多个沟槽部的传热性板状结构体层叠的结构的传热性反应容器等。
就在上述的形成方法中说明的流路而言,通过将至少2个部件组合,将部件间所形成的空间设为流路;但是此外也可将单独的管、粗管(pipe)形状的空间用作反应流路。作为流路的长度,按照可获得所希望的反应率而适宜设定即可,但是通常为0.5~100m,优选为3~70m。
作为本发明的制造方法中使用的传热性反应容器,例如,可列举出:将配设有微小管状流路的传热性板状结构体、和配设有使与混合液之间进行热交换的流体流动的流路的传热性板状结构体交替层叠的装置等。而且,在该传热性反应容器的前方或该装置内,也可设置:将分别供给的化合物(A)和化合物(B)混合的混合空间。在本发明中,优选将化合物(A)和化合物(B),以预先混合它们而成的混合液的方式,连续地导入前述传热性反应容器。
以下,具体说明本发明所使用的内部形成有微小管状流路的传热性反应容器。图1为化学反应用器件1的概略构成例,该化学反应用器件1为将配设有使混合液流动的微小管状流路的板以及配设有使与混合液之间进行热交换的流体流动的流路的板交替层叠而成的反应装置,该化学反应用器件1具有所具有的空隙尺寸使得浓密地流通于微小管状流路内的流体截面积成为0.1~4.0mm2的微小管状流路。
就前述化学反应用器件1而言,例如在前述图1中,通过将多个由相同的长方形板状构成的第1板(前述图1中的2)与第2板(前述图1中的3)交替地层叠而构成。在每1张的第1板设置有前述截面积为0.1~4.0(mm2)的流路(以下,称为反应流路)(以下,将设置有反应流路的板称为工艺板)。另外在第2板设置有调温流体用的流路(以下,称为调温流路)(以下,将设置有调温流路的板称为调温板)。而且,如图2所示那样,这些供给口和排出口,分散配置于化学反应用器件1的端面1b、1c,侧面1d、1e的各区域,在这些区域分别连结有:用于流通化合物(A)和化合物(B)、以及调温流体的,由连接器(connector)30和接头部(ジョィント部)31构成的连接部(継手部)32。
通过这些连接部,使得含有化合物(A)和化合物(B)的流体α(混合液)从端面1b供给,含有化合物(A)与化合物(B)的反应物的流体β在端面1c排出,调温流体γ从侧面1e供给而在侧面1d排出。
化学反应用器件1的俯视形状不限定为图示那样的长方形,也可制成正方形、或侧面1d、1e间比端面1b、1c间长的长方形,但是以下为了简单而根据图示形状,将从端面1b朝向端面1c的方向称为化学反应用器件1的工艺板和调温板的长方向;将从侧面1d朝向侧面1e的方向称为化学反应用器件1的工艺板和调温板的短方向。
就工艺板而言,如图3所示,在一侧的表面2a,截面凹槽形状的流路4在工艺板的长方向上贯通而延伸,在短方向上以规定间隔p0排列多条。流路4的长度设为L。就截面形状而言,设为宽度w0、深度d0
就流路4的截面形状而言,可根据含有化合物(A)和化合物(B)的流体α的种类、流量、流路长度L来适宜设定,但是为了确保截面内的温度分布的均匀性,分别将宽度w0、深度d0设定为,0.1~16[mm]、0.1~2[mm]的范围。需要说明的是,宽度、深度的记载是参照附图的情况,该值可适宜解释为相对于传热面而言宽的值。虽非特别限定,但是每板为例如1~1000条,优选为10~100条。
前述流体α在各流路4内流动,如图1至图3中箭头所示,从一侧的端面2b侧供给而向另侧的端面2c侧排出。
就调温板而言,如图1所示,在一侧的表面3a上以规定间隔来隔离而设置有截面凹槽形状的调温流路6。就调温流路6的截面积而言,只要可对反应流路传热就没有特别限定,但是大致为0.1~4.0(mm2)的范围。进一步优选为0.3~1.0(mm2)。就调温流路6的条数而言,可通过考虑热交换效率而采用适宜的条数,虽非特别限定,但是每板为例如1~1000条,优选为10~100条。
就调温流路6而言,如图1和图3所示,可具备:沿着调温板的长方向而多条排列的主流路6a、在主流路6a的上游侧和下游侧端部各自与流路4大致正交配置而且连通各条主流路6a的供给侧流路6b和排出侧流路6c。在图1和图3中供给侧流路6b和排出侧流路6c弯曲成2次直角而从调温板的侧面3d、3e各自向外部开口。就调温流路6的各流路的条数而言,仅调温流路6的主流路6a部分排列为多条,供给侧流路6b和排出侧流路6c各由1条构成。
需要说明的是,就调温流路6的各条主流路6a而言,对于流路4,在调温板的短方向上,设置在将分布有流路4的范围在层叠方向上重叠的范围。
而且,优选为,各条主流路6a按照位于相邻的2条的流路4、4间的方式在层叠方向上排列;进一步优选为,各条主流路6a按照与各流路4在层叠方向上重叠而排列。
就各自多个工艺板、调温板而言,通过在相同方向上将工艺板、调温板交替地重叠而层叠,相互地固着、层叠。
因此,在化学反应用器件1的形态中,各流路4、调温流路6为,凹槽的开口面被在上方层叠的板的下面覆盖,成为两端开口的长方形截面的隧道形状。
对于这样的各工艺板、调温板而言,可使用适宜的金属材料,例如可通过在不锈钢钢板上实施蚀刻加工而形成流路4、调温流路6等,对流路面进行电解研磨处理等来制作。
作为本发明的制造方法中使用的具有设置有流路的化学反应用器件的装置,例如,可例示出图4中记载的某制造装置。具体而言,例如,可例示出具有以下的化学反应器件的制造装置。
<化学反应器件>
化学反应器件为图1所示的结构;作为结构,将工艺板和调温板交替地层叠。工艺板中形成有流路4,另外,在调温板形成有调温流路6。
图4中记载的某制造装置中所使用的化学反应器件40交替地层叠有:20张通过干法蚀刻加工而形成有21条反应流路4的工艺板以及21张同样地通过蚀刻加工而形成有21条调温流路6的调温板。工艺板2和调温板3的材质为SUS304,板厚为1mm。反应流路4和调温流路6的截面尺寸皆为:宽度1.2mm×深度0.5mm。
图4中记载的某制造装置中所使用的化学反应器件50交替地层叠有:2张通过干法蚀刻加工而形成有5条反应流路4的工艺板以及3张同样地通过蚀刻加工而形成有5条调温流路6的调温板。工艺板2和调温板3的材质为SUS304,板厚为1mm。反应流路4和调温流路6的截面尺寸皆为:宽度1.2mm×深度0.5mm。
图4中记载的某制造装置中所使用的化学反应器件60交替地层叠有:4张通过干法蚀刻加工而形成有5条反应流路4的工艺板以及5张同样地通过蚀刻加工而形成有5条调温流路6的调温板。工艺板2和调温板3的材质为SUS304,板厚为1mm。反应流路4和调温流路6的截面尺寸皆为:宽度1.2mm×深度0.5mm。
另外,图4中记载的某制造装置中所使用的化学反应器件85交替地层叠有:6张通过干法蚀刻加工而形成有10条反应流路4的工艺板以及7张同样地通过蚀刻加工而形成有10条调温流路6的调温板。工艺板2和调温板3的材质为SUS304,板厚为1mm。反应流路4和调温流路6的截面尺寸皆为:宽度1.2mm×深度0.5mm。反应流路4的长度为80mm。
在图4中,加入化合物(A)(61)的罐62(第1罐)的流出口和柱塞泵65的流入口是通过化合物(A)流通的管道而连接着,另外,加入化合物(B)的罐64(第2罐)的流出口与柱塞泵66的流入口是通过化合物(B)(63)流通的管道而连接着。从柱塞泵65的流出口以及柱塞泵66的流出口,分别延伸着通过柱塞泵65或柱塞泵66使化合物(A)或化合物(B)流通的管道,这些管道连接于混合机(将化合物(A)和化合物(B)混合的混合空间)67的流入口。
通过该混合机67而混合化合物(A)(61)和化合物(B)(63),形成含有化合物(A)(61)和化合物(B)(63)的混合流体。该流体通过连接于混合机67的流出口的管道,向化学反应用器件40、或50、或60、或85的流入口1b移动。化学反应用器件40、或50、或60、或85连接着调温装置68。而且,通过在化学反应用器件40、或50、或60、或85中的微小流路移动,流体α中的化合物(A)和化合物(B)反应。通过在化学反应用器件40、或50、或60、或85中的微小流路移动,到达化学反应用器件40、或50、或60、或85的流出口1c。其后,通过连接于流出口的管道而向冷却用热交换器69的流入口移动。
在本发明的制造方法中,由于可分别改变雷诺准数、温度,因此优选通过使用将多个前述的化学反应用器件40、50、60或85等上述那样的形成有微小管状流路的传热性反应容器串联配设的反应装置作为传热性反应容器,而进行反应。
通过上述的方法获得氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯之后,所获得的反应性生物从前述传热性反应容器吐出。而且,连续地冷却该反应生成物。通过快速且连续地冷却反应生成物,可防止(甲基)丙烯酰基的反应失控。就该冷却而言,例如,可通过直接在空气中冷却的自然空气冷却法而冷却,也可在吐出之后快速投入溶剂中而冷却,也可通过流通于具有热交换功能的冷却装置而冷却。在本发明中,优选通过流通于具有热交换功能的冷却装置而冷却。作为该冷却机,优选形成有微小管状流路的冷却用传热器。
在通过使用该冷却用传热器而连续冷却时,例如,向连通于前述传热性反应容器的反应液出口(流出口)的、形成有微小管状流路的冷却用传热器中连续地流通反应生成物而能够适宜地进行。
具体而言,向冷却用传热器(冷却装置)69的流入口移动了的含有化合物(A)(61)和化合物(B)(62)的反应物的流体β[氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯],一边在冷却用热交换器69中移动一边冷却,到达冷却用热交换器69的流出口。流体β通过连接于流出口的管道而从冷却用热交换器69排出,通过排压阀71向接受容器72排出。
作为本发明所使用的冷却用传热器,可优选使用可适宜地用作前述传热性反应容器的、内部形成有微小管状流路的传热性反应容器,并且具有将多张在表面形成有多个沟槽部的传热性板状结构体层叠而成的结构的传热性反应容器。作为这样的装置,可例示出具有前述的化学反应器件的装置。
需要说明的是,微小管状流路内的化合物(A)与化合物(B)的反应可以以任意收率来停止,也可将反应物乃至未反应物向反应流路体系外排出。一般而言,收率越变高则反应物的粘度越上升,因此,压降增加而流速也降低。由此,例如,可使雷诺准数0.2以上,更优选雷诺准数3~200的,反应初期乃至反应中期的反应先通过本发明的制造方法来实施;接着,将包含未反应物的组合物移向分批式的反应器、储藏槽、或者截面积更大的流路等,而使剩下的未反应物进行反应。
另外,对于本发明的制造方法中使用的化合物(A)、化合物(B)而言,只要为具有允许供给的粘度的液体即可,为了使供给成为可能,可以加热,也可稀释溶解于溶剂。
另外,根据需要,在不堵塞流路的范围,可在化合物(A)、化合物(B)中添加催化剂(引发剂)、阻聚剂等添加剂。
对于本发明所使用的化合物(A)和化合物(B)而言,只要在不对反应造成不良影响的范围,就可向流路内各自单独地供给,也可以以混合状态来供给。另外,根据需要,也可稀释于溶剂而使用,也可添加催化剂(引发剂)、阻聚剂等添加剂。
作为催化剂(引发剂),只要为溶解于或在不堵塞流路的范围内分散于化合物(A)和化合物(B)的物质,或者可溶解于溶剂而合用的物质,就没有特别限制,可使用以往公知的催化剂(引发剂),例如,可列举出:二乙酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡那样的金属催化剂等。
作为阻聚剂,只要为可溶解于或在不堵塞流路的范围内分散于化合物(A)和化合物(B)的阻聚剂,或者可溶解于溶剂而合用的阻聚剂,就没有特别限制,可使用以往公知的阻聚剂,例如,可列举出:甲氧基氢醌、对苯二酚等。
实施例
以下,通过实施例进一步详细地叙述本发明。例中,%只要没有特别地预先说明那么就为重量基准。
<本实施例和比较例中所使用的化学反应用器件>
在本实施例中使用了图1所示的结构的化学反应器件。是交替地层叠了工艺板2和调温板3的结构。在工艺板上形成有流路4,另外,在调温板上形成有调温流路6。作为化学反应器件,使用了:以相同流量流动时(以相同流速流动时)的雷诺准数不同的图4所示的化学反应器件40、50、60、85。
化学反应器件40交替地层叠有:20张通过干法蚀刻加工而形成了21条反应流路4的工艺板与22张同样地通过蚀刻加工而形成了21条调温流路6的调温板。工艺板2和调温板3的材质为SUS304,板厚为1mm。反应流路4和调温流路6的截面尺寸皆为:宽度1.2mm×深度0.5mm。反应流路4的长度为198mm。
化学反应器件50交替地层叠有:2张通过干法蚀刻加工而形成了5条反应流路4的工艺板以及3张同样地通过蚀刻加工而形成了5条调温流路6的调温板。工艺板2和调温板3的材质为SUS304,板厚为1mm。反应流路4和调温流路6的截面尺寸皆为:宽度1.2mm×深度0.5mm。反应流路4的长度为40mm。
化学反应器件60交替地层叠有:4张通过干法蚀刻加工而形成了5条反应流路4的工艺板以及5张同样地通过蚀刻加工而形成了5条调温流路6的调温板。工艺板2和调温板3的材质为SUS304,板厚为1mm。反应流路4和调温流路6的截面尺寸皆为:宽度1.2mm×深度0.5mm。反应流路4的长度为40mm。
化学反应器件85交替地层叠有:6张通过干法蚀刻加工而形成了10条反应流路4的工艺板以及7张同样地通过蚀刻加工而形成了10条调温流路6的调温板。工艺板2和调温板3的材质为SUS304,板厚为1mm。反应流路4和调温流路6的截面尺寸皆为:宽度1.2mm×深度0.5mm。反应流路4的长度为80mm。
冷却用热交换器69交替地层叠有:20张通过干法蚀刻加工而形成了21条反应流路4的工艺板以及22张同样地通过蚀刻加工而形成了21条调温流路6的调温板。工艺板2和调温板3的材质为SUS304,板厚为1mm。反应流路4和调温流路6的截面尺寸皆为:宽度1.2mm×深度0.5mm。反应流路4的长度为198mm。
实施例1
在图4所示的制造装置80中,使用连接有一个化学反应器件40的装置,混合丙烯酸-2-羟丙酯(HPA)61(2.1mol)和甲苯二异氰酸酯(TDI)63(1.0mol),进行反应。另外,预先在HPA61中混合溶解作为催化剂的二乙酸二丁基锡50ppm以及作为阻聚剂的对苯二酚200ppm。
使用柱塞泵65和66,使以摩尔比2.1∶1.0的比率将第1罐62中的HPA61和第2罐64中的TDI630混合而成的HPA61和TDI63的混合流体,按照雷诺准数成为0.275(流速:1.6×10-3m/秒)的方式,连续地流向混合机(混合空间)67、化学反应器件40、冷却用热交换器69、排压阀71,将所吐出的反应混合物接收于接受容器72。需要说明的是,在混合机内进行了HPA和TDI的混合。在化学反应器件40,利用调温装置68,将120℃的调温流体(油)连续地流通于调温板的调温流路6中。在冷却用热交换器69中,利用调温装置70,连续地流通70℃的温水。利用排压阀71以管内压为1MPa以上而进行。
根据反应混合物中的未反应的异氰酸酯基的定量结果来看,在反应时间120秒,以反应率65%的比例生成了氨基甲酸酯丙烯酸酯。另外,没有引起反应失控。需要说明的是,在本发明中反应时间是指:化合物(A)和化合物(B)的混合流体从化学反应用器件的端面供给,到从冷却用热交换器的端面排出为止的时间。
所吐出的反应混合物的反应率为65%,所获得的氨基甲酸酯丙烯酸酯中大量地含有其原料。因此,没有进行氨基甲酸酯丙烯酸酯的重均分子量的测定。
实施例2
在图4所示的制造装置80中,使用串联连接有10个化学反应器件50的装置,混合HPA61(2.1mol)和TDI64(1.0mol)而进行反应。另外,在HPA61中预先混合溶解作为催化剂的二乙酸二丁基锡50ppm和阻聚剂对苯二酚200ppm。
使用柱塞泵65和66,使以摩尔比2.1∶1.0的比率将第1罐62中的HPA61和第2罐64中的TDI630混合而成的HPA61和TDI63的混合流体,按照雷诺准数成为6(流速:3.5×10-2m/秒)的方式,连续地流向混合机67、化学反应器件50、冷却用热交换器69、排压阀71,将所吐出的反应混合物接收于接受容器72。需要说明的是,在混合机内进行了HPA和TDI的混合。在化学反应器件50中,利用调温装置68,使180℃的调温流体(油)在调温板的调温流路6中连续地流动。另外,在沿着流路分割为10份的位置,测定了10处的化学反应器件内的反应混合物的温度。在冷却用热交换器69中,利用调温装置70,连续地流动70℃的温水。利用排压阀71中以管内压为1MPa以上而进行。
另外,在前述反应工序中,在沿着流路分割为10份的位置,测定了化学反应器件内的反应混合物的温度、HPA与TDI的反应率。在图5表示通过该位置的时间(通过时间)处的反应混合物的温度以及HPA与TDI的反应率。该通过时间为HPA和TDI的混合流体从化学反应用器件的端面供给到排出为止的时间,这也表示反应时间。
在通过时间(反应时间)50秒,反应率为99.7%,反应大致结束。另外,就反应混合物的温度而言,由反应热导致调温流体温度超过180℃的时间为数秒以下,由于通过化学反应器件的高除热能力而使得反应物的温度为180℃以下,因此,即使在以往反应釜中不能采用的反应温度时也不会发生反应失控,另外,可将反应时间缩短到以往反应釜所不能达到的程度。
另外,该氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯系化合物的重均分子量为594。需要说明的是,重均分子量的测定中,使用作为检测器的折射率检测器(RI),具备作为测定用柱的TSKgel G1000HXL+G2000HXL+G3000HXL+G4000HXL的东曹株式会社制HLC-8120GPC。在如下测定条件进行测定:使用作为溶剂的四氢呋喃(THF),以0.2~0.3%的浓度调制试样,在柱温度40℃、流速1.0ml/min。
实施例3(氨基甲酸酯丙烯酸酯的制造)
在图4所示的制造装置80中,通过使用串联地连接了20个化学反应器件60的装置,混合HPA61(2.1mol)和TDI64(1.0mol)而进行了反应。另外,在HPA61中,预先混合溶解了作为催化剂的二乙酸二丁基锡50ppm和阻聚剂对苯二酚200ppm。
通过使用柱塞泵65和66,使以摩尔比2.1∶1.0的比率将第1罐62中的HPA61和第2罐64中的TDI630混合的HPA61和TDI63的混合流体,按照雷诺准数为50(流速:2.8×10-1m/秒),连续地流向混合机67、化学反应器件60、冷却用热交换器69、排压阀71。所吐出的反应混合物接收于接受容器72。需要说明的是,在混合机内进行了HPA和TDI的混合。在化学反应器件60,利用调温装置68,使180℃的调温流体(油)在调温板的调温流路6中连续地流动。在冷却用热交换器69中,利用调温装置70,连续地流动70℃的温水。利用排压阀71以管内压为1MPa以上而进行。需要说明的是,HPA和TDI的混合流体从化学反应用器件80的端面供给,到从冷却用热交换器的端面排出为止的时间(反应时间)为20秒。
根据反应混合物中的未反应的异氰酸酯基的定量结果来看,在反应时间20秒,以反应率97%的比例生成了氨基甲酸酯丙烯酸酯。另外,没有引起反应失控。
实施例4
使HPA61与TDI63的混合流体为雷诺准数为250(流速:1.41m/秒),另外,在图4所示的制造装置80中,除了串联地连接了50个化学反应器件60以外,与实施例3同样地操作,从而获得反应混合物。HPA和TDI的混合流体从化学反应用器件60的端面供给,到从冷却用热交换器的端面排出为止的时间(反应时间)为4秒。根据反应混合物中的未反应的异氰酸酯基的定量结果,在反应时间4秒,以反应率80%的比例生成了氨基甲酸酯丙烯酸酯。另外,没有引起反应失控。
实施例5
在图4所示的制造装置80中,通过使用串联地连接了5个化学反应器件85的装置,混合HPA61(2.1mol)和TDI64(1.0mol)而进行了反应。另外,在HPA61中,预先混合溶解了阻聚剂对苯二酚200ppm。
通过使用柱塞泵65和66,使以摩尔比2.1∶1.0的比率将第1罐62中的HPA61和第2罐64中的TDI630混合的HPA61和TDI63的混合流体,按照雷诺准数为1.0(流速:5.8×10-3m/秒),连续地流向了混合机67、化学反应器件85、冷却用热交换器69、排压阀71。所吐出的反应混合物接收于接受容器72。需要说明的是,在混合机内进行了HPA和TDI的混合。在化学反应器件85中,利用调温装置68,使180℃的调温流体(油)在调温板的调温流路6中连续地流动。在冷却用热交换器69中,利用调温装置70,连续地流动70℃的温水。利用排压阀71使管内压为1MPa以上而进行。需要说明的是,HPA和TDI的混合流体从化学反应用器件80的端面供给,到从冷却用热交换器的端面排出为止的时间(反应时间)为1300秒。
根据反应混合物中的未反应的异氰酸酯基的定量结果,在反应时间1300秒,以反应率98%的比例生成了氨基甲酸酯丙烯酸酯。另外,没有引起反应失控。
比较例1
除了使HPA61与TDI63的混合流体的在流路中流动的流速变为雷诺准数为0.1(流速:6.3×10-4m/秒)以外,与实施例1同样地操作,从而获得反应混合物。HPA和TDI的混合流体从化学反应用器件40的端面供给,到从冷却用热交换器的端面排出为止的时间(反应时间)为300秒。虽然没有引起反应失控,但是反应时间即使为300秒,反应率也仅为40%,不能高效地制造氨基甲酸酯丙烯酸酯。需要说明的是,也未进行该氨基甲酸酯丙烯酸酯的重均分子量测定。
比较例2
除了使HPA61与TDI63的混合流体在流路中流动的流速变为雷诺准数为0.05(流速:0.3×10-4m/秒)以外,与实施例1同样地操作,从而获得反应混合物。HPA和TDI的混合流体从化学反应用器件40的端面供给,到从冷却用热交换器的端面排出为止的时间(反应时间)为600秒。虽然没有引起反应失控,但是即使反应时间为600秒,反应率也仅为32%,不能高效地制造氨基甲酸酯丙烯酸酯。需要说明的是,也未进行该氨基甲酸酯丙烯酸酯的重均分子量测定。
将实施例1~5和比较例1~2的加温化学反应器件的调温流体温度、流速,雷诺准数、反应时间以及所获得的氨基甲酸酯丙烯酸酯的反应率示于表1。从比较例明显可知,如果雷诺准数变小,尽管反应时间长,反应率也降低,无法高效地制造氨基甲酸酯丙烯酸酯。另外,从实施例明显可知,雷诺准数越大则反应速度越快,可高效地制造氨基甲酸酯丙烯酸酯。
【表1】
Figure BPA00001221774800201
比较例3
向具备了温度计、搅拌机、水冷冷凝器、氮气进口、空气进口的四口烧瓶中加入TDI 778g、对苯二酚0.24g、二乙酸二丁基锡0.07g,升温至烧瓶内60℃。升温至60℃后,花费2小时滴加1236g HPA,滴加结束后,升温至75℃,在75℃继续了3小时30分钟反应。在残留异氰酸酯基(NCO%)成为0.1%以下的时刻,结束反应,从而获得比较对照用氨基甲酸酯丙烯酸酯。
另外,以同样的测定条件测定的该氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯系化合物的重均分子量为598。
比较例4
向具备了温度计、搅拌机、水冷冷凝器、氮气进口、空气进口的四口烧瓶中加入TDI 783g、HPA 1236g、对苯二酚0.24g,均匀地混合之后,升温至烧瓶内60℃。升温至60℃后,中止加热,加入了二乙酸二丁基锡0.07g。加入二乙酸二丁基锡后,立即发生放热而变得不能控制,约2分钟烧瓶内的温度就上升至240℃,最终上升至330℃,烧瓶内发生凝胶化而从烧瓶内产生了大量的气体。
比较例3和4的合成条件与实施例2的合成条件一同示于表2。另外,所获得的氨基甲酸酯丙烯酸酯的物化性质的分析值与实施例2的合成条件一同示于表3。
【表2】
表2
           反应形式            反应时间    流体温度         微小流路内雷诺准数
实施例2    微小流路连续方式    50秒         180℃           6.0
比较例3    烧瓶分批方式        6.5小时      60~75℃        -
比较例4    烧瓶分批方式        120秒        60℃→240℃     -
【表3】
表3
           反应率%   GPC测定结果     反应失控的有无
实施例2    99.7%     重均分子        量无
                      Mw:594
比较例3    99.7%     重均分子        量无
                      Mw:598
比较例4    未测定     未测定          有
                                      凝胶化气体产生
由表1所示的反应条件以及表2所示的评价结果可知,在实施例2中不发生反应失控,反应在非常短的时间内结束。这是,通过在满足特定的条件的微小流路内以特定的流速供给化合物(A)和化合物(B),在反应温度(180℃)下在微小流路内反应而达成的结果;而该反应温度(180℃)是在反应釜等分批方式的反应方式中由于存在反应失控危险而通常不能采用的温度。
在比较例1和2中表示了,以雷诺准数不足0.2的速度将甲苯二异氰酸酯和丙烯酸-2-羟丙酯供给于特定的微小流路内,在反应温度(120℃)下在微小流路内反应的结果;而该反应温度(120℃)是在反应釜等分批方式的反应方式中由于存在反应失控危险而通常不能采用的温度。可知,在雷诺准数不足0.2的情况下,即使以非常高的反应温度并延长时间进行反应,反应物的粘度也会伴随反应的进行而增加,利用分子扩散的混合性显著降低,因此反应在短时间便不能进行。
在比较例3中表示了通常由反应釜进行的分批方式的结果。出于抑制反应失控且充分控制体系内的温度的目的,连续滴加供给丙烯酸-2-羟丙酯,而且在60℃至75℃的低温进行反应,因此反应结束为止需要6.5小时。根据此结果可知,实施例1的结果是多么地安全且高效的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯系化合物的制造方法。
在比较例4中表示了,为了缩短反应时间,通过一次性加入丙烯酸-2-羟丙酯而以分批方式进行了反应的结果。刚一添加了催化剂,就发生急剧的放热,伴随气体的激烈产生而发生了凝胶化。便出现了引起所谓的反应失控的结果。根据此结果也可知,实施例1的结果是多么地安全且高效的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯系化合物的制造方法。

Claims (8)

1.氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的制造方法,其为向在内部形成有微小管状流路的传热性反应容器的所述微小管状流路内,连续且浓密地流通具有羟基和(甲基)丙烯酰基的化合物(A)与具有异氰酸酯基的化合物(B)的混合液,使所述化合物(A)中的羟基与所述化合物(B)中的异氰酸酯基反应的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的连续制造方法,其特征在于,
所述反应容器所具有的微小管状流路具有使得浓密地流通于所述微小管状流路内的流体截面积成为0.1~4.0mm2的空隙尺寸;并且,将所述传热性反应容器加热至100~250℃,而且按照使流通于所述微小管状流路内的反应液的雷诺准数在0.2~300的范围的方式进行反应;接着,反应结束后,连续地冷却从所述传热性反应容器吐出的反应生成物。
2.权利要求1记载的制造方法,反应结束后的反应生成物的冷却是在50~90℃的温度条件下进行。
3.权利要求1或2记载的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的制造方法,将所述具有羟基和(甲基)丙烯酰基的化合物(A)与所述具有异氰酸酯基的化合物(B),以预先混合它们而成的混合液的方式连续地导入所述传热性反应容器。
4.权利要求3记载的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的制造方法,使用将多个在内部形成有微小管状流路的传热性反应容器串联配设而成的反应装置进行反应。
5.权利要求3记载的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的制造方法,在内部形成有微小管状流路的传热性反应容器具有:将多张在表面形成有多个沟槽部的传热性板状结构体层叠而成的结构。
6.权利要求1记载的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的制造方法,使所述混合液以0.9×10-4~4.2m/秒的流速流通于微小管状流路中。
7.权利要求1记载的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的制造方法,所述化合物(A)是羟值为50~500的化合物,所述化合物(B)是异氰酸酯%为15~60的化合物。
8.权利要求1或2记载的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的制造方法,连续的冷却是通过使反应生成物连续地流通于与所述传热性反应容器的反应液出口连通的、形成有微小管状流路的冷却用传热器中而进行。
CN2009801085911A 2008-03-14 2009-03-12 氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的制造方法 Expired - Fee Related CN101970398B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008-065709 2008-03-14
JP2008065709 2008-03-14
PCT/JP2009/054732 WO2009113608A1 (ja) 2008-03-14 2009-03-12 ウレタン(メタ)アクリレートの製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101970398A CN101970398A (zh) 2011-02-09
CN101970398B true CN101970398B (zh) 2013-06-05

Family

ID=41065269

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009801085926A Expired - Fee Related CN101970524B (zh) 2008-03-14 2009-03-12 环氧(甲基)丙烯酸酯的制造方法
CN2009801085911A Expired - Fee Related CN101970398B (zh) 2008-03-14 2009-03-12 氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的制造方法

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009801085926A Expired - Fee Related CN101970524B (zh) 2008-03-14 2009-03-12 环氧(甲基)丙烯酸酯的制造方法

Country Status (6)

Country Link
US (2) US8148567B2 (zh)
EP (2) EP2258740B1 (zh)
JP (2) JP4390020B2 (zh)
KR (2) KR101502647B1 (zh)
CN (2) CN101970524B (zh)
WO (2) WO2009113609A1 (zh)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5353561B2 (ja) * 2009-08-28 2013-11-27 Dic株式会社 ポリウレタンの製造方法
JP5257785B2 (ja) * 2009-09-09 2013-08-07 Dic株式会社 ウレタン(メタ)アクリレートの製造方法
DE102011007784A1 (de) * 2011-04-20 2012-10-25 Behr Gmbh & Co. Kg Kondensator
US9550846B2 (en) * 2013-03-13 2017-01-24 The Curators Of The University Of Missouri Flexible to rigid nanoporous polyurethane-acrylate (PUAC) type materials for structural and thermal insulation applications
JP2015048459A (ja) * 2013-09-04 2015-03-16 Dic株式会社 ラジカル重合性樹脂組成物及び土木建築材料
CN104617064B (zh) * 2013-11-04 2017-05-10 江苏宏微科技股份有限公司 叠加型功率模块
GB201416283D0 (en) * 2014-09-15 2014-10-29 Norprocess As Enzymatic processing plant and method of enzymatic processing
WO2016199790A1 (ja) * 2015-06-08 2016-12-15 株式会社Ihi リアクタ
CN105233775B (zh) * 2015-09-11 2017-07-28 中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院 一种搅拌失效时快速均匀加入稀释剂和抑制剂的方法
EP3419958B1 (en) 2016-02-25 2020-04-29 3M Innovative Properties Company Methods of making (alk)acrylic esters in flow reactors
KR102055002B1 (ko) * 2017-08-11 2019-12-12 백만조 태양열 흡수 패널
EP3502089B1 (en) 2017-12-20 2020-08-19 3M Innovative Properties Company Process for the manufacturing of a 3-halopropionyl halide in a flow reactor
EP3502088A1 (en) 2017-12-20 2019-06-26 3M Innovative Properties Company Process for the manufacturing of an acid halide in a flow reactor
EP3502090B1 (en) 2017-12-20 2020-08-19 3M Innovative Properties Company Process for the manufacturing of a compound comprising a (meth)acryloyl group
CN108299343B (zh) * 2018-02-09 2020-01-24 江苏泰特尔新材料科技有限公司 一种用微通道反应器制备(甲基)丙烯酸-3,4-环氧环己基甲酯的方法
EP3524589A1 (en) 2018-02-09 2019-08-14 3M Innovative Properties Company Process for the manufacturing of a (meth)acrylic anhydride in a flow reactor
JP7125829B2 (ja) * 2018-09-20 2022-08-25 株式会社ネオス ウレタン(メタ)アクリレートの製造方法
CN111793175B (zh) * 2020-06-19 2022-10-14 湖南电气职业技术学院 一种增强型多重刺激光固化3d打印形状记忆材料及其制备方法
CN112299973B (zh) * 2020-11-09 2023-01-31 浙江三美化工股份有限公司 采用六氟丙烯制备全氟己酮的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4920190A (en) * 1985-12-03 1990-04-24 Atochem Fluorinated carbamate polymers as hydrophobic and oleophobic agents
US5008436A (en) * 1989-05-27 1991-04-16 Bayer Aktiengesellschaft Urea-containing (meth) acrylic acid derivatives of triisocyanates

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04335019A (ja) * 1991-05-10 1992-11-24 Dainippon Ink & Chem Inc ビニルエステル樹脂の連続製造法
JP3543385B2 (ja) 1994-10-13 2004-07-14 大日本インキ化学工業株式会社 ウレタンアクリレート樹脂組成物、及びその製造方法
US6143943A (en) * 1998-09-08 2000-11-07 Uop Llc Process using plate exchanger with high thermal density heat transfer fluid and simultaneous reaction
JP2001064353A (ja) 1999-08-30 2001-03-13 Japan Epoxy Resin Kk 高分子量エポキシ樹脂の製造方法
JP2001340753A (ja) * 2000-03-29 2001-12-11 Sumitomo Chem Co Ltd 反応方法および反応装置
AU2001273936A1 (en) * 2000-05-31 2001-12-11 Huntsman International, Llc Process and unit for the continuous preparation of isocyanate-containing polyurethane prepolymers
JP4894093B2 (ja) 2001-03-30 2012-03-07 Dic株式会社 活性エネルギー線硬化型樹脂の製造方法
JP2005002004A (ja) * 2003-06-10 2005-01-06 Mitsubishi Chemicals Corp フェノール化合物及びアセトンの製造方法
JP4439372B2 (ja) 2004-10-14 2010-03-24 花王株式会社 エポキシ化合物の開環反応物の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4920190A (en) * 1985-12-03 1990-04-24 Atochem Fluorinated carbamate polymers as hydrophobic and oleophobic agents
US5008436A (en) * 1989-05-27 1991-04-16 Bayer Aktiengesellschaft Urea-containing (meth) acrylic acid derivatives of triisocyanates

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2005-2004A 2005.01.06

Also Published As

Publication number Publication date
EP2258678A4 (en) 2011-02-23
CN101970398A (zh) 2011-02-09
EP2258740A1 (en) 2010-12-08
EP2258740A4 (en) 2011-03-02
EP2258740B1 (en) 2012-07-11
US20110087041A1 (en) 2011-04-14
KR20100138881A (ko) 2010-12-31
KR20100135717A (ko) 2010-12-27
EP2258678A1 (en) 2010-12-08
EP2258678B1 (en) 2012-07-11
JPWO2009113608A1 (ja) 2011-07-21
CN101970524A (zh) 2011-02-09
JP4390020B2 (ja) 2009-12-24
CN101970524B (zh) 2013-02-27
WO2009113608A1 (ja) 2009-09-17
JP4457329B2 (ja) 2010-04-28
KR101502647B1 (ko) 2015-03-13
JPWO2009113609A1 (ja) 2011-07-21
US8759551B2 (en) 2014-06-24
US8148567B2 (en) 2012-04-03
WO2009113609A1 (ja) 2009-09-17
US20110071307A1 (en) 2011-03-24
KR101479370B1 (ko) 2015-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101970398B (zh) 氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的制造方法
US6555629B1 (en) Method and device for continuous production of polymers
US6410801B1 (en) Continuous process for the production of polyether polyols
JP4789910B2 (ja) ポリメチレン−ポリフェニル−ポリアミンの製造方法
CN101805304B (zh) 一种通过微反应器制备脂肪族多异氰脲酸酯的方法
KR101223841B1 (ko) 폴리에테르 알콜의 제조 방법
WO2008041910A1 (en) Heat-exhanger reactor having mixing zones
CN102911338A (zh) 一种多官能聚氨酯丙烯酸酯低聚物及其合成方法与应用
US20050002832A1 (en) Device for the continuous process for the production of controlled architecture materials
JP5257785B2 (ja) ウレタン(メタ)アクリレートの製造方法
KR101794387B1 (ko) 액정성 폴리에스테르 수지의 제조 방법, 및 액정성 폴리에스테르 수지의 제조 장치
EP2106849B1 (en) Method of emulsion polymerization
KR20050117553A (ko) 폴리이소시아네이트의 제조 방법
EP2570180A1 (en) Method for a continuous radical polymerization using microreactors
JP7125829B2 (ja) ウレタン(メタ)アクリレートの製造方法
JP2011046863A (ja) ポリウレタンの製造方法
Huang et al. Rapid preparation of waterborne polyurethane dispersions using continuous-flow microreaction technology
RU2019102520A (ru) Способ полимеризации
EP2756017B1 (en) Method for the continuous production of water-dispersible vinyl polymers
CN101757881A (zh) 用于强放热反应的连续化反应装置和方法
CN117264172A (zh) 一种生物基聚酯多元醇制水性聚氨酯树脂及其制备方法
CN119056373A (zh) 用于连续硝化反应的微反应器系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130605

Termination date: 20180312

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee