通過(guò)2-辛醇和丙烯酸的酸催化酯化選擇性合成丙烯酸2-辛酯的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開(kāi)涉及選擇性合成丙烯酸2-辛酯，其包括2-辛醇和丙烯酸的酸催化酯化。
【背景技術(shù)】
[0002] 壓敏粘合劑（PSA)已知具有包括下列各項(xiàng)的性質(zhì)：（1)強(qiáng)力且持久的粘性、（2)在 不超過(guò)指壓下的粘結(jié)性、（3)足以保持到粘附體或基底上的能力，以及（4)足夠的內(nèi)聚強(qiáng)度 使其能干凈地從粘附體上移除。已發(fā)現(xiàn)的可很好地用作PSA的材料包括經(jīng)設(shè)計(jì)和配制以表 現(xiàn)出所需粘彈性的聚合物，所述粘彈性可實(shí)現(xiàn)所期望的粘著力、剝離粘附力與剪切保持力 的平衡。PSA特征在于通常在室溫（例如20°C)下發(fā)粘。PSA不會(huì)僅僅因?yàn)榻M合物具有粘 性或能夠附著到某種表面上而包含這些組合物。
[0003] 已發(fā)現(xiàn)僅有限數(shù)量的一類聚合物可用作PSA。在這些聚合物類別中的是天然橡膠 和合成橡膠、（甲基）丙烯酸類聚合物、硅氧烷、嵌段共聚物和烯烴。已證明丙烯酸類聚合 物尤其可用。丙烯酸基PSA在很多情況下由丙烯酸異辛酯或丙烯酸2-乙基己酯制備。施 加至多種表面時(shí)，這些粘合劑具有許多期望的屬性，諸如高剝離附著力。
[0004] 此外，丙烯酸類PSA-般衍生自石油原料。油價(jià)的上漲以及同時(shí)上漲的石油衍生 產(chǎn)品的價(jià)格已導(dǎo)致許多粘合劑產(chǎn)品的價(jià)格和供應(yīng)不穩(wěn)。希望能用衍生自可再生來(lái)源（諸如 植物）的原料來(lái)替代全部或部分的石油基原料，因?yàn)檫@些材料相對(duì)便宜，因此具有經(jīng)濟(jì)和 社會(huì)效益。因此，對(duì)這些衍生自植物的材料的需要已變得日益顯著。
[0005] 從植物來(lái)源的材料制備丙烯酸2-辛酯的當(dāng)前方法包括采用長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間在升高的 溫度和降低的壓力下分批酯化丙烯酸和2-辛醇。存在對(duì)從植物來(lái)源的材料選擇性且有效 地制備丙烯酸2-辛酯的工藝的需要。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 簡(jiǎn)而言之，在一個(gè)方面，本公開(kāi)描述一種制備丙烯酸2-辛酯的方法，該方法包括 使2-辛醇與丙烯酸在存在酸催化劑和添加的水的情況下反應(yīng)。
[0007] 在另一個(gè)方面，本公開(kāi)描述通過(guò)一種方法制備的丙烯酸2-辛酯，該方法包括使 2_辛醇與丙烯酸在存在酸催化劑和添加的水的情況下反應(yīng)。
[0008] 在又一個(gè)方面，本公開(kāi)描述一種制備粘合劑的方法，該方法包括（a)使2-辛醇與 丙烯酸在存在酸催化劑和添加的水的情況下反應(yīng)，從而形成丙烯酸2-辛酯；以及（b)使丙 烯酸2-辛酯中的至少一些與至少一種引發(fā)劑和至少一種（甲基）丙烯酸共聚單體反應(yīng)，從 而形成粘合劑。
[0009] 在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中獲得多種意外的結(jié)果和優(yōu)點(diǎn)。本公開(kāi)的示例性實(shí)施例 的一個(gè)這樣的優(yōu)點(diǎn)在于使用使生物基2-辛醇和（任選生物基）丙烯酸酯化的選擇性方法 (例如，通過(guò)使用采用酸催化劑的連續(xù)方法）快速產(chǎn)生丙烯酸2-辛酯。酯化反應(yīng)的選擇性 通過(guò)最大程度減少步驟而有助于丙烯酸2-辛酯的產(chǎn)生速率，該步驟諸如將丙烯酸2-辛酯 與產(chǎn)生的副產(chǎn)物（例如，辛烯異構(gòu)體、丙烯酸3-辛酯和丙烯酸4-辛酯）分離的多個(gè)純化和 再循環(huán)步驟。另外，在酸催化劑包括非均相催化劑的實(shí)施例中，工藝無(wú)需催化劑中和和/或 過(guò)濾步驟。
[0010] 對(duì)本發(fā)明的各示例性實(shí)施例的各個(gè)方面和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了匯總。上文公開(kāi)內(nèi)容并非旨 在描述本公開(kāi)的當(dāng)前某些示例性實(shí)施例的每個(gè)實(shí)施例或每種實(shí)施方式。如下詳細(xì)描述更具 體地示例了使用本文所公開(kāi)的原理的某些優(yōu)選的實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 對(duì)于以下定義術(shù)語(yǔ)的術(shù)語(yǔ)表，除非在權(quán)利要求書或說(shuō)明書中的別處提供不同的定 義，否則整個(gè)申請(qǐng)應(yīng)以這些定義為準(zhǔn)。
[0012] 術(shù)語(yǔ)表
[0013] 在整個(gè)說(shuō)明書和權(quán)利要求書中使用的某些術(shù)語(yǔ)雖然大部分為人們所熟知，但可能 仍然需要作一些解釋。應(yīng)當(dāng)理解，如本文所用，
[0014] 如本說(shuō)明書和所附實(shí)施例中所用，單數(shù)形式"一種/個(gè)"和"該/所述"包括多個(gè) 指代物，除非內(nèi)容明確地另外指明。因此，例如，提及的包含"某種化合物"的細(xì)旦纖維包括 兩種或更多種化合物的混合物。如本說(shuō)明書和所附實(shí)施例中所用，除非內(nèi)容清楚指示其他 含義，否則術(shù)語(yǔ)"或"的含義一般來(lái)講包括"和/或"的含義。
[0015] 如本說(shuō)明書中所用，由端值表述的數(shù)值范圍包括該范圍內(nèi)所包含的所有數(shù)值（例 如 1 至 5 包括 1、1. 5、2、2. 75、3、3. 8、4 和 5)。
[0016] 除非另外指明，否則說(shuō)明書和權(quán)利要求書中所使用的所有表達(dá)數(shù)量或成分、性質(zhì) 量度等的數(shù)值在一切情況下均應(yīng)理解成由術(shù)語(yǔ)"約"所修飾。因此，除非有相反的說(shuō)明，否 則在上述說(shuō)明書和所附實(shí)施例列表中列出的數(shù)值參數(shù)可以隨本領(lǐng)域的技術(shù)人員使用本公 開(kāi)的教導(dǎo)內(nèi)容尋求獲得的性質(zhì)而變化。在最低程度上，并且不試圖將等同原則的應(yīng)用限制 到受權(quán)利要求書保護(hù)的實(shí)施例的范圍內(nèi)的條件下，至少應(yīng)該根據(jù)所記錄的數(shù)值的有效數(shù)位 和通過(guò)慣常的四舍五入法來(lái)解釋每一個(gè)數(shù)值參數(shù)。
[0017] 術(shù)語(yǔ)"（共）聚合物"既包括含有單種單體的均聚物也包括含有兩種或更多種不同 單體的共聚物。
[0018] 術(shù)語(yǔ)"（甲基）丙烯酸"或"（甲基）丙烯酸酯"既包括丙烯酸又包括甲基丙烯酸 (或丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯）。
[0019] 術(shù)語(yǔ)"脂族基團(tuán)"是指飽和或不飽和的直鏈或支鏈烴基。該術(shù)語(yǔ)用于涵蓋（例如） 烷基、烯基和炔基基團(tuán)。
[0020] 術(shù)語(yǔ)"烷基基團(tuán)"是指飽和直鏈或支鏈烴基，包括（例如）甲基、乙基、異丙基、叔 丁基、庚基、辛基、十二烷基、十八烷基、戊基、2-乙基己基等。術(shù)語(yǔ)"亞烷基基團(tuán)"是指二價(jià) 烷基基團(tuán)〇
[0021] 術(shù)語(yǔ)"雜烷基基團(tuán)"意指其中至少一個(gè)-CH2_被雜原子（諸如0或S)取代的烷基 基團(tuán)。在許多實(shí)施例中，雜烷基基團(tuán)為單價(jià)聚醚基團(tuán)。術(shù)語(yǔ)"雜亞烷基基團(tuán)"是指二價(jià)雜烷 基基團(tuán)。在許多實(shí)施例中，雜亞烷基基團(tuán)為二價(jià)聚醚基團(tuán)。
[0022] 術(shù)語(yǔ)"脂環(huán)族基團(tuán)"是指性質(zhì)類似于脂族基團(tuán)的性質(zhì)的環(huán)狀烴基。術(shù)語(yǔ)"芳族基 團(tuán)"或"芳基基團(tuán)"是指單核或多核芳族烴基。
[0023] 當(dāng)一個(gè)基團(tuán)不止一次出現(xiàn)在本文中所述的式中時(shí)，無(wú)論是否明確指出，每個(gè)基團(tuán) 都是"獨(dú)立地"選取的。例如，當(dāng)式中存在不止一個(gè)R基團(tuán)時(shí)，每個(gè)R基團(tuán)被獨(dú)立地選擇。
[0024] 術(shù)語(yǔ)"連續(xù)"工藝是指一旦系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)下操作，其中無(wú)中斷的材料流或半無(wú)中斷的 材料流（即，脈沖流）流入和流出反應(yīng)器的工藝。優(yōu)選地，"連續(xù)反應(yīng)器"是指具有反應(yīng)物的 無(wú)中斷流的含有非均相催化劑的固定床反應(yīng)器。在本發(fā)明的連續(xù)工藝中，具有一個(gè)反應(yīng)物 進(jìn)口和一個(gè)產(chǎn)物出口的反應(yīng)器（通常為管式反應(yīng)器）裝有固體酸催化劑固定床并用于進(jìn)行 所需的化學(xué)轉(zhuǎn)化。該反應(yīng)器構(gòu)造（通常稱為"填充床反應(yīng)器"）在與均相催化的間歇反應(yīng)進(jìn) 行比較時(shí)出于包括以下方面的多個(gè)原因而是有利的：易于反應(yīng)；對(duì)工藝變量（例如溫度、壓 力和停留時(shí)間）更嚴(yán)格的控制；更高的催化劑與試劑比（有利于更高的反應(yīng)速率）；以及取 消催化劑過(guò)濾和/或中和步驟。作為使用堆積床反應(yīng)器構(gòu)造的一種替代形式，可采用其他 熟知的連續(xù)反應(yīng)器構(gòu)造，諸如"連續(xù)攪拌槽"反應(yīng)器或"反應(yīng)性蒸餾"反應(yīng)器。
[0025] 整個(gè)說(shuō)明書中提及的"一個(gè)實(shí)施例"、"某些實(shí)施例"、" 一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例"或"實(shí) 施例"，無(wú)論在術(shù)語(yǔ)"實(shí)施例"前是否包括術(shù)語(yǔ)"示例性"，都意指結(jié)合該實(shí)施例描述的特定特 征、結(jié)構(gòu)、材料、或特性被包括于本發(fā)明的某些示例性實(shí)施例中的至少一個(gè)實(shí)施例內(nèi)。因此， 在本說(shuō)明書全文的各處出現(xiàn)的諸如"在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中"、"在某些實(shí)施例中"、"在一個(gè) 實(shí)施例中"、"在許多實(shí)施例中"或"在實(shí)施例中"的短語(yǔ)未必是指本發(fā)明的某些示例性實(shí)施 例的相同實(shí)施例。此外，具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或特性可在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中以任何合適 的方式組合。
[0026] 各種市售的固體（通常為樹(shù)脂）酸催化劑均可與堆積床反應(yīng)器一起用于（例如） 連續(xù)工藝中。特別地，固體酸（非均相）催化劑可有利地用于進(jìn)行本文所公開(kāi)的所需化學(xué)轉(zhuǎn) 化，這些催化劑包括但不限于：磺化苯乙烯二乙烯基苯共聚物（例如可以商品名AMBERLYST 獲得的那些，例如AMBERLYST70或AMBERLYST46)和高氟含量的脂族磺酸（例如可以商品 名NAFI0N獲得的那些）。選擇合適的固體酸催化劑材料通常取決于成本、反應(yīng)速率以及所 需產(chǎn)物的選擇性。特別優(yōu)選一種特定類型的樹(shù)脂，大孔吸附樹(shù)脂，因?yàn)樗畠r(jià)并可具有多種 不同的物理和/或化學(xué)結(jié)構(gòu)。不同的催化劑特征（諸如催化劑表面積、孔隙率和酸性）可 通過(guò)改變樹(shù)脂性質(zhì)（諸如交聯(lián)程度和磺化程度）來(lái)調(diào)控，從而便于為各種所需的反應(yīng)選擇 合適的催化劑。對(duì)此類特征的選擇在本領(lǐng)域技術(shù)人員的技術(shù)范圍內(nèi)。
[0027]AMBERLYST70是一種合適的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，并在磺酸催化劑基團(tuán)與提供溫度 穩(wěn)定性且還可影響反應(yīng)性的聚合物樹(shù)脂之間具有鹵化界面。AMBERLYST46是另一種合適 的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，其僅在球形樹(shù)脂粒子的外部含有酸性基團(tuán)，從而通過(guò)最大程度減少產(chǎn) 物離開(kāi)多孔樹(shù)脂時(shí)暴露于催化劑位點(diǎn)而增加某些反應(yīng)的選擇性。使用AMBERLYST46的反 應(yīng)速率將可能慢于使用AMBERLYST70,這至少部分地是因?yàn)樗嵝曰鶊F(tuán)的數(shù)量更少。又一 種合適的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂是AMBERLYST15,其也為強(qiáng)酸性離子交換樹(shù)脂。此外，PUR0LITE CT275 (可得自威爾士州帕地克倫的漂萊特國(guó)際有限公司（PuroliteInternational Limited,Pontyclun,Wales))是也為強(qiáng)酸性離子交換樹(shù)脂并具有相對(duì)大的孔徑（例如， 0. 425-1. 200毫米的中值孔徑）的合適的催化劑。
[0028] 以下將描述本發(fā)明的多個(gè)示例性實(shí)施例。本發(fā)明的示例性實(shí)施例可以在不脫離本 發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的情況下進(jìn)行各種修改和更改因此，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實(shí)施例并不限 于以下所述的示例性實(shí)施例，而應(yīng)受權(quán)利要求書及其任何等同物中所述的限制的控制。
[0029] 因此，在一個(gè)示例性實(shí)施例中，本公開(kāi)提供一種制備丙烯酸2-辛酯的方法，該方 法包括使2-辛醇與丙烯酸在存在酸催化劑和添加的水的情況下反應(yīng)。例如但非限制，該方 法的實(shí)施例包括向反應(yīng)器管填充酸催化劑材料，然后填充在預(yù)定的溫度和壓力下連續(xù)進(jìn)料 到反應(yīng)器中的含有添加的水的2-辛醇和丙烯酸預(yù)混物。例如，液體注射栗將適于將反應(yīng)物 混合物輸送到反應(yīng)器管。在反應(yīng)物在反應(yīng)器中經(jīng)多次