背景技術(shù)
四甲氧基甲基甘脲是一種固化劑，它是在酸性條件下，過量的甲醇與四羥甲基甘脲醚化生成，并在ra=5-7的范圍內(nèi)蒸餾，分離揮發(fā)性物質(zhì)，進一步羥甲基化，醚化得到四甲氧基甲基甘脲。
傳統(tǒng)的四甲氧基甲基甘脲的合成工藝方法是用多聚甲醛來羥甲基化甘脲；在酸性條件下，過量的甲醇與羥甲基化的甘脲發(fā)生醚化反應(yīng)；分離反應(yīng)產(chǎn)物，典型的是在堿性條件下，蒸餾未反應(yīng)的甲醇，這種傳統(tǒng)工藝落后而制備的產(chǎn)品純度低，成本高。
現(xiàn)有公開號為US005，180，835A的"四甲氧基甲基甘脲的合成工藝"的發(fā)明專利，該專利通過改進工藝方法基本上克服了上述問題，并在工藝過程中增加了兩個步驟：一是在溫和的酸性條件下，用蒸餾的方法，從部分醚化的甘脲中分離出揮發(fā)性物質(zhì)，這樣可以避免脫羥甲基化反應(yīng)；二是進一步醚化，達到完全醚化的程度。該專利在具體改進方法中，首先是在ra值為5.0?7，在一定的溫度、壓力和反應(yīng)時間的條件下，通過蒸餾分離揮發(fā)性物質(zhì)，來獲得完全羥甲基化，部分醚化，大部分是單體的四甲氧基甲基甘脲。其次，在酸性條件下，用甲醇進一步醚化那些不完全醚化反應(yīng)的四甲氧基甲基甘脲，來獲得完全羥甲基化，完全醚化，大部分是單體的四甲氧基甲基甘脲。達到以下目標：四甲氧基甲基甘脲單體含量的高收率和低副產(chǎn)品率。
這種進一步改進的工藝方法雖然比傳統(tǒng)工藝方法先進，也解決了部分問題，但是該產(chǎn)品在生產(chǎn)中因催化劑的選擇問題，經(jīng)常出現(xiàn)低聚現(xiàn)象，致使產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，純度低。且在使用中，有小的接點，同時產(chǎn)品成本高。目前，全球市場因該產(chǎn)品生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)不穩(wěn)定，嚴重影響涂料業(yè)的發(fā)展，而國內(nèi)未有該產(chǎn)品上市，進口價高達190?210元/公斤，急需填補空白，滿足國內(nèi)需求。
基于上述國內(nèi)外該產(chǎn)品的情況，發(fā)明人在研究實驗中偶然發(fā)現(xiàn)，原方法推薦的溶劑，反應(yīng)太過迅速不易控制，并存在成本高，經(jīng)常有反應(yīng)過度而引起聚合成低聚物現(xiàn)象的發(fā)生，同時該產(chǎn)品的熔點偏低也是一個不足。經(jīng)過發(fā)明人反復(fù)試驗，改進產(chǎn)品的生產(chǎn)溶劑，并試驗出新的催化劑，不僅使產(chǎn)品的純度大幅度提高，固化效果好，而且解決了原產(chǎn)品節(jié)點較多、容易形成低聚的問題，同時也解決了該產(chǎn)品在使用中需要提高熔點的問題，因而滿足了用戶的需求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在生產(chǎn)工藝過程中首先要解決的問題是甘脲與多聚甲醛反應(yīng)時所適合的溶劑、催化劑以及污染的問題；其次是降低成本問題；最后是提高四甲氧基甲基甘脲的熔點問題。其目的是提供一種成本低廉、產(chǎn)品純度高和質(zhì)量穩(wěn)定的四甲氧基甲基甘脲的制備3方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明四甲氧基甲基甘脲的制備方法采用的技術(shù)方案是：將水作為溶劑，用堿調(diào)節(jié)ra值，加入多聚甲醛與甘脲反應(yīng)，負壓下蒸餾出水分；再加入甲醇，
以鹽酸作為催化引發(fā)劑，調(diào)節(jié)ra值，進行反應(yīng)，再用20^的堿液調(diào)整ra值，負壓下蒸餾出反應(yīng)物和余液；再加入甲醇，用鹽酸調(diào)整ra值，進行反應(yīng)，最后用20^的堿液調(diào)整ra值，在負壓下蒸餾反應(yīng)物和余液，蒸餾底物即為產(chǎn)品。
本發(fā)明四甲氧基甲基甘脲的制備方法采用的具體工藝方法步驟如下：
步，首先在反應(yīng)釜中加入水作為溶劑，然后用堿調(diào)節(jié)ra= 7?8，再加入多聚甲醛與甘脲，反應(yīng)3?4小時；
第二步，在負壓下，保持溫度80°C?90°C，將水分完全蒸餾；
第三步，在物料中加入甲醇，再加入鹽酸作為催化引發(fā)劑，同時調(diào)節(jié)^=1?2，反應(yīng)2小時；
第四步，用20X的堿液調(diào)整ra =6?7，在負壓下蒸餾反應(yīng)物和余液，至余液被完全蒸餾；
第五步，加入甲醇，再加入鹽酸作為催化引發(fā)劑，同時調(diào)節(jié)ra= 1?2，反應(yīng)2小時；
第六步，最后用20X的堿液調(diào)整ra=6?7，在負壓下蒸餾，至余液完全蒸餾，蒸餾底物即為產(chǎn)品。
本發(fā)明四甲氧基甲基甘脲的制備方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，步先加入水溶劑、固體甲醛和甘脲等，不再加入甲醇，同樣在堿性條件下進行反應(yīng)，反應(yīng)穩(wěn)定，三小時后結(jié)束。節(jié)約原材料甲醇，降低成本20%;并在80°C?9(TC蒸餾和脫水，至物料中的余液完全蒸餾，再進入下一步即第三步。
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在使用原來第二步加入硝酸進行反應(yīng)，造成了過度反應(yīng)，產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)波動，有共聚物形成并造成在第（3)步時產(chǎn)品低聚物多，幾十次試驗均不能達到正常，共聚物成膠狀物，嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量。發(fā)明人根據(jù)酸的特性，選擇鹽酸進行試驗，并精選了溫度和壓力條件，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，無低聚物形成。達到了較好的質(zhì)量，熔點在105?120度之間。
在現(xiàn)有技術(shù)中描述了步可在酸性或者堿性條件下進行，經(jīng)過反復(fù)試驗，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在酸性條件下，會有負反應(yīng)發(fā)生，應(yīng)該嚴格控制在堿性條件下進行。
在改進技術(shù)方案并進行實驗的過程中，羥甲基化的溶劑以水為，可以使反應(yīng)更加均勻，完全，穩(wěn)定，羥甲基化效果好。同時可以降低成本，減少三廢排放，避免了污染。
在其他的工藝過程中的溶劑還是用甲醇為好，甲醇的含水量以小于5%為，可使反應(yīng)充分，收率高，并降低了蒸餾的時間。
本發(fā)明四甲氧基甲基甘脲的制備方法是對現(xiàn)有制備四甲氧基甲基甘脲工藝方法的改進。通過改進生產(chǎn)工藝過程中的溶劑，并用水取代甲醇，這樣極大地降低了成本；再通過改進催化劑，用鹽酸代替硝酸，不易使低聚物形成，從而提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性；因催化劑的改進，提高了產(chǎn)品的純度，熔點得到了大幅度提高，即熔點在105?120度之間，達到了較高的質(zhì)量，固化效果極其明顯，降低了成本，減少了三廢排放。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖用實施例能夠?qū)Ρ景l(fā)明作出進一步的詳細說明：
本發(fā)明四甲氧基甲基甘脲的制備方法是按下列工藝方法步驟進行的：
如圖1，步，在四甲氧基甲基甘脲生產(chǎn)工藝流程圖中，水沿路線2，甘脲沿路線1，多聚甲醛沿路線3進入反應(yīng)區(qū)（一）中，進行羥甲基化反應(yīng)，并調(diào)節(jié)1^ = 7?8之間，反應(yīng)3?4小時。
第二步，在反應(yīng)區(qū)（一）中反應(yīng)完的產(chǎn)物沿路線5進入反應(yīng)區(qū)（二）中，在8(TC?9(TC度之間負壓蒸餾，蒸餾出的餾份沿路線4排出。釜底產(chǎn)物沿路線6進入反應(yīng)區(qū)（三）中。
第三步，將鹽酸和甲醇沿路線7進入反應(yīng)區(qū)（三）中，在KK 2的條件下進行醚化反應(yīng)。反應(yīng)兩小時結(jié)束。
第四步，反應(yīng)產(chǎn)物沿路線8進入反應(yīng)蒸餾區(qū)（四）中，堿液沿路線IO進入反應(yīng)蒸餾區(qū)（四）中，調(diào)節(jié)ra= 5?6. 9的范圍，在負壓下蒸餾，除去溶劑和反應(yīng)的副產(chǎn)物，并沿路線9排出。
第五步，將反應(yīng)蒸餾區(qū)（四）中蒸餾的剩余物沿路線ll送入二次醚化區(qū)（五）中，甲醇以及用于調(diào)節(jié)ra值的鹽酸一起從路線13進入二次醚化區(qū)（五）中，調(diào)節(jié)ra值〈2。
第六步，在二次醚化區(qū)（五）中進行充分醚化反應(yīng)的產(chǎn)物沿路線12送入反應(yīng)蒸餾區(qū)（六）中，用于調(diào)節(jié)ra值的堿沿路線i5進入反應(yīng)蒸餾區(qū)（六）中，調(diào)節(jié)^值=8左右。
蒸餾在負壓的條件下進行，蒸出的蒸餾物沿著路線14排出。最終產(chǎn)物四甲氧基甲基甘脲沿路線16輸出。