間苯二甲酸二甲酯-5-磺酸鈉( 簡(jiǎn)稱 SIPM) 主要 用于滌綸、膠片等方面，其中滌綸是主要的應(yīng)用領(lǐng) 域，主要作為改性陽(yáng)離子可染聚酯( 簡(jiǎn)稱 CDP) 的第 三單體。由于 CDP 纖維中含有磺酸基，所以對(duì)陽(yáng) 離子染料具有良好的親合性能，在滌綸聚合過程中 加入 SIPM 進(jìn)行化學(xué)改性滌綸產(chǎn)品，其制成的織物 可以用陽(yáng)離子染料染色，并可以常壓沸染，上色率 高，其染色的纖維色澤鮮艷，色譜齊全，著色性好，并 可深染。同時(shí)，降低了成本，減少污染。改性的 纖維具有毛型感，易于羊毛混紡，適用于冬季男女服 裝的面料。西方發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)的陽(yáng)離子改性滌綸占 總產(chǎn)量的 15% 以上。如果按此數(shù)據(jù)計(jì)算我國(guó)目前 切片生產(chǎn)能力超過 800 萬(wàn)噸，生產(chǎn) 120 萬(wàn)噸陽(yáng)離子可染切片將年需求 30000 噸/年以上的 SIPM，加上 其他如 ECDP 和海島纖維的開發(fā)需要更多的三單體 和四單體供給，SIPM 國(guó)內(nèi)需求量將接近 50000 噸/ 年。目前，國(guó)內(nèi)所需的高質(zhì)量的三單體 50% 以上為 進(jìn)口產(chǎn)品。開發(fā)研制 SIPM 合成技術(shù)并實(shí)施工業(yè) 化，能為國(guó)家節(jié)約大量外匯，同時(shí)也有利于國(guó)內(nèi)聚酯 纖維行業(yè)的健康發(fā)展，符合國(guó)家紡織工業(yè)的要求，符 合國(guó)家的產(chǎn)業(yè)政策。

電子天平( JT-N 系列) ( 上海精天電子儀器有限 公司) ; DF-101D 集熱式恒溫加熱磁力攪拌器( 河南 省予華儀器有限公司) ; D 型電動(dòng)攪拌機(jī)調(diào)速器( 杭 州儀表電機(jī)有限公司) ; TDL-60B 低速離心機(jī)( 上海 安亭科學(xué)儀器廠) ; SHZ-D( III) 循環(huán)水式真空泵( 鞏 義市予華儀器有限公司) ; KQ-B 玻璃儀器氣流烘干 器( 鞏義市予華儀器有限公司) ; DHG-9246A 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱( 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司) ; 傅 里葉變換紅外光譜儀( 型號(hào)為 IＲ Prestige 21) ( 日本 島津公司生產(chǎn)) ; 間苯二甲酸: 純度 99. 5 % ，日本進(jìn) 口; w( SO3 ) = 65% 發(fā)煙硫酸∶ 分析純，上海振興二 廠; 甲醇∶ 分析純; 硫酸鎘; 二氧化硅; 硫酸汞; 無(wú)水 硫酸鈉; 碳酸鈉∶ 分析純。

1. 2 反應(yīng)原理


1. 3 實(shí)驗(yàn)方法

運(yùn)用正交設(shè)計(jì)，將 w( SO3 ) = 65% 的發(fā)煙硫酸 一次性加入三口瓶，攪拌狀態(tài)下加入間苯二甲酸用 量的 20% ～ 30% ，在 20 ～ 30 min 內(nèi)將物料溫度提高 到 115 ～ 125 ℃，再將剩余的間苯二甲酸全部加入三 口瓶，并加入少量的無(wú)水硫酸鈉。然后分以下三個(gè)溫度區(qū)間進(jìn)行: 將物料溫度升高至 130 ～ 150 ℃ 時(shí)，加入硫酸鎘，保溫反應(yīng) 40 ～ 70 min，然后在 30 ～ 45 min 內(nèi)物料溫度升高至 160 ～ 169 ℃，先保溫反應(yīng) 20 ～ 30 min，加入 SiO2，再保溫反應(yīng) 50 ～ 80 min; 最 后在 20 ～ 50 min 內(nèi)將物料溫度升高至 170 ～ 180 ℃，先保溫反應(yīng) 30 ～ 40 min，加入硫酸汞，保溫反應(yīng) 50 ～ 80 min。反應(yīng)時(shí)加料質(zhì)量比例為間苯二甲酸∶ 發(fā)煙硫酸∶ 硫酸鎘∶ SiO2 ∶ 硫酸汞∶ 無(wú)水硫酸鈉 = 1 ∶ 0. 900 ～ 0. 891 ∶ 0. 0003 ～ 0. 001 ∶ 0. 0005 ～ 0. 0012∶ 0. 0005 ～ 0. 0015 ∶ 0. 001 ～ 0. 01。將磺化 反應(yīng)后的物料在 1. 5 ～ 2 h 內(nèi)降溫至 110℃ 以下，加 入甲醇用量的 20% ～ 30% ，待釜溫降至 85 ℃ 以下 后加入剩余的甲醇。在溫度 66 ～ 76 ℃ 酯化反應(yīng) 2 ～ 4 h，酯化反應(yīng)時(shí)甲醇的加料質(zhì)量比為間苯二甲 酸∶ 甲醇 = 1∶ 1. 05 ～ 1. 1，酯化反應(yīng)后的物料加水 溶解，水的加料質(zhì)量比為間苯二甲酸∶ 水 = 1∶ 5. 35 ～ 5. 65，降溫至 25℃ 以下，在 25 ℃ 左右加堿調(diào)節(jié) pH 值為 6. 5 ～ 7. 5，繼續(xù)攪拌 80 ～ 120 min，然后離 心脫水、溶解脫色、過濾、結(jié)晶提純和烘干，得到產(chǎn) 品。其中，離心脫水脫出的離心母液可作為酯化反 應(yīng)后的溶解劑，加料質(zhì)量比為間苯二甲酸∶ 離心母 液 = 1∶ 5. 35 ～ 5. 65。進(jìn)行差熱分析，紅外，紫外，檢 測(cè)所得產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。正交設(shè)計(jì)如下。

2 結(jié)果分析與討論

綜合分析磺化、酯化、中和各步反應(yīng)的影響因 素，反應(yīng)最佳條件為: IPA∶ 發(fā)煙硫酸為 1∶ 1; 甲醇 為 1∶ 1. 1; 加二氧化硅時(shí)溫度為 165 ℃ ; 加硫酸鎘 時(shí)溫度為 130 ℃ ; 酯化溫度為 66 ℃ ; IPA: 酯化時(shí)間 為 4 h; 磺化時(shí)加硫酸鎘后的保溫時(shí)間為 40 min; 加 入硫酸汞后的保溫時(shí)間為 50 min; 加入 SiO2 后升溫 至 170 ℃，升溫前的保溫時(shí)間為 50 min。以 w( SO3 ) = 65% 發(fā)煙硫酸制備 SIPM，反應(yīng)條件易于控制，中 和耗堿量少，環(huán)境污染小，后處理簡(jiǎn)單，具有較好的 工業(yè)化前景。