衣康酸

衣康酸

化工業原料
衣康酸學名為甲叉琥珀酸,亞甲基丁二酸,是不飽和二元有機酸。它含不飽和雙鍵,具有活潑的化學性質,可進行自身間的聚合,也能與其他單體如丙烯腈等聚合,溶于水,乙醇等其它溶劑;能進行各種加成反應,酯化反應和聚合反應,是化學合成工業的重要原料,也是化工生産的重要原料。[1]衣康酸(itaconic acid),CH2=C(COOH)CH2COOH,由絲狀菌特别是生長在梅汁表面的分解烏頭酸曲黴(Aspergill-usitaconicus)大量生成,是通過順烏頭酸脫羧而形成。
    中文名:衣康酸 外文名:Itaconic acid 别名:亞甲基琥珀酸、亞甲基丁二酸、甲叉丁二酸 化學式:C5H6O4 分子量:130.1 CAS登錄号: EINECS登錄号: 熔點: 沸點: 水溶性:微溶于苯、氯仿、乙醚、石油醚、二硫化碳,溶于水、乙醇、丙酮 密度: 外觀:白色結晶粉末,有特殊氣味,具有吸濕性 閃點: 應用:可用作酸味劑、pH調節劑、金屬螯合劑 安全性描述:S26、S36 危險性符号:R36/37/38 危險性描述: UN危險貨物編号: CN危險貨物編号:

簡介

1、聚合物添加少量天然物質可制成高效除臭劑,可與氨、胺類堿性惡臭物及硫化氫等酸性惡臭物反應,還可以制成具有除臭功能的紙張、塑料膜等系列産品。

2、衣康酸與苯乙烯及丁二烯共聚可制成S.B.R乳膠,可用于紙張塗膜,使紙張強韌及印刷圖案鮮豔;用于金屬、混凝土塗料,易于着色且不受自然條件影響;用于油漆添加劑可提高油漆品質;用于地毯上漿可使合成纖維地毯經久耐用。

3、衣康酸與丙烯酸或甲基丙烯酸或其酯類聚合制成樹脂,可用于表面塗層及乳化漆。作為皮革塗層可增加皮革的可塑性;用作汽車、電器、冷庫塗料具有粘着力強、色澤美觀且抗惡劣氣候等優點;用作電泳塗料具有優良的附着力;加入多價金屬氧化物可制成擠壓性能好、粘結力強、生理适應性好的牙科粘合劑;添加氯烷基二甲基苄基氯化铵可制成水溶性塗料,用于食品包裝材料,可減少包裝物表面細菌污染。

4、衣康酸制成酯類可用于油漆、弱酸性離子交換樹脂、潤滑油添加劑、粘結劑和增塑劑、粉壓塑料以及密封膠。

5、衣康酸用于其它衍生物可用作醫藥、化妝品試劑、潤滑劑、增稠劑、除草劑以及改善絲毛織我性能。

6、衣康酸是生産檸康酸、中康酸、衣康酸酐等的原料。衣康酸其分子内部含有兩個活潑的羧基和一個雙鍵,雙鍵和羧基呈共轭關系,使得衣康酸的性質非常活潑,除可自身聚合外,也可以和不同數目的其他單體聚合,形成聚合高分子,因此廣泛應用于化學合成行業。

供需狀況

由于衣康酸生産技術由少數幾個國家壟斷,因此國際市場缺口較大。根據湖南、四川、江蘇、陝西等省的進出口公司介紹,日本、澳大利亞、新西蘭、美國、西班牙都急需進口衣康酸,國際市場缺口大約7萬噸,中國化工信息中心等單位對衣康酸市場進行統計和預測我國近兩年總需求量将達到2.2萬噸左右,我國當前衣康酸生産規模為1.4萬噸左右,因此該産品在國際、國内市場十分看好。

目前,國内市場丁苯乳膠行業用量達到2000噸左右,化纖行業為1500噸左右,離子交換樹脂行業1000噸,另外,衣康酸在水處理技術、高強度玻璃鋼及農藥中間體、除垢劑等領域中也具有廣泛中用途。僅蘭州化纖總廠每年就進口衣康酸500噸左右,上海巴斯夫公司每年需要衣康酸800噸左右。衣康酸國際市場需求量仍以每年12%的速度增長。

據有關外貿部門介紹,1999年底,已有多家美國公司來内地洽談進口衣康酸産品,每個公司的年需求量均在千噸以上,僅日本的扶桑公司去年從國内收購銷往日本的衣康酸就達3000噸,省内兩家以玉米澱粉為原料的衣康酸生産廠家1999年銷售呈供不應求的形勢,産品銷往日本、美國、韓國、印度及我國的台灣等國家和地區,其中,青島琅琊台酒業集團年産1000噸衣康酸項目于1999年8月正式投産,當年年底即簽訂銷售合同1800噸。随着衣康酸産品的開發成功及衣康酸所具有的獨特性能日益被人們所認識,其應用範圍正迅速擴大,因而衣康酸的潛在市場是不容忽視的,具有廣闊的發展前景。

由于長期依賴進口,許多與其相關的化工産品質量受到影響,另外浙江國光生化股份有限公司年産10000噸,如:丙烯酸最好的交聯劑是衣康酸,由于國内無此産品,因此大部分廠家隻好以二乙烯苯代替衣康酸,緻使離子交換樹脂質量無法提高。又如晴綸合成中衣康酸作為第三單體對晴綸産品的質量、光澤、染色都起着非常重要的作用,并且在國際上衣康酸晴綸被稱為"标準晴綸"。

在國外采油行業,衣康酸作為一種高熔點的中間體,已廣泛應用于深井采油的分解液中,我國目前在這方面的研究已取得了突破性進展,随着我國近海已探明貯量的大型深井油田的開采工作逐步展開,衣康酸将在該領域具有更廣泛的應用前景。據權威人士預測,随着世界上許多化纖廠的擴建和興建,晴綸産量将大幅度增加。另外,衣康酸在水處理技術、高強度玻璃鋼及農藥中間體、除垢劑及醫藥等領域中也具有廣泛的用途。随着衣康酸産品的開發成功及衣康酸所具有的獨特性能日益被人們所認識,其應用範圍正迅速擴大,因而衣康酸的潛在市場是不容忽視的,具有廣闊的發展前景。

生産技術

目前,國際上隻有美國、日本和俄羅斯生産衣康酸,美國Pfizer公司産量較大,壟斷國際市場。日本1971年開始引進美國專利進行消化吸收,自行生産衣康酸,僅有磐田化學公司獨家生産。另外日本的黑金化成株式會社和美國的Pfizer公司幾乎壟斷了衣康酸酯類的生産。産品質量上,美國、日本精制衣康酸标準要求衣康酸含量為≥99%。

目前,衣康酸的生産方法有合成法和發酵法,合成法又分為檸檬酸台成法和順酐合成法。檸檬酸合成法由于成本高工業上不宜采用;順酐合成法具有生産成本低,選擇性高等優點,但尚未實現工業化;而發酵法原料易得,工藝技術成熟,是目前國内外工業生産一緻采用的方法。

(1)檸檬酸合成法:将濃檸檬酸水溶液在減壓下(30一40mmHg)加熱到280—300℃,即可分解為衣康酸酐和檸康酸,再從中分離提取衣康酸。該方法由于生産成本較高,應用受到限制。

(2)順酐台成法:順酐與酵發生酯化反應,形成的酯與HX進行加成反應後與甲醛進行亞甲基化反應,再經水解即得衣康酸。該方法反應條件溫和,均相催化活性高,選擇性強,已達到工業化應用水平,而且原料豐富易得,生産成本較低,三廢少,可望成為衣康酸生産新方法。

(3)發酵法:以糖類作發酵原料,加入氮源和無機鹽,以吐曲黴為菌種,在适宜溫度下發酵,因生産工藝簡單,成本較低,目前國内外大多數廠家都用此法生産。發酵法的關鍵是發酵原料的選擇、菌種的選擇和培育以及産物的分離(包括闆框過濾、離子交換,濃縮、結晶、離心、烘幹)。

目前國内外正開展用石化産品合成衣康酸的研究,并已取得一定成就。中科院大連化物所和大連理工大學合作,經過3年研究,确定了一條以石化産品為原料合成衣康酸的新工藝。該技術以順丁烯二酸酐為主要原料,經過酯化、加成、亞甲基化、水解等四步反應得到衣康酸。

也可以用順丁烯二酸二酯為起始原料,省掉酯化反應。如以衣康酸雙酯作為産品出售應用,還可省掉水解這一些。這樣,該台成路線就簡化為加成、亞甲基化兩個關鍵反應,而且這兩個反應還可合為一步。該路線有如下優點:

①原料豐富。我國現有順酐生産廠2O多家,年生産能力4萬t左右,天津中河、遼甯盤錦、錦西等新建順酐裝置投産後,生産能力将達到8萬t左右順酐市場供大于求,原料充足。

②衣康酸選擇性顯着提高。至今,文獻報導的以石油化工産品為原料的諸多技術路線有一個共同的缺點,就是選擇性低,僅為3o%左右,在與發酵法競争中處于劣勢,難以工業化。為此,大連化物所及大連理工大學提出的新的合成路線的關鍵是提高衣康酸的選擇性。

他們采用以下幾項技術措施:(a)變順酐與甲醛直接反應為兩步反應,引入含活潑氫的加成試劑I-IX,先與順酐二酯加成,然後再與甲醛進行亞甲基化反應。HX為含雜原子的化合物,并可轉為副産品。(b)變多相催化為高選擇性的均相催化。(c)變氣一固相反應為液相反應(d)變300~500℃高溫加壓反應為常溫常壓反應,由于反應條件溫和,避免了高溫下副反應的發生。

大連化物所及大連理工大學的小試初步結果顯示,采取以上措施,衣康酸選擇性比專利文獻報導的提高一倍以上,能成為具有一定競争能力的新的衣康酸台成路線,但目前尚未工業化。近年來,有關科研院所都在進一步開發研究衣康酸生産新工藝,并取得了進展。

我國衣康酸的研究起步較早,但進展緩慢。近年來,取得了突破性進展,雲南、四川等地相繼進行了試生産。山東省食品發酵工業研究設計院采用以玉米澱粉為原料,深層發酵生産衣康酸的工藝,通過幾年的努力,經過小試、中試及工業性生産試驗證明,選育出的衣康酸高産突變株土曲黴(A.terreus)HA6080性能穩定,産酸率、轉化率高,分别達到6.0~7.0%和60%以上,且産雜酸少,耐高糖、抗污染能力強,發酵速度快,周期短,生産條件溫和,易于控制,操作簡單,生産成本低,适合于工業化生産要求。該項目獲得1999年山東省科技進步一等獎,2000年國家科技進步二等獎。

工業化開發的衣康酸産品經中國上海高分子材料測試中心及日本、韓國等國外客戶檢測,在外觀及内在質量上均優于國内同類産品,主要技術指标高于美國、日本标準,産品質量受到國内外用戶的高度評價,在美國、澳大利亞、印度、日本及台灣等國家和地區的用戶中取得了良好的信譽。

化學性質

外觀:白色晶體或粉末。有特殊氣味,在真空下能升華。

溶解性:溶于水、乙醇和丙酮,微溶于氯仿、苯和乙醚。不易揮發,過熱能分解。

含量%≥99.8

熔點(初熔-終熔)℃≤165-168℃

幹燥失重%≤0.2

灼燒殘渣%≤0.01

色度(APHA)≤5

鐵離子(以Fe計)%≤0.00015

重金屬(以pb計)%≤0.0005

氯化物(以Cl-計)%≤0.0005

硫酸鹽(以SO42-)%≤0.0015

密度:1.573g/cm3

熔點:166-167℃

沸點:381.4°Cat760mmHg

閃點:198.7°C

蒸汽壓:7.11E-07mmHgat25°C

衣康酸是一種不飽和的二元有機酸。化學性質比較活潑,易聚合,也能與其他單體共聚,如丙烯睛、丁二酸、苯乙烯。也能與其他單體共聚。

用途:用作聚丙烯腈纖維的共聚單體,亦可用于制備增塑劑、潤滑油添加劑等。

包裝

1、袋裝:每袋淨重25公斤,内塑料外編織紙複合袋。

2、根據用戶要求特殊包裝可提供500公斤,1000公斤大包裝。

注意事項

防潮、防曬、防雨淋、不得露天堆放,不得與有毒、有異味、有色粉末或腐蝕性物質混裝、混運。避免與皮膚、眼睛接觸。如不慎帶入口中、眼中,請用水清洗。

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