一种碳酸亚乙烯酯的纯化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种碳酸酯的纯化方法，尤其是一种碳酸亚乙烯酯的纯化方法。
【背景技术】
[0002]碳酸亚乙稀酯(VC,VinyIene Carbonate)在室温(20_25°C)下为无色透明液体。碳酸亚乙烯酯的应用非常广泛，其可以作为一种表面涂层的组分，也是生产化学品、药品、作物保护剂以及特别的用于聚合物、涂料和电池电解质的重要的中间体，其作为聚合物单体可以在自由基引发作用下形成较高分子量的聚碳酸亚乙烯酯，另外碳酸亚乙烯酯可以和许多有机化合物发生反应，合成出许多精细化工中间体。
[0003]它具有良好的高低温性能与防气胀功能，可以作为锂离子电池电解液的添加剂，是目前研究比较深入并且效果理想的锂离子电池电解液的有机成膜添加剂，并且它还是过充电保护添加剂。碳酸亚乙烯酯能够在锂离子电池碳负极表面发生自由基聚合反应，生成聚烷基碳酸锂化合物，由于该聚合反应优于EC发生，故能有效抑制电解液溶剂分子在电极表面的持续分解，从而改善碳负极的性能。通过以上聚合反应形成的结构紧密但不增加阻抗的固体电解质界面(SoIidelectroIyte interphase，SEI)膜，因而提高锂离子电池的电极容量、循环稳定性和使用寿命。
[0004]为了获得较高纯度的碳酸亚乙烯酯，通常采用了直接精馏的方法来进行提纯。该方法有以下几个缺点:一是碳酸亚乙烯酯易分解和结焦，原料的损失较大，转化率不高，这是由碳酸亚乙烯酯本身的热敏感性所决定的。二是无法脱除产品中的有机氯。三是水分的残留。
[0005]而碳酸亚乙烯酯作为重要的锂离子电池电解液添加剂，其产品对水分及纯度要求极高，少量水就会引起电解液循环性能下降、容量降低甚至损坏电池，因此对碳酸亚乙烯酯的生产工艺提出了更高的要求。
【发明内容】
[0006]为解决以上所述的问题，本发明提供一种降低产品的杂质及水分含量，提高产品纯度的碳酸亚乙烯酯的纯化方法。
[0007]为达到上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种碳酸亚乙烯酯的纯化方法，该方法包括:
[0008]a)在氮气气氛中，将碳酸亚乙烯酯粗品与有机溶剂按质量比1:0.5?I进行混合，将混合液升温至25?35°C，向混合液中加入适量脱水剂及吸附剂后搅拌、过滤滤去固体成分，并用少量有机溶剂洗涤滤饼，收集滤液及洗液待处理；
[0009]b)将收集的滤液在1mmHg真空条件下在精馏塔中进行减压精馏，收集25?40°C的馏分待处理；
[0010]c)待收集的馏分温度降至20°C以下时，向馏分中加入与其重量比为I?2:1的有机溶剂进行混合，待温度降至18°C后加入适量晶种，然后进行降温析结晶、过滤、真空冷冻干燥，得到碳酸亚乙烯酯高纯度制品。
[0011]优选地，步骤a和步骤c中所述有机溶剂为选自苯、甲苯、二甲苯、乙苯、三甲苯、异丙苯中的一种或多种的组合。
[0012]进一步优选地，所述有机溶剂为甲苯。
[0013]优选地，步骤a中所述脱水剂为分子筛、无水硫酸镁或无水氯化钙。
[0014]优选地，步骤a中所述吸附剂为分子筛、吸附树脂、活性氧化铝或硅胶。
[0015]优选地，步骤b中所述的精馏塔中设有多孔吸附层。
[0016]与现有技术比，通过运用本发明的技术方案，本发明具有以下优点:本发明的碳酸亚乙烯酯的纯化方法，通过使用吸水剂与吸附剂先去除粗品中的大部分有机氯杂质及水分，然后再进行减压精馏和降温析结晶进一步除杂和去水，能降低纯化过程中有机溶剂使用量，减短精馏过程;通过加入晶种，减少结晶时间;整个纯化过程中在较低温度下进行，可避免碳酸亚乙烯酯的变质，提高收率。采用本发明的方法纯化后的高纯度碳酸亚乙烯酯可以作为锂离子电池电解液的添加剂。
【具体实施方式】
[0017]下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的说明，但本发明并不限于以下实施例。实施例中所采用的反应条件可以根据具体使用的不同要求作出进一步调整。
[0018]实施例1
[0019]向IL四口圆底烧瓶中通入氮气，维持氮气气氛加入10g碳酸亚乙烯酯的粗品(碳酸亚乙烯酯质量百分比含量为90%)和SOg甲苯并开启搅拌，将混合物升温至30°C后加入3g无水硫酸镁和3g活性氧化铝，搅拌30分钟后过滤滤去固体成分，并用5g甲苯洗涤滤饼，收集滤液及洗液。将所收集的滤液及洗液用精馏塔在1mmHg的真空度下进行减压精馏，收集25?40°C的馏分。将所收集的馏分温度加入结晶器中，待馏分温度降至19°C时，向其中加入10g甲苯并开启搅拌，待温度降低至18°C时加入2g固态碳酸亚乙烯酯纯品(纯度99.99%)作为晶种，降温至约5°C搅拌析结晶2小时。结晶结束后，过滤滤出固体碳酸亚乙烯酯，并在O°C下进行真空冷冻干燥，得纯度为99.6 %的碳酸亚乙烯酯90.2g，收率98.0 %。
[0020]实施例2
[0021]向IL四口圆底烧瓶中通入氮气，维持氮气气氛加入10g碳酸亚乙烯酯的粗品(碳酸亚乙烯酯质量百分比含量为90%)和50g甲苯并开启搅拌，将混合物升温至28°C后加入3g无水氯化钙和3g分子筛，搅拌30分钟后过滤滤去固体成分，并用5g甲苯洗涤滤饼，收集滤液及洗液。将所收集的滤液及洗液用含有多孔吸附层的精馏塔在1mmHg的真空度下进行减压精馏，收集25?40°C的馏分。将所收集的馏分温度加入结晶器中，待馏分温度降至19°C时，向其中加入120g甲苯并开启搅拌，待温度降低至18°C时加入3g固态碳酸亚乙烯酯纯品(纯度99.99%)作为晶种，降温至约2°C搅拌析结晶3小时。结晶结束后，过滤滤出固体碳酸亚乙烯酯，并在-6°C下进行真空冷冻干燥，得纯度为99.8%的碳酸亚乙烯酯91.6g，收率98.4%。
[0022]实施例3
[0023]向IL四口圆底烧瓶中通入氮气，维持氮气气氛加入10g碳酸亚乙烯酯的粗品(碳酸亚乙烯酯质量百分比含量为90%)和10g甲苯并开启搅拌，将混合物升温至34°C后加入3g无水氯化钙和3g活性氧化铝，搅拌30分钟后过滤滤去固体成分，并用5g甲苯洗涤滤饼，收集滤液及洗液。将所收集的滤液及洗液用精馏塔在1mmHg的真空度下进行减压精馏，收集25?40°C的馏分。将所收集的馏分温度加入结晶器中，待馏分温度降至19°C时，向其中加入ISOg甲苯并开启搅拌，待温度降低至18°C时加入3g固态碳酸亚乙烯酯纯品(纯度99.99%)作为晶种，降温至约0°C搅拌析结晶2.5小时。结晶结束后，过滤滤出固体碳酸亚乙烯酯，并在-6°C下进行真空冷冻干燥，得纯度为99.8%的碳酸亚乙烯酯90.7g，收率97.4%。
[0024]上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种碳酸亚乙烯酯的纯化方法，包括: a)在氮气气氛中，将碳酸亚乙烯酯粗品与有机溶剂按重量比1:0.5?I进行混合，将混合液升温至25?35°C，向混合液中加入适量脱水剂及吸附剂后搅拌、过滤滤去固体成分，并用少量有机溶剂洗涤滤饼，收集滤液及洗液待处理； b)将收集的滤液及洗液在1mmHg真空条件下在精馏塔中进行减压精馏，收集25?40°C的馏分； c)待收集的馏分温度降至20°C以下时，向馏分中加入与其重量比为I?2:1的有机溶剂进行混合，待温度降至18°C后加入适量晶种，然后进行降温析结晶、过滤、真空冷冻干燥，得到碳酸亚乙烯酯高纯度制品。2.根据权利要求1中所述的纯化方法，其中步骤a和步骤c中所述有机溶剂为选自苯、甲苯、二甲苯、乙苯、三甲苯、异丙苯中的一种或多种的组合。3.根据权利要求2中所述的纯化方法，其中所述有机溶剂为甲苯。4.根据权利要求1中所述的纯化方法，其中步骤a中所述脱水剂为分子筛、无水硫酸镁或无水氯化钙。5.根据权利要求1中所述的纯化方法，其中步骤a中所述吸附剂为分子筛、吸附树脂、活性氧化铝或硅胶。6.根据权利要求1中所述的纯化方法，其中步骤b中所述的精馏塔中设有多孔吸附层。
【专利摘要】本发明提供了一种碳酸亚乙烯酯的纯化方法，该方法先通过吸附过滤去除大部分杂质及水分，然后通过减压精馏和降温析晶获得高纯度的碳酸亚乙烯酯。本发明所提供的纯化方法处理时间短，反应温度低，收率较高，所得制品纯度高。
【IPC分类】C07D317/40
【公开号】CN105541782
【申请号】CN201510957380
【发明人】王小龙
【申请人】苏州华一新能源科技有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月18日