專利名稱：含磺酸基高分子顆粒型酯化反應(yīng)催化劑的合成及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含磺酸基的高分子顆粒型酯化反應(yīng)催化劑的制備，該催化劑屬于含有多孔結(jié)構(gòu)的離子交換樹脂型催化劑。
背景技術(shù)：
丙烯酸酯是重要的高分子單體和基本有機(jī)化工原料，在精細(xì)化工的應(yīng)用中有相當(dāng)重要的地位，其系列產(chǎn)品成千上萬，幾乎涉及到工業(yè)領(lǐng)域各部門。酯是酸與醇起反應(yīng)生成的一類有機(jī)化合物。該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，為了提高反應(yīng)速度，提高酯化反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，在合成酯的過程中常常加入酸性催化劑，可以大大提高其反應(yīng)速度與產(chǎn)量。傳統(tǒng)催化劑有無機(jī)強(qiáng)酸催化劑，但合成的產(chǎn)物中副產(chǎn)物多，并且有分離困難，污染環(huán)境等問題。固體催化劑作為一類新型的酯化反應(yīng)催化劑具有易分離，可循環(huán)，高催化效率等特點(diǎn)被廣泛使用，其中具有代表性的固體催化劑為離子交換樹脂型多孔催化劑，其特點(diǎn)是具有良好的孔結(jié)構(gòu)，具有較大的表面積，穩(wěn)定性好，強(qiáng)酸性質(zhì)，高催化性能，并且耐熱性佳，催化過程穩(wěn)定。但傳統(tǒng)離子交換樹脂型催化劑在進(jìn)行催化前需要進(jìn)行復(fù)雜的磺化過程。 而本發(fā)明通過反相乳液法合成的樹脂型催化劑不需要磺化，因其樹脂本身帶有磺酸基團(tuán)， 可以直接進(jìn)行催化酯化反應(yīng)。從而達(dá)到了合成方便，使用快捷等目的，更適合工業(yè)化生產(chǎn)。 因此合成含磺酸基的樹脂催化劑有著十分重要的意義。在理論上講，可以通過選擇乳化劑的種類，乳化劑的含量，復(fù)合乳化劑的配比，交聯(lián)劑含量，致孔劑的種類，控制反應(yīng)程度來得到粒徑適中，孔徑均一，形態(tài)較好及其催化性能高的樹脂微球，并且可以多次催化酯化反應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是采用反相乳液聚合方法合成一種可循環(huán)多次使用的含磺酸基高分子顆粒型酯化反應(yīng)催化劑，其特征在于該催化劑含有磺酸基，可循環(huán)多次使用并保持較高的催化活性，催化過程穩(wěn)定，該催化劑用于催化合成丙烯酸酯等酯化反應(yīng)，其結(jié)構(gòu)式如(I)所示
權(quán)利要求
1.含磺酸基高分子顆粒型酯化反應(yīng)催化劑，其特征在于該催化劑結(jié)構(gòu)式如(I)所示
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磺酸基的高分子顆粒狀酯化反應(yīng)催化劑，其特征在于I 2、R3、 R4>R5為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，苯乙烯磺酸鈉，乙烯基磺酸鈉，甲基丙烯酸3-磺酸丙酯鉀鹽或甲基丙烯酸3-磺酸丙酯鈉鹽，烯丙基磺酸鈉或甲基丙烯磺酸鈉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磺酸基的高分子顆粒狀酯化反應(yīng)催化劑，其特征在于=R6為 N，N-亞甲基雙丙烯酰胺或乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磺酸基的高分子顆粒狀酯化反應(yīng)催化劑的制備方法，其特征在于步驟如下第一步稱量帶有磺酸基團(tuán)的官能單體；再加入引發(fā)劑，加入量是單體量的3wt%到 5wt% ；加入交聯(lián)劑，加入量是單體量從IOwt^到50Wt%變化；取去離子水，將單體，交聯(lián)劑，引發(fā)劑與去離子水混合，完全分散溶解后，得到混合液呈透明液體；第二步取油相，油相體積與去離子水的體積比從2 1到4.5 1變化；放入反應(yīng)容器中，加入復(fù)合乳化劑，加入量是單體量從到15wt%變化，上述復(fù)合乳化劑是由司盤系列與吐溫系列組成，司盤系列與吐溫系列的質(zhì)量比從1 9到9 1變化；加熱至40°C到60°C使復(fù)合乳化劑完全融化后，加入上述第一步中溶解后得到的混合液，加熱至80°C到90°C，反應(yīng)4到6個(gè)小時(shí)；反應(yīng)后經(jīng)過提純，干燥可得到含磺酸基的高分子顆粒型酯化反應(yīng)催化劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磺酸基的高分子顆粒狀酯化反應(yīng)催化劑的制備方法，其特征在于步驟如下在第一步反應(yīng)中還加入致孔劑，加入量是去離子水體積的10%到35%。
全文摘要
含磺酸基高分子顆粒型酯化反應(yīng)催化劑及制備方法屬于離子交換樹脂型催化劑領(lǐng)域。該催化劑具有多孔隙結(jié)構(gòu)，比表面積大，易分離，后處理方便，可直接用于催化酯化反應(yīng)。該樹脂催化劑通過反相乳液聚合方法合成制備得到，其中合成單體主要為含磺酸基的水溶性烯烴，交聯(lián)劑主要有水溶性含雙鍵的二官能度或三官能度單體，經(jīng)過反相乳液聚合得到交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)狀樹脂微球，并通過磺酸類單體引入磺酸基，賦予其可進(jìn)行酯化反應(yīng)催化的特性。本發(fā)明通過控制乳化劑的種類，乳化劑的含量及其配比，交聯(lián)劑的含量，致孔劑的種類合成出孔隙率高，比表面積大，催化性能好，易分離可循環(huán)的樹脂催化劑。其合成原料來源廣泛，價(jià)格低廉，具有很大的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號C07C67/08GK102500416SQ20111030908
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月13日
發(fā)明者何勇, 王葉, 聶俊 申請人:北京化工大學(xué)