一種環(huán)氧丙烷-二氧化碳共聚用多元催化劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種環(huán)氧丙烷-二氧化碳共聚用多元催化劑的制備方法，特點是包括以下步驟：（1）將帶攪拌器和乳化器的催化劑配制釜的內(nèi)部氣體用二氧化碳進行置換，然后充入高純二氧化碳氣體，維持催化劑釜內(nèi)壓力0.01-0.5MPag；（2）將低水高純環(huán)氧丙烷充入釜內(nèi)，然后啟動攪拌器，維持攪拌轉(zhuǎn)速30-60轉(zhuǎn)/分，再依次加入定量的稀土鹽和多元醇后，繼續(xù)攪拌20-40分鐘，直至形成均一懸濁狀液體；（3）將二乙基鋅加入釜中，維持攪拌轉(zhuǎn)速30-60轉(zhuǎn)/分，同時啟動乳化器，乳化速度1200-1600轉(zhuǎn)/分，乳化30-60分鐘后，即得到多元催化劑，優(yōu)點是能夠?qū)⒏鞣N催化劑成分預(yù)先完全溶合乳化，并進一步提高催化劑催化效率。
【專利說明】一種環(huán)氧丙烷-二氧化碳共聚用多元催化劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多元催化劑的制備方法，尤其是涉及一種環(huán)氧丙烷-二氧化碳共聚用多元催化劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]二氧化碳作為合成高分子材料的單體的研究工作受到了世界各國廣泛的重視。二氧化碳與環(huán)氧丙烷共聚物類的脂肪族聚碳酸酯是二氧化碳合成高分子材料領(lǐng)域的一大亮點。二氧化碳一環(huán)氧丙烷共聚物(PPC)是一種新型高分子材料，它具有生物全降解性能，良好的氧氣阻隔性能及優(yōu)良的加工性能，不僅解決了當(dāng)前塑料制品難以降解而導(dǎo)致的白色污染問題，也減少了二氧化碳的排放，因此，它的規(guī)?；苽鋫涫懿牧瞎I(yè)界和下游產(chǎn)業(yè)界的重視和廣泛關(guān)注。
[0003]現(xiàn)有的二氧化碳一環(huán)氧丙烷共聚物是通過將二氧化碳(CO2)與環(huán)氧丙烷(PO)置于合成反應(yīng)釜中，控制釜體內(nèi)的溫度和壓力，在催化劑的作用下直接進行反應(yīng)合成。目前用于催化的催化劑多數(shù)都是稀土系多元絡(luò)合催化劑。除原料成本外，目前大規(guī)模生產(chǎn)的主要成本是催化劑的制備，并且現(xiàn)有的稀土系多元絡(luò)合催化劑存在催化效率低、聚合時間長的缺點，因此，如何降低催化劑成本，開發(fā)高效的催化劑是降低二氧化碳一環(huán)氧丙烷共聚物生產(chǎn)的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù) 問題是提供一種催化效率高、成本低的環(huán)氧丙烷-二氧化碳共聚用多元催化劑的制備方法。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種環(huán)氧丙烷-二氧化碳共聚用多元催化劑的制備方法，包括以下步驟:
(1)將帶攪拌器和乳化器的催化劑配制釜用二氧化碳氣體進行置換，脫空氣和水直至催化劑配制爸內(nèi)氧含量和水含量均低于30ppm,然后充入純度大于99.99%的二氧化碳氣體，維持催化劑配制釜內(nèi)壓力0.01-0.5MPag ；
(2)將含水量低于50ppm，純度高于99.9%的環(huán)氧丙烷充入催化劑配制釜，然后啟動催化劑配制釜的攪拌器，維持攪拌轉(zhuǎn)速30-60轉(zhuǎn)/分，再依次加入定量的稀土鹽和多元醇，繼續(xù)攪拌20-40分鐘，稀土鹽和多元醇完全溶解在環(huán)氧丙烷中形成均一懸濁狀液體；
(3)將定量的二乙基鋅加入催化劑配制釜中，繼續(xù)攪拌，維持轉(zhuǎn)速30-60轉(zhuǎn)/分，同時啟動催化劑配制釜的乳化器進行乳化，在乳化速度為1200-1600轉(zhuǎn)/分的條件下，乳化30-60分鐘，得到環(huán)氧丙烷-二氧化碳共聚用多元催化劑。
[0006]所述的稀土鹽為三氯乙酸釔，所述的多元醇為甘油，所述的環(huán)氧丙烷與所述的二乙基鋅的質(zhì)量比為(20-40): 1，所述的二乙基鋅、所述的三氯乙酸釔與所述的甘油的質(zhì)量比為(3-5):1:(1-1.5)。按上述比例配置的催化劑，催化性能最佳、效率最高。
[0007]所述的催化劑配制釜，包括直立設(shè)置的圓筒形釜體，所述的釜體內(nèi)縱向設(shè)置有與外部第一電機連接的中心轉(zhuǎn)軸，所述的中心轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有攪拌器，所述的攪拌器包括U型攪拌框和位于所述的U型攪拌框內(nèi)的攪拌槳葉，所述的釜體內(nèi)還設(shè)置有與外部第二電機連接的且與所述的中心轉(zhuǎn)軸平行的偏心轉(zhuǎn)軸，所述的偏心轉(zhuǎn)軸的下端設(shè)置有乳化器，所述的乳化器位于所述的U型攪拌框和所述的攪拌槳葉之間。攪拌包裹著乳化，使各種催化劑充分混合、乳化。
[0008]所述的攪拌槳葉包括兩片平直槳葉和兩片豎直槳葉，所述的兩片平直槳葉交錯設(shè)置在所述的中心轉(zhuǎn)軸上，所述的兩片豎直槳葉分別固定設(shè)置在所述的平直槳葉的自由端。從不同角度對乳液進行剪切混合，使混合更加均勻。
[0009]所述的兩片豎直槳葉的內(nèi)側(cè)分別水平設(shè)置有攪拌槳擾流片，所述的攪拌槳擾流片與中心轉(zhuǎn)軸之間的距離為6-lOcm，兩片所述的攪拌槳擾流片之間相互錯開一定角度。從不同層次和角度對乳液進行剪切混合，使各催化劑成分混合更加均勻。 [0010]所述的乳化器為間歇式高剪切分乳化器。采用該乳化器可使乳液混合效率更佳。
[0011]所述的U攪拌框的高度為所述的釜體高度的1/2-2/3，所述的U攪拌框的外壁與所述的釜體的內(nèi)壁之間的間距為30-50mm。該高度和間距設(shè)計，使攪拌器的攪拌效果最佳。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:本發(fā)明首次公開了一種環(huán)氧丙烷-二氧化碳共聚用多元催化劑的制備方法，首次披露了環(huán)氧丙烷-二氧化碳共聚用稀土系多元絡(luò)合催化劑的物料配比，設(shè)計的新型催化劑配置釜可以實現(xiàn)對二乙基鋅、稀土鹽和多元醇(甘油)等混合成的多相物流進行連續(xù)式破碎、攪拌、混合與乳化的目的，在攪拌和乳化的雙重作用條件下，使各種催化劑充分混合、乳化，從而達到最佳的催化效果，最終達到提高反應(yīng)效率和產(chǎn)率的目的。該多元催化劑的制備過程中，采用環(huán)氧丙烷作為溶劑，二氧化碳氣體作為惰性保護體，從而保證了催化劑制備過程在極低的氧含和水含條件下進行，使催化劑性能達到最佳；上述方法中攪拌器的轉(zhuǎn)動速度與乳化器的轉(zhuǎn)動速度按3~6:120~160的比例轉(zhuǎn)動，使催化劑混合液在高速乳化的同時，進行勻速攪拌，達到完全溶合、乳化的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明催化劑配制釜的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0013]以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
具體實施例
[0014]實施例一
本發(fā)明一種環(huán)氧丙烷-二氧化碳共聚用多元催化劑的制備方法，包括以下步驟:
(1)將帶攪拌器和乳化器的催化劑配制釜的內(nèi)部氣體用二氧化碳進行置換，脫除氧氣和水蒸汽直至催化劑配制釜內(nèi)氧含量和水含量均低30ppm，然后充入純度大于99.99%的二氧化碳氣體，維持催化劑配制釜內(nèi)壓力0.01MPag ；
(2)將含水量低于50ppm，純度高于99.9%的環(huán)氧丙烷充入催化劑配制釜，然后啟動催化劑配制釜的攪拌器，維持攪拌轉(zhuǎn)速30轉(zhuǎn)/分，再依次加入定量的稀土鹽和多元醇后，繼續(xù)攪拌40分鐘，至助催化劑三氯乙酸釔和多元醇完全溶解在環(huán)氧丙烷中形成均一懸濁狀液體；
(3)將定量的二乙基鋅加入催化劑配制釜中，繼續(xù)維持攪拌轉(zhuǎn)速30轉(zhuǎn)/分，同時啟動催化劑配制釜的乳化器進行乳化，在乳化速度為1200轉(zhuǎn)/分的條件下，乳化60分鐘，即得到多元催化劑。
[0015]在此具體實施例中，稀土鹽為三氯乙酸釔，多元醇為甘油，環(huán)氧丙烷與二乙基鋅的質(zhì)量比為20:1，二乙基鋅、三氯乙酸釔與甘油的質(zhì)量比為3:1:1。按上述比例配置的催化劑，催化性能達到最佳、效率最高。
[0016]在此具體實施例中，如圖1所示，包括直立設(shè)置的圓筒形釜體1，，釜體I內(nèi)縱向設(shè)置有與外部第一電機2連接的中心轉(zhuǎn)軸3，中心轉(zhuǎn)軸3上設(shè)置有攪拌器，攪拌器包括U型攪拌框4和位于U型攪拌框4內(nèi)的攪拌槳葉5，釜體I內(nèi)還設(shè)置有與外部第二電機6連接且與中心轉(zhuǎn)軸3平行的偏心轉(zhuǎn)軸7，偏心轉(zhuǎn)軸7的下端設(shè)置有乳化器8，乳化器8位于U型攪拌框4和攪拌槳葉5之間。
[0017]在此具體實施例中，攪拌槳葉5包括交錯設(shè)置在中心轉(zhuǎn)軸3上的兩片平直槳葉9及兩片豎直槳葉10，兩片豎直槳葉10分別固定設(shè)置在平直槳葉9的自由端(即一片平直槳葉9的自由端設(shè)置有一片豎直槳葉10);兩片豎直槳葉10的內(nèi)側(cè)分別水平設(shè)置有攪拌槳擾流片11，攪拌槳擾流片11與中心轉(zhuǎn)軸3之間的距離為6-lOcm，兩片攪拌槳擾流片11之間相互錯開一定角度；在此具體實施例中，乳化器8采用間歇式高剪切乳化器，U攪拌框4的高度為釜體I高度的1/2-2/3，U攪拌框4的外壁與釜體I的內(nèi)壁之間的間距為30-50mm。釜體I的上封頭設(shè)置有進料口 12，釜體I的下封頭設(shè)置有出料口 13，且出料口 13直接與二氧化碳一環(huán)氧丙烷共聚物反應(yīng)合成釜密封連接。
[0018]實施例二
同實施例一，其區(qū)別在于:步驟(1)中催化劑配制釜內(nèi)壓力0.1MPag ;步驟(2)中攪拌器的攪拌轉(zhuǎn)速為40轉(zhuǎn)/分，攪拌時間為30分鐘；步驟(3)中乳化器的乳化速度為1400轉(zhuǎn)/分，乳化時間為40分鐘；環(huán)氧丙烷與二乙基鋅的質(zhì)量比為30:1，二乙基鋅、三氯乙酸釔與甘油的質(zhì)量比為4:1:1.2 ;攪拌槳擾流片11與中心轉(zhuǎn)軸3之間的距離為8cm ； U攪拌框4的高度為釜體I高度的1/2，U攪拌框4的外壁與釜體I的內(nèi)壁之間的間距為40mm。
[0019]實施例三
同實施例一，其區(qū)別在于:步驟(1)中催化劑配制釜內(nèi)壓力0.5MPag ;步驟(2)中攪拌器的攪拌轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)/分，攪拌時間為20分鐘；步驟(3)中乳化器的乳化速度為1600轉(zhuǎn)/分，乳化時間為30分鐘；環(huán)氧丙烷與二乙基鋅的質(zhì)量比為40:1，二乙基鋅、三氯乙酸釔與甘油的質(zhì)量比為5:1:1.5 ;攪拌槳擾流片11與中心轉(zhuǎn)軸3之間的距離為IOcm ； U攪拌框4的高度為釜體I高度的2/3，U攪拌框4的外壁與釜體I的內(nèi)壁之間的間距為50mm。
[0020] 當(dāng)然，上述說明并非對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不限于上述舉例。本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)，作出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)氧丙烷-二氧化碳共聚用多元催化劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將帶攪拌器和乳化器的催化劑配制釜用二氧化碳氣體進行置換，脫空氣和水直至催化劑配制爸內(nèi)氧含量和水含量均低于30ppm,然后充入純度大于99.99%的二氧化碳氣體，維持催化劑配制釜內(nèi)壓力0.01-0.5MPag ； (2)將含水量低于50ppm，純度高于99.9%的環(huán)氧丙烷充入催化劑配制釜，然后啟動催化劑配制釜的攪拌器，維持攪拌轉(zhuǎn)速30-60轉(zhuǎn)/分，再依次加入定量的稀土鹽和多元醇，繼續(xù)攪拌20-40分鐘，稀土鹽和多元醇完全溶解在環(huán)氧丙烷中形成均一懸濁狀液體； (3)將定量的二乙基鋅加入催化劑配制釜中，繼續(xù)攪拌，維持轉(zhuǎn)速30-60轉(zhuǎn)/分，同時啟動催化劑配制釜的乳化器進行乳化，在乳化速度為1200-1600轉(zhuǎn)/分的條件下，乳化30-60分鐘，得到環(huán)氧丙烷-二氧化碳共聚用多元催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)氧丙烷-二氧化碳共聚用多元催化劑的制備方法，其特征在于:所述的稀土鹽為三氯乙酸釔，所述的多元醇為甘油，所述的環(huán)氧丙烷與所述的二乙基鋅的質(zhì)量比為(20-40): 1，所述的二乙基鋅、所述的三氯乙酸釔與所述的甘油的質(zhì)量比為(3-5):1:(1-1.5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種環(huán)氧丙烷-二氧化碳共聚用多元催化劑的制備方法，其特征在于:所述的催化劑配制釜，包括直立設(shè)置的圓筒形釜體，所述的釜體內(nèi)縱向設(shè)置有與外部第一電機連接的中心轉(zhuǎn)軸，所述的中心轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有攪拌器，所述的攪拌器包括U型攪拌框和位于所述的U型攪拌框內(nèi)的攪拌槳葉，所述的釜體內(nèi)還設(shè)置有與外部第二電機連接的且與所述的中心轉(zhuǎn)軸平行的偏心轉(zhuǎn)軸，所述的偏心轉(zhuǎn)軸的下端設(shè)置有乳化器，所述的乳化器位于所述的U型攪拌框和所述的攪拌槳葉之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種環(huán)氧丙烷-二氧化碳共聚用多元催化劑的制備方法，其特征在于:所述的攪拌槳葉包括兩片平直槳葉和兩片豎直槳葉，所述的兩片平直槳葉交錯設(shè)置在所述的中心轉(zhuǎn)軸上，所述的兩片豎直槳葉分別固定設(shè)置在所述的平直槳葉的自由端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種環(huán)氧丙烷-二氧化碳共聚用多元催化劑的制備方法，其特征在于:所述的兩片豎直槳葉的內(nèi)側(cè)分別水平設(shè)置有攪拌槳擾流片，所述的攪拌槳擾流片與中心轉(zhuǎn)軸之間的距離為6-lOcm，兩片所述的攪拌槳擾流片之間相互錯開一定角度。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種環(huán)氧丙烷-二氧化碳共聚用多元催化劑的制備方法，其特征在于:所述的乳化器為間歇式高剪切分乳化器。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于二氧化碳一環(huán)氧丙烷共聚物制備的催化劑配制釜，其特征在于:所述的U攪拌框的高度為所述的釜體高度的1/2-2/3，所述的U攪拌框的外壁與所述的釜體的內(nèi)壁之間的間距為30-50_。
【文檔編號】C08G64/34GK103923308SQ201410112396
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月24日
【發(fā)明者】顏煥敏, 王獻紅, 張慶財, 岳金明, 劉明亮, 彭永紅, 谷新春 申請人:中國化學(xué)賽鼎寧波工程有限公司