CN1037432C - 烷氧基化反应催化剂 - Google Patents
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Abstract
一种烷氧基化反应催化剂，其特征在于该催化剂为类水合滑石化合物，结构通式为MⅠxMⅡ(OH)2x+3y-2x·Az·aH2O其中：x∶1～6y∶1～5z∶1～10a∶0～8；MⅠ；选自Ca2+，Mg2+，Zn2+，Sr2+，Ba2+二价碱土族金属离子；MⅡ选自Al3+，Fe3+，Cr3+三价金属离子；A选自WO4 -HPO4 2-，B4O7 2-，SiO3 2-，CO3 2-，B2O3 2-一价或二价大半径弱酸根；上述化合物需经热处理活化，温度为220℃～450℃。
Description
本发明涉及烷氧基化反应技术，具体地说就是提供了一种将高级醇、硫醇、多元醇、酚、胺、酰胺、羧酸等含有活性氢的有机化合物和烷氧烃类化合物直接合成烷氧基化合物的催化剂，及用该催化剂制取烷氧基化合物方法。
目前高级醇、硫醇、多元醇、酚、胺、酰胺、羧酸等含有活性氢的有机化合物的烷氧基化合物作为表面活性剂，聚氨酯塑料、橡胶的主要原料具有广泛的工业应用领域，以往的生产技术是采用如下催化剂进行烷基化反应的：氢氧化钠、氢氧化钾、钾氧基化钠等碱性催化剂，还有硫酸盐等酸性催化剂、碱性催化剂反应机理仍属离子交换方法，其反应过程是多步进行离子交换才完成烷氧基化反应的，具体有以下几个步骤：
(1)配料：投入含有活性氢有机化合物原料和催化剂；
(2)反应：投入烷氧烃类进行反应，其反应机理如下： 
(3)中和：加入酸进行中和反应以使催化剂形成沉淀盐，以便分离；
(4)过滤分离，蒸馏除水。
使用碱性催化剂存在的主要问题是①工艺过程复杂；②产物中含有未反应原料；③必须使用大量的酸进行中和除盐，而且分离困难影响产品质量；④产生大量的付产盐无法利用，造成严重的浪费和污染。而使用酸性催化剂产物中有环状醚和二氧杂环烷等杂质难以分离。
本发明的目的是提供一种烷氧基化反应的催化剂，使得烷氧基化反应工艺方法简单，且节省辅助原料的投入，减少有污染的废弃物产生和排放。
本发明提供的烷氧基化反应催化剂，其特征在于该催化剂为类水合滑石化合物，结构通式为：MIxMIIy(OH)2x+3y-2z·Az·aH2O其中：x：1～6 y：1～5 z：1～10 a：0～8
MI为二价碱土族金属离子，如Ca2+，Mg2+，Zn2+，Sr2+，Ba2+
MII为三价金属离子，如Al3+，Fe3+，Cr3+
A为一价或二价大半径弱酸根，如WO4 -，HPO4 2-，B4O7 2-，SiO3 2-，CO3 2-，B2O3 2-。还可以添加轻稀土元素如La，Ce，Pr，Nd，Eu或其氧化物作为助活性成份，含量在(重量百分比)0.001～0.03。在作为催化剂时，需经活化处理，温度为220℃～450℃。
本发明还提供了一种烷基化合物的制取方法，用含有活性氢的有机化合物及烷氧烃类化合物作原料，其特征在于：使用上述催化剂作为烷基化合物合成中的催化剂，反应方程式为：
其中R为碳数在2～30的脂肪烃、芳香烃，n在1～4之间，R′为碳数在2～30的脂肪烃，芳香烃，m在2～10之间，1为聚合度。
制取的工艺过程和条件如下：
1)将含有活性氢的有机化合物原料和催化剂分别投入高压的反应釜中，在10℃～200℃温度条件下再加入烷氧烃类化合物，同时在压力0.1～30kg/cm2下进行搅拌，其中烷氧基化反应中催化剂用量为反应生成物的0.01％～15％；
2)过滤：将催化剂与产品分离。
本发明所提供的烷基化反应制取烷基化合物方法可以节省中和除盐、蒸馏除水等工序，催化剂分离只需过滤即可，根据制品用途也可以不进行催化剂分离，如对于聚氨脂塑料、橡胶原料的烷氧基化合物，可以不分离，结果为含有催化剂的产品。把催化剂作为改性添加剂含于产品中可提高产品的耐热性能，减少有污染的废弃物产生和排放。即工艺方法简单，节省辅助原材料，无污染。下面通过实施例详述本发明。
实施例1催化剂制备
将化合物Zn6Al2(OH)16CO3·4H2O在300℃经4小时热处理得催化剂I 。
将Mg6Al2(OH)16B4O7·8H2O在400℃经10小时活化热处理得催化剂II。
实施例2
12烷醇3kg和催化剂I 0.15kg投入高压反应釜中，再向釜中充入氮气以除去釜内空气，然后搅拌并加热升温达到100℃时，保温80分钟，开始向釜中投入环氧丙烷4.2kg，升温到115℃，保持压力4kg/cm2缓慢投料，投料后保持反应条件120分钟排料，过滤后即得聚醚产品；不过滤仍是一种含有催化剂I成份的聚醚产品。
实施例3
取丙三醇100克，环氧乙烷140克，催化剂I 20克，温度135℃，压力3.5kg/cm2，制取方法同实例1，制得聚醚产品中未反应原料0.5％，其它杂质1.5％，聚合度7。
实施例4
取癸硫醇50克，环氧丙烷95克，催化剂II 8克，温度90℃，压力7kg/cm2，制取方法同实例1，制得聚醚产品中未反应原料0.4％，其它杂质3％，聚合度5。
实施例5
取二甲基甲酰胺50克，环氧丙烷65克，催化剂I+II，20克，温度100℃，压力20kg/cm2，制得聚合度3的聚醚产品。
Claims (2)
1.一种烷氧基化反应催化剂，其特征在于该催化剂为类水合滑石化合物，结构通式为：MIxMIIy(OH)2x+3y-2z·Az·aH2O其中：x：1～6 y：1～5 z：1～10 a：0～8；
MI选自Ca2+，Mg2+，Zn2+，Sr2+，Ba2+二价碱土族金属离子；
MII选自Al3+，Fe3+，Cr3+三价金属离子；
A选自WO4 -HPO4 2-，B4O7 2-，SiO3 2-，CO3 2-，B2O3 2-二价大半径弱酸根
上述化合物需经热处理活化，温度为220℃～450℃。
2.按权利要求1所述烷氧基化反应催化剂，其特征在于还添加轻稀土元素La，Ce，Pr，Nd，Eu或其氧化物，含量在(重量百分比)0.001～0.03。
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