CN112264095B - 用于催化季戊四醇与油酸酯化反应的聚合离子液体固体酸催化剂及制备方法 - Google Patents

用于催化季戊四醇与油酸酯化反应的聚合离子液体固体酸催化剂及制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112264095B
CN112264095B CN202011221319.9A CN202011221319A CN112264095B CN 112264095 B CN112264095 B CN 112264095B CN 202011221319 A CN202011221319 A CN 202011221319A CN 112264095 B CN112264095 B CN 112264095B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ionic liquid
reaction
solid acid
acid catalyst
stirring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011221319.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112264095A (zh
Inventor
李为民
周甲丁
任庆功
叶天
陆宇涵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changzhou University
Original Assignee
Changzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changzhou University filed Critical Changzhou University
Priority to CN202011221319.9A priority Critical patent/CN112264095B/zh
Publication of CN112264095A publication Critical patent/CN112264095A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112264095B publication Critical patent/CN112264095B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/02Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
    • B01J31/06Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing polymers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/02Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
    • B01J31/0277Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides comprising ionic liquids, as components in catalyst systems or catalysts per se, the ionic liquid compounds being used in the molten state at the respective reaction temperature
    • B01J31/0278Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides comprising ionic liquids, as components in catalyst systems or catalysts per se, the ionic liquid compounds being used in the molten state at the respective reaction temperature containing nitrogen as cationic centre
    • B01J31/0281Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides comprising ionic liquids, as components in catalyst systems or catalysts per se, the ionic liquid compounds being used in the molten state at the respective reaction temperature containing nitrogen as cationic centre the nitrogen being a ring member
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00Preparation of carboxylic acid esters
    • C07C67/08Preparation of carboxylic acid esters by reacting carboxylic acids or symmetrical anhydrides with the hydroxy or O-metal group of organic compounds
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/584Recycling of catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

本发明属于合成脂类润滑油制备技术领域,具体涉及一种用于催化季戊四醇与油酸酯化反应的聚合离子液体固体酸催化剂及制备方法。通过二步法合成咪唑类酸性离子液体单体,再通过离子液体的共聚制得固体酸催化剂,制得的催化剂具有催化活性高、易于制备等优点,将其用于催化合成季戊四醇四油酸酯的酯化反应,在反应结束后易与产品分离,可以重复使用;且该固体酸催化剂对生产设备无腐蚀,对环境污染小,催化合成季戊四醇四油酸酯,酯化率高,反应条件温和,反应时间短,产品色泽好。

Description

用于催化季戊四醇与油酸酯化反应的聚合离子液体固体酸催 化剂及制备方法
技术领域
本发明属于合成酯类润滑油制备技术领域,具体涉及一种用于催化季戊四醇与油酸酯化反应的聚合离子液体固体酸催化剂及制备方法。
背景技术
随着科学技术水平的发展,机械被越来越多的运用到人类的生产生活中,为人们带来了许多的便利,然而机械的运作不可避免的会存在摩擦,严重的情况下会导致机械的损坏,同时机械暴露在大气环境中也会导致锈蚀。而润滑油具有减少机械摩擦和保护金属件的作用,具有及其广阔的运用空间。
润滑油按照基础油的分类可以分为动植物油、矿物质油和合成润滑油三大类。其中动植物油和矿物质油作为传统润滑油由于其结构的原因,具有性能不稳定易分解和在自然环境中不易降解从而影响环境的缺陷,导致二者逐渐淡出了人们的视线。而合成润滑油不仅能够很好地解决传统润滑油的缺陷,同时还具有:热稳定性好;具有较宽的液体范围、较高的粘度指数;具有较好的摩擦润滑特性等优点(Leleu G,Bedague P,SillionB.Trimethylolpropane esters useful as base lubricants for motor oils[J].1977.)。在所有合成润滑油基础中,多元醇酯应用的最多。
在合成季戊四醇四油酸酯的酯化反应中,催化剂起着重要的作用,对季戊四醇四油酸酯的转化率、收率都有较大影响。目前,工业上的传统合成方法中采用浓硫酸作为催化剂,由于它的强氧化性会导致磺化和碳化聚合等副反应发生,并且浓硫酸的强酸性还存在会导致生产设备的腐蚀严重、对环境污染严重以及反应温度较高等很多缺点。廖德仲(廖德仲,金小容,毛立新,等.季戊四醇油酸酯的合成[J].湖南理工学院学报(自然科学版),2007(01):81-83.)等研究了以对甲苯磺酸作为催化剂,采用直接酯化法合成季戊四醇四油酸酯,季戊四醇酯化率达到了98%,但是作为催化剂的对甲苯磺酸在反应结束后难以与产品分离,后处理工艺复杂,同时对甲苯磺酸对设备具有一定的腐蚀性且反应温度较高(160℃)。
由此可见,提供一种新型的酯化反应催化剂的应用显得极其重要。Deng等人(DengY,Shi F,Beng J,et al.Ionic liquid as a green catalytic reaction medium foresterifications[J].Molecular Catalysis,2001,165(1-2):33-36.)首先报道了以离子液体1-丁基氯化吡啶鎓氯化铝作为催化剂,催化甘油与乙酸的酯化反应,在30℃反应温度下,转化率达到了99%。Wang等人(Wang Y,Zhao D,Chen G,et al.Preparation ofphosphotungstic acid based poly(ionic liquid)and its application toesterification of palmitic acid[J].Renewable Energy,2018.)使用聚(1-(4-磺酸盐)-丁基-3-乙烯基咪唑鎓)-磷钨酸盐作为催化剂催化合成十六烷酸甲酯,催化剂性能良好,酯化率可达91.7%以上。离子液体具有化学稳定性、热稳定性好和结构可调等优点,但在实际使用中也存在一些缺陷,主要在于离子液体几乎无蒸气压,导致反应结束后难以分离。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种聚合离子液体固体酸催化剂的合成方法,以及将其用于催化合成脂类润滑油的方法,以克服离子液体催化剂反应结束后不易与产品分离,造成产品酸值较大等缺陷。
为实现上述目的,本发明提供的聚合离子液体固体酸催化剂的合成方法为:将1,3-丙磺酸内酯和咪唑通过二步法制得酸性离子液体单体,再将该离子液体单体与苯乙烯共聚制得酸性聚合离子液体,即聚合离子液体固体酸催化剂。
酸性离子液体单体的制备方法步骤如下:
(1)1,3-丙磺酸内酯和咪唑以摩尔比为1:1~1:1.2进料,以无水甲醇为溶剂,在40~60℃条件下,反应8~12h,反应结束后,通过减压蒸馏除去甲醇,制得咪唑类离子液体中间体;反应式如下:
其中,R为乙烯基或烯丙基。
(2)加入离子液体中间体和与咪唑相同摩尔质量的酸(硫酸、对甲苯磺酸或三氟甲烷磺酸),以蒸馏水为溶剂,在100~120℃,搅拌条件下反应8~12h,反应结束后,通过减压蒸馏除去水,制得离子液体单体,具体反应式如下:
其中,R为乙烯基或烯丙基。
聚合离子液体固体酸催化剂的制备方法为:以二甲基亚砜(DMSO)和无水甲醇为混合溶剂,溶解制备的离子液体单体和与离子液体单体等摩尔质量的苯乙烯,加入离子液体单体质量0.5wt.%~3wt.%的引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)和离子液体单体质量0.5wt.%~3wt.%的交联剂EDGM,在60~80℃下反应12~24h。反应结束后,抽滤除去溶剂,并用乙酸乙酯反复洗涤,经干燥,制得聚合离子液体固体酸催化剂。反应式如下:
制得的聚合离子液体固体酸催化剂的化学结构通式如下式所示:
其中,m为0或1,n为聚合度,为100~400,M所代表的的基团如下:
本发明还提供了季戊四醇四油酸酯的合成方法,具体步骤为:
将制得的咪唑类酸性聚合离子液体作为反应的催化剂,催化季戊四醇与油酸在100~150℃下反应4~8小时,经产品精制后得最终产品。
其中,季戊四醇和油酸以摩尔比为1:4~1:4.5进料;催化剂用量为反应物总质量的1~5%。
本发明取得的技术进步是:
本发明通过二步法和离子液体共聚制得的聚合离子液体固体酸催化剂,具有催化活性高、易于制备等优点,可在反应器中高效实现多相体系中的催化反应;该催化剂能作为制备合成润滑油的催化剂,进行酯化反应过程,酸性聚合离子液体在合成润滑油生产领域具有极大的应用潜力,为促进绿色高性能合成润滑油在国内推广奠定基础。其具体优点如下:
1、所选聚合离子液体固体酸催化剂易于合成,合成所需条件温和,制备时间短,易于控制,可大规模生产;
2、所选聚合离子液体固体酸催化剂在反应结束后易与产品分离;
3、所选聚合离子液体固体酸催化剂可重复使用;
4、所选聚合离子液体固体酸催化剂对生产设备无腐蚀,对环境污染小;
5、所选聚合离子液体固体酸催化剂催化合成季戊四醇四油酸酯,酯化率高,反应条件温和,反应时间短,产品色泽好。
具体实施方式
本发明提供的聚合离子液体固体酸催化剂合成方法和制备合成润滑油的方法,为合成润滑油的制备提供了一条环境友好的工艺路线。
下面结合实施例对本发明的方法做进一步说明,并不是对本发明的限定。
实施例1:
聚1-乙烯基咪唑硫酸氢盐固体酸催化剂合成步骤为:
冰浴、搅拌条件下,将1-乙烯基咪唑和1,3-丙磺酸内酯以摩尔比为1.1:1加料,无水甲醇做溶剂,在40℃条件下,匀速搅拌反应12小时。反应结束后,通过旋转蒸发仪减压蒸馏除去溶剂无水甲醇,得离子液体中间体。
将所得的离子液体中间体用蒸馏水溶解(中间体质量:水的体积=3g:5mL),在冰浴、搅拌的条件下通过滴液漏斗缓慢滴加与1-乙烯基咪唑等摩尔质量的98%浓硫酸,滴加完毕后,自然升温至室温并持续搅拌15min,之后在100℃,搅拌条件下反应12h。反应结束后,通过减压蒸馏除去溶剂水,得1-乙烯基咪唑硫酸氢盐离子液体单体。
以二甲基亚砜(DMSO)和无水乙醇(体积比为1:1)为溶剂,加入制得的1-乙烯基咪唑硫酸氢盐离子液体单体和与离子液体单体相同摩尔质量的苯乙烯,待溶解后,加入离子液体单体质量3%的引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)和离子液体单体质量3%的交联剂EDGM,在60℃下反应24h。反应结束后,抽滤除去溶剂并用乙酸乙酯反复洗涤,经过干燥制得聚1-乙烯基咪唑硫酸氢盐固体酸催化剂。
聚1-乙烯基咪唑对甲苯磺酸盐和聚1-乙烯基咪唑三氟甲烷磺酸盐的制备只需将上面步骤中的浓硫酸换位对甲苯磺酸和三氟甲烷磺酸。三种催化剂分别记为催化剂A、B、C,结构式如下。
实施例2:
聚N-烯丙基咪唑硫酸氢盐固体酸催化剂合成步骤为:
冰浴、搅拌条件下,将N-烯丙基咪唑和1,3-丙磺酸内酯以摩尔比为1:1加料,无水甲醇做溶剂,在40℃条件下,匀速搅拌反应12小时。反应结束后,通过旋转蒸发仪减压蒸馏除去溶剂无水甲醇,得离子液体中间体。
将所得的离子液体中间体用蒸馏水溶解(中间体质量:水的体积=3g:5mL),在冰浴、搅拌的条件下通过滴液漏斗缓慢滴加与N-烯丙基咪唑等摩尔质量的98%浓硫酸,滴加完毕后,自然升温至室温并持续搅拌15min,之后在120℃,搅拌条件下反应12h。反应结束后,通过减压蒸馏除去溶剂水,得N-烯丙基咪唑硫酸氢盐离子液体单体。
以二甲基亚砜(DMSO)和无水乙醇(体积比为1:1)为溶剂,加入制得的N-烯丙基咪唑硫酸氢盐离子液体单体和与离子液体单体相同摩尔质量的苯乙烯,待溶解后,加入离子液体单体质量2.5%的引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)和离子液体单体质量2.5%的交联剂EDGM,在70℃下反应24h。反应结束后,抽滤除去溶剂并用乙酸乙酯反复洗涤,经过干燥制得聚N-烯丙基咪唑硫酸氢盐固体酸催化剂。
聚N-烯丙基咪唑对甲苯磺酸盐和聚N-烯丙基咪唑三氟甲烷磺酸盐的制备只需将上面步骤中的浓硫酸换位对甲苯磺酸和三氟甲烷磺酸。三种催化剂分别记为催化剂D、E、F,结构式如下。
实施例3:
聚1-乙烯基咪唑对甲苯磺酸盐固体酸催化剂合成步骤为:
冰浴、搅拌条件下,将1-乙烯基咪唑和1,3-丙磺酸内酯以摩尔比为1.1:1加料,无水甲醇做溶剂,在40℃条件下,匀速搅拌反应12小时。反应结束后,通过旋转蒸发仪减压蒸馏除去溶剂无水甲醇,得离子液体中间体。
将所得的离子液体中间体用蒸馏水溶解(中间体质量:水的体积=3g:5mL),在冰浴、搅拌的条件下通过滴液漏斗缓慢滴加与1-乙烯基咪唑等摩尔质量的对甲苯磺酸,滴加完毕后,自然升温至室温并持续搅拌15min,之后在120℃,搅拌条件下反应12h。反应结束后,通过减压蒸馏除去溶剂水,得1-乙烯基咪唑对甲苯磺酸盐离子液体单体。
以二甲基亚砜(DMSO)和无水乙醇(体积比为1:1)为溶剂,加入制得的1-乙烯基咪唑对甲苯磺酸盐离子液体单体和与离子液体单体相同摩尔质量的苯乙烯,待溶解后,加入离子液体单体质量0.5%的引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)和离子液体单体质量0.5%的交联剂EDGM,在70℃下反应24h。反应结束后,抽滤除去溶剂并用乙酸乙酯反复洗涤,经过干燥制得聚1-乙烯基咪唑对甲苯磺酸盐固体酸催化剂G。
相比于实施例1和实施例2,实施例3所采用的的聚合条件制备的催化剂粒径较小,整体呈细粉末状。
实施例4:
在配有磁力搅拌器、回流冷凝管和温度计的四口烧瓶中加入13.62g的季戊四醇和112.98g的油酸(醇酸比1:4.0),在匀速搅拌、持续通入N2的条件下,升温至60℃,待原料溶解后,加入催化剂A2.53g(2wt.%),升温至110℃,反应5小时。将反应液自然冷却至室温,经水洗、碱洗除去未反应原料,再通过旋蒸、抽滤除去催化剂,得到三羟甲基丙烷三油酸酯合成润滑油基础油。酯化率为95.75%,酸值为5.13mgKOH/g,产品指标合格,产品为浅黄色,色泽较好。
实施例5:
在配有磁力搅拌器、回流冷凝管和温度计的四口烧瓶中加入13.62g的季戊四醇和115.81g的油酸(醇酸比1:4.1),在匀速搅拌、持续通入N2的条件下,升温至60℃,待原料溶解后,加入催化剂B 5.18g(4wt.%),升温至150℃,反应8小时。将反应液自然冷却至室温,经水洗、碱洗除去未反应原料,再通过旋蒸、抽滤除去催化剂,得到三羟甲基丙烷三油酸酯合成润滑油基础油。酯化率为97.48%,酸值为4.79mgKOH/g,产品指标合格,产品为黄色,色泽较好。
实施例6:
在配有磁力搅拌器、回流冷凝管和温度计的四口烧瓶中加入13.62g的季戊四醇和118.64g的油酸(醇酸比1:4.2),在匀速搅拌、持续通入N2的条件下,升温至60℃,待原料溶解后,加入催化剂C 6.61g(5wt.%),升温至130℃,反应5小时。将反应液自然冷却至室温,经水洗、碱洗除去未反应原料,再通过旋蒸、抽滤除去催化剂,得到三羟甲基丙烷三油酸酯合成润滑油基础油。酯化率为99.14%,酸值为3.98mgKOH/g,产品指标合格,产品为黄色,色泽较好。
实施例7:
在配有磁力搅拌器、回流冷凝管和温度计的四口烧瓶中加入13.62g的季戊四醇和114.40g的油酸(醇酸比1:4.05),在匀速搅拌、持续通入N2的条件下,升温至60℃,待原料溶解后,加入催化剂D 2.56g(2wt.%),升温至100℃,反应3小时。将反应液自然冷却至室温,经水洗、碱洗除去未反应原料,再通过旋蒸、抽滤除去催化剂,得到三羟甲基丙烷三油酸酯合成润滑油基础油。酯化率为95.09%,酸值为5.98mgKOH/g,产品指标合格,产品为黄色,色泽较好。
实施例8:
在配有磁力搅拌器、回流冷凝管和温度计的四口烧瓶中加入13.62g的季戊四醇和115.81g的油酸(醇酸比1:4.1),在匀速搅拌、持续通入N2的条件下,升温至60℃,待原料溶解后,加入催化剂E 3.88g(3wt.%),升温至120℃,反应4小时。将反应液自然冷却至室温,经水洗、碱洗除去未反应原料,再通过旋蒸、抽滤除去催化剂,得到三羟甲基丙烷三油酸酯合成润滑油基础油。酯化率为96.77%,酸值为5.60mgKOH/g,产品指标合格,产品为浅黄色,色泽较好。
实施例9:
在配有磁力搅拌器、回流冷凝管和温度计的四口烧瓶中加入13.62g的季戊四醇和118.64g的油酸(醇酸比1:4.2),在匀速搅拌、持续通入N2的条件下,升温至60℃,待原料溶解后,加入催化剂F 5.29g(4wt.%),升温至130℃,反应5小时。将反应液自然冷却至室温,经水洗、碱洗除去未反应原料,再通过旋蒸、抽滤除去催化剂,得到三羟甲基丙烷三油酸酯合成润滑油基础油。酯化率为98.43%,酸值为4.21mgKOH/g,产品指标合格,产品为浅黄色,色泽较好。
实施例10:
在配有磁力搅拌器、回流冷凝管和温度计的四口烧瓶中加入13.62g的季戊四醇和115.81g的油酸(醇酸比1:4.1),在匀速搅拌、持续通入N2的条件下,升温至60℃,待原料溶解后,加入催化剂G 5.18g(4wt.%),升温至150℃,反应8小时。将反应液自然冷却至室温,经水洗、碱洗除去未反应原料,再通过旋蒸、抽滤除去催化剂,得到三羟甲基丙烷三油酸酯合成润滑油基础油。酯化率为93.15%,酸值为5.26mgKOH/g,产品指标合格,产品为深黄色。
实施例11:
固体酸重复实验,醇酸比1:4.2进料,使用催化剂C作为催化剂,用量为5wt.%,130℃条件下反应5h,反应结束后将催化剂与产品分离经水洗烘干后继续作为催化剂使用,重复六次,结果如下表所示:
实验重复次数 酯化率/%
1 99.14
2 98.37
3 97.13
4 96.44
5 95.43
6 94.87
对照例1:
在配有磁力搅拌器、回流冷凝管和温度计的四口烧瓶中加入13.62g的季戊四醇和118.64g的油酸(醇酸比1:4.2),在匀速搅拌、持续通入N2的条件下,升温至60℃,待原料溶解后,加入催化剂对甲苯磺酸6.61g(5wt.%),升温至130℃,反应时间5小时。将反应液自然冷却至室温,经水洗、碱洗除去未反应原料,再通过旋蒸、抽滤除去催化剂,得到季戊四醇四油酸酯合成润滑油基础油。酯化率为94.61%,产品酸值为6.79mgKOH/g,产品颜色较深,色泽较差。
对照例2:
在配有磁力搅拌器、回流冷凝管和温度计的四口烧瓶中加入13.62g的季戊四醇和118.64g的油酸(醇酸比1:4.2),在匀速搅拌、持续通入N2的条件下,升温至60℃,待原料溶解后,加入未经聚合的离子液体1-乙烯基咪唑硫酸氢盐盐(5wt.%),升温至130℃,反应时间5小时。将反应液自然冷却至室温,经水洗、碱洗除去未反应原料,再通过旋蒸、抽滤除去催化剂,得到季戊四醇四油酸酯合成润滑油基础油。酯化率为93.07%,产品酸值为7.17mgKOH/g,产品颜色为棕色,色泽较差。
对照例3:
将N-烯丙基咪唑和1,3-丙磺酸内酯以摩尔比为1:1,冰浴、搅拌条件下加料,甲醇做溶剂,在40℃条件下,匀速搅拌反应12小时。反应结束后,通过旋转蒸发仪减压蒸馏除去溶剂无水甲醇,得离子液体中间体。
将所得的离子液体用蒸馏水溶解,在冰浴、搅拌的条件下缓慢滴加与烯丙基吡咯烷酮等摩尔质量的98%浓硫酸,滴加完毕后,自然升温至室温并持续搅拌15min,之后在120℃,搅拌条件下反应12h。反应结束后,通过减压蒸馏除去溶剂水,得N-烯丙基咪唑硫酸氢盐离子液体单体。
以二甲基亚砜(DMSO)和无水乙醇为溶剂,加入制得的N-烯丙基咪唑硫酸氢盐离子液体单体和与离子液体单体相同摩尔质量的苯乙烯,待溶解后,加入离子液体单体质量0.2wt.%的引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)和离子液体单体质量0.2wt.%的交联剂EDGM,在70℃下反应24h。反应结束后,抽滤除去溶剂并用乙酸乙酯反复洗涤,制得的聚合离子液体呈油状,聚合度不高,无法作为催化剂使用。
对照例4:
将N-烯丙基咪唑和1,3-丙磺酸内酯以摩尔比为1:1,冰浴、搅拌条件下加料,甲醇做溶剂,在40℃条件下,匀速搅拌反应12小时。反应结束后,通过旋转蒸发仪减压蒸馏除去溶剂无水甲醇,得离子液体中间体。
将所得的离子液体用蒸馏水溶解,在冰浴、搅拌的条件下缓慢滴加与烯丙基吡咯烷酮等摩尔质量的98%浓硫酸,滴加完毕后,自然升温至室温并持续搅拌15min,之后在120℃,搅拌条件下反应12h。反应结束后,通过减压蒸馏除去溶剂水,得N-烯丙基咪唑硫酸氢盐离子液体单体。
以二甲基亚砜(DMSO)和无水乙醇(体积比为1:1)为溶剂,加入制得的N-烯丙基咪唑硫酸氢盐离子液体单体,加入离子液体单体摩尔质量2.5%的引发剂AIBN,70℃下反应24h。反应结束后,旋蒸除去溶剂乙醇,用乙酸乙酯反复洗涤,经干燥后制得离子液体单体自聚催化剂。催化剂呈极细粉末,粒径较小。作为催化剂催化合成季戊四醇四油酸酯(醇酸比1:4.05,催化剂用量2wt.%,100℃下反应3小时),酯化率仅为64.9%,不易作为酯化反应催化剂使用。
所述实施例为本发明的优选的实施方式,但本发明并不限于上述实施方式,在不背离本发明的实质内容的情况下,本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种聚合离子液体固体酸催化剂的制备方法,其特征在于,所述制备方法为:将1,3-丙磺酸内酯和咪唑通过二步法制得酸性离子液体单体,再将该离子液体单体与苯乙烯共聚制得聚合离子液体固体酸催化剂;
所述聚合离子液体固体酸催化剂的化学结构通式如下所示:
2.根据权利要求1所述的聚合离子液体固体酸催化剂的制备方法,其特征在于,所述酸性离子液体单体的制备方法步骤如下:
(1)采用无水甲醇溶解1,3-丙磺酸内酯,搅拌条件下缓慢滴加咪唑,在加热、搅拌条件下反应,反应结束后,减压蒸馏除去甲醇,制得离子液体中间体;
(2)将步骤(1)制得的离子液体中间体用蒸馏水溶解,加入与咪唑相同摩尔质量的酸,在加热、搅拌条件下反应,反应结束后,减压蒸馏除去水,制得离子液体单体。
3.根据权利要求2所述的聚合离子液体固体酸催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述1,3-丙磺酸内酯和咪唑的摩尔比为1:1~1:1.2,加热搅拌反应温度为40~60℃,加热搅拌反应时间为8~12 h。
4.根据权利要求2所述的聚合离子液体固体酸催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述酸为:硫酸、对甲苯磺酸、三氟甲烷磺酸,加热搅拌反应温度为100~120℃,加热搅拌反应时间为8~12 h。
5.根据权利要求1所述的聚合离子液体固体酸催化剂的制备方法,其特征在于,所述聚合离子液体固体酸催化剂的制备方法如下:
以二甲基亚砜和无水乙醇为混合溶剂,加入制备的酸性离子液体单体,再加入与酸性离子液体单体等摩尔质量的苯乙烯,反应物溶解后,加入引发剂偶氮二异丁腈和交联剂EDGM,在加热、搅拌条件下反应,反应结束后,抽滤除去溶剂,加入乙酸乙酯反复洗涤,经过干燥,制得聚合离子液体固体酸催化剂。
6.根据权利要求5所述的聚合离子液体固体酸催化剂的制备方法,其特征在于,引发剂偶氮二异丁腈的加入量为所加入离子液体单体质量的0.5 wt.%~3 wt.%,交联剂EDGM的加入量为所加入离子液体单体质量的0.5 wt.%~3 wt.%,加热反应温度为60~80℃,反应时间为12~24 h。
7.一种根据权利要求1所述方法制备的聚合离子液体固体酸催化剂的应用,其特征在于,所述聚合离子液体固体酸催化剂用于催化季戊四醇与油酸的酯化反应。
8.根据权利要求7所述的聚合离子液体固体酸催化剂的应用,其特征在于,所述催化季戊四醇与油酸酯化反应的具体步骤为:加入季戊四醇与油酸,使物料溶解,加入聚合离子液体固体酸催化剂,N2保护条件下加热,并持续搅拌,反应结束后自然冷却至室温,经产品精制得最终产品。
9.根据权利要求8所述的聚合离子液体固体酸催化剂的应用,其特征在于,所述的季戊四醇与油酸以摩尔比1:4~1:4.5进料,催化剂用量为所加入原料总质量的1 wt.%~5 wt.%,加热温度为100~150℃,搅拌反应时间为4~8 h。
CN202011221319.9A 2020-11-05 2020-11-05 用于催化季戊四醇与油酸酯化反应的聚合离子液体固体酸催化剂及制备方法 Active CN112264095B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011221319.9A CN112264095B (zh) 2020-11-05 2020-11-05 用于催化季戊四醇与油酸酯化反应的聚合离子液体固体酸催化剂及制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011221319.9A CN112264095B (zh) 2020-11-05 2020-11-05 用于催化季戊四醇与油酸酯化反应的聚合离子液体固体酸催化剂及制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112264095A CN112264095A (zh) 2021-01-26
CN112264095B true CN112264095B (zh) 2024-01-23

Family

ID=74345567

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011221319.9A Active CN112264095B (zh) 2020-11-05 2020-11-05 用于催化季戊四醇与油酸酯化反应的聚合离子液体固体酸催化剂及制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112264095B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113856752B (zh) * 2021-09-16 2024-01-23 常州大学 吡啶类聚合离子液体固体酸催化剂及其制备方法和应用
CN115010718B (zh) * 2022-07-27 2023-06-27 北京石油化工学院 一种聚合离子液体催化山梨醇脱水制备异山梨醇的方法
CN116574214A (zh) * 2023-05-09 2023-08-11 山东瑞博龙化工科技股份有限公司 一种聚离子液体催化剂及其制备方法与应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105777643A (zh) * 2014-12-22 2016-07-20 南京化工职业技术学院 一种固载型离子液体催化合成润滑油基础油的方法
CN107029784A (zh) * 2017-04-25 2017-08-11 福州大学 一种聚合物负载双核酸性离子液体催化剂及其制备和应用

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105777643A (zh) * 2014-12-22 2016-07-20 南京化工职业技术学院 一种固载型离子液体催化合成润滑油基础油的方法
CN107029784A (zh) * 2017-04-25 2017-08-11 福州大学 一种聚合物负载双核酸性离子液体催化剂及其制备和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN112264095A (zh) 2021-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112264095B (zh) 用于催化季戊四醇与油酸酯化反应的聚合离子液体固体酸催化剂及制备方法
CN101531725B (zh) α-二亚胺镍配合物烯烃聚合催化剂及其制备方法与制备支化聚乙烯的方法
CN102453242A (zh) 一种直接酯化聚合制备聚呋喃二甲酸酯的方法
CN112142799A (zh) 一种吡啶二亚胺铁系配合物及其制备方法与应用
CN113278143A (zh) 一种高效的不饱和二氧化碳基多元醇及其制备方法
CN113621134B (zh) 一种具有交替多嵌段结构的3,3-双叠氮甲基氧杂环丁烷-四氢呋喃含能共聚醚及其合成方法
CN102040545A (zh) 以酸功能化四烷基胍为阳离子的酸性室温离子液体及其制备方法
CN112174876A (zh) 一种吡啶类离子液体酸性催化剂的制备方法及其应用
CN101205265B (zh) 单水杨醛亚胺钒烯烃聚合催化剂及制备方法和应用
CN109810744B (zh) 一种酸性聚合离子液体催化制备生物润滑油的方法
CN111013657B (zh) 用于催化三羟甲基丙烷与油酸酯化反应的聚合离子液体固体酸催化剂及制备方法
CN115850614A (zh) 一种聚离子液体修饰的纳米材料及其制备方法和应用
CN111233755A (zh) 吡啶亚胺配体、基于其的吡啶亚胺钯配合物及其催化应用
CN112920154B (zh) 一种利用硫酸氢钠掺杂聚苯胺催化维生素e乙酸酯的合成方法
CN113042099A (zh) 一种用于催化酯化合成没食子酸酯的固体酸催化剂
CN115819379A (zh) 一种碳酸二甲基糠醇酯的制备方法
CN113181963A (zh) 一种固体烷基磺酸催化剂的制备方法
CN111690008A (zh) 一种磷腈化合物及其制备方法和用途
CN1073545C (zh) 一种催化酯化马来海松酸的方法
CN111499512A (zh) 一种固体超强碱催化合成甲基丙烯酸乙酰乙酸乙二醇双酯的工艺
CN106433994B (zh) 一种聚合离子液体催化制备生物柴油的方法
CN1182177C (zh) 一种高效合成超支化聚酯-胺的方法
CN114160194B (zh) 一种催化醇脱水的低共熔溶剂的制备方法和应用
CN107827935B (zh) 一种具有丁二酮骨架的α-二亚胺镍配合物及其制备方法和应用
CN109534991B (zh) 一种癸二酸二异十三醇酯的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant