CN117986560A - 一种钙钛复合催化剂及其制备方法与应用 - Google Patents

一种钙钛复合催化剂及其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN117986560A
CN117986560A CN202211346163.6A CN202211346163A CN117986560A CN 117986560 A CN117986560 A CN 117986560A CN 202211346163 A CN202211346163 A CN 202211346163A CN 117986560 A CN117986560 A CN 117986560A
Authority
CN
China
Prior art keywords
calcium
reaction
composite catalyst
compound
titanium
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.)
Pending
Application number
CN202211346163.6A
Other languages
English (en)
Inventor
李传亮
张明珠
殷玲
秦承群
吕树卫
隋美玉
黎源
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.)
Wanhua Chemical Group Co Ltd
Original Assignee
Wanhua Chemical Group Co Ltd
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 Wanhua Chemical Group Co Ltd filed Critical Wanhua Chemical Group Co Ltd
Priority to CN202211346163.6A priority Critical patent/CN117986560A/zh
Publication of CN117986560A publication Critical patent/CN117986560A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G65/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/02Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring
    • C08G65/26Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers and other compounds
    • C08G65/2642Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers and other compounds characterised by the catalyst used
    • C08G65/269Mixed catalyst systems, i.e. containing more than one reactive component or catalysts formed in-situ
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G65/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/02Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring
    • C08G65/26Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers and other compounds
    • C08G65/2603Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers and other compounds the other compounds containing oxygen
    • C08G65/2606Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers and other compounds the other compounds containing oxygen containing hydroxyl groups
    • C08G65/2609Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers and other compounds the other compounds containing oxygen containing hydroxyl groups containing aliphatic hydroxyl groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G65/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/02Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring
    • C08G65/26Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers and other compounds
    • C08G65/2642Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers and other compounds characterised by the catalyst used
    • C08G65/2645Metals or compounds thereof, e.g. salts
    • C08G65/2651Alkaline earth metals or compounds thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G65/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/02Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring
    • C08G65/26Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers and other compounds
    • C08G65/2642Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring from cyclic ethers and other compounds characterised by the catalyst used
    • C08G65/2645Metals or compounds thereof, e.g. salts
    • C08G65/266Metallic elements not covered by group C08G65/2648 - C08G65/2645, or compounds thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明涉及一种钙钛复合催化剂及其制备方法与应用,所述制备方法包括以下步骤:将含钙化合物、钛酸酯和溶剂混合进行第一反应,然后向其加入硫酸进行第二反应,得到钙钛化合物溶液;将所述钙钛化合物溶液依次进行分离和干燥,得到钙钛固体化合物;将所述钙钛固体化合物进行煅烧后,得到所述钙钛复合催化剂。所述钙钛复合催化剂通过钙钛元素协同催化作用,催化活性强,提高了催化效率,可催化烷氧基化反应范围广,不仅能催化环氧乙烷开环聚合,也可催化环氧丙烷等环氧化物,且催化产品分子量分布窄,且钙钛元素在产品内无需脱除。

Description

一种钙钛复合催化剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于烷氧基化反应技术领域,尤其涉及一种钙钛复合催化剂及其制备方法与应用。
背景技术
合成聚醚多元醇等系列含有醚键的高分子烷氧基化物,通常使用强碱性催化剂,如氢氧化钾、氢氧化钠、甲醇钠等,以醇、酚或胺等含有活泼氢的原料为起始剂,使环氧丙烷或环氧乙烷等低级环氧烷单体开环聚合,制备一系列环氧烷烃加成产物,产物可用于合成聚氨酯树脂,作为表面活性剂、特种溶剂和化学中间体等产品。
但使用强碱性催化剂制备的产品存在相对分子质量分布较宽,低聚物含量高的问题,导致产品应用性能不佳。除此之外,传统碱性催化剂通常以干态或水溶液形式使用,在烷氧基化反应之前,需要除去产生的水或醇等杂质,未除尽的杂质会进一步生成副产物,且在催化合成产品后需脱除碱金属离子,碱金属离子残留会影响产品应用性能。
为了解决现有技术中强碱性催化剂的缺点,研究人员使用碱土金属化合物催化烷氧基化反应。CN107921421A公开了一种乙氧基化催化剂及其制造方法,其包含硫酸钙半水合物,BET比表面积为40~150m2/g;所述制造方法包括:将从羧酸的钙盐、钙氧化物和钙氢氧化物组成的组中选择的至少一种化合物(A)和硫酸(B)在溶剂(C)中混合,生成所述化合物(A)和所述硫酸(B)的反应物。所述方法制备的催化剂在烷氧基化反应中应用范围窄,仅适用于催化环氧乙烷开环聚合的乙氧基化反应,较难应用于催化环氧丙烷开环聚合的丙氧基化反应。
因此,提供一种制备方法简便、无副产物生成、应用范围广的用于烷氧基化反应的催化剂,是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种钙钛复合催化剂及其制备方法与应用,所述钙钛复合催化剂的反应活性高,钙钛复合结构提高了催化效率,适用于催化环氧乙烷、环氧丙烷等系列环氧化物开环聚合,得到的烷氧基化物分子量分布窄,且钙钛元素在产品内无需脱除。
为达到上述技术效果,本发明采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供了一种钙钛复合催化剂的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
(1)将含钙化合物、钛酸酯和溶剂混合进行第一反应,然后向其加入硫酸进行第二反应,得到钙钛化合物溶液;
(2)将步骤(1)所述钙钛化合物溶液依次进行分离和干燥,得到钙钛固体化合物;
(3)将步骤(2)所述钙钛固体化合物进行煅烧后,得到所述钙钛复合催化剂。
本发明通过将含钙化合物、钛酸酯和无水溶剂混合反应后,加入硫酸继续反应,然后依次进行分离、干燥和煅烧后,得到钙钛复合催化剂。所述制备方法工艺简单、制备过程中不引入杂质,通过钙钛元素协同催化作用,催化活性强,提高了催化效率,适用于催化环氧乙烷、环氧丙烷等系列环氧化物开环聚合,得到的烷氧基化物分子量分布窄,且钙钛元素在产品内无需脱除。
作为本发明优选的技术方案,步骤(1)所述含钙化合物包括含钙的羧酸化合物、含钙氧化物或氢氧化钙中的任意一种或至少两种的组合,所述组合典型但非限制性实例有:含钙的羧酸化合物和含钙氧化物的组合,含钙氧化物和氢氧化钙的组合或含钙的羧酸化合物、含钙氧化物和氢氧化钙的组合等。
优选地,所述含钙的羧酸化合物包括甲酸钙和/或乙酸钙。
优选地,所述含钙氧化物包括氧化钙。
优选地,步骤(1)所述钛酸酯包括钛酸丁酯、钛酸异丙酯或钛酸四乙酯中的任意一种或至少两种的组合,所述组合典型但非限制性实例有:钛酸丁酯和钛酸异丙酯的组合,钛酸异丙酯和钛酸四乙酯的组合或钛酸丁酯、钛酸异丙酯和钛酸四乙酯的组合等。
优选地,步骤(1)所述溶剂包括甲醇、乙醇或异丙醇中的任意一种或至少两种的组合,所述组合典型但非限制性实例有:甲醇和乙醇的组合,乙醇和异丙醇的组合或甲醇、乙醇和异丙醇的组合等,优选为乙醇。
本发明中,所述溶剂均为无水溶剂。
作为本发明优选的技术方案,步骤(1)所述含钙化合物和钛酸酯的摩尔比为1:(0.05-0.5),例如可以是1:0.05、1:0.1、1:0.15、1:0.2、1:0.25、1:0.3、1:0.35、1:0.4、1:0.45或1:0.5等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,步骤(1)所述含钙化合物和溶剂的质量比为1:(2-50),例如可以是1:2、1:5、1:10、1:15、1:20、1:30、1:40或1:50等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用,优选为1:(5-20)。
优选地,步骤(1)所述第一反应的温度为10-80℃,例如可以是10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃或80℃等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用,优选20-50℃。
优选地,步骤(1)所述第一反应的时间为10-120min,例如可以是10min、20min、40min、60min、80min、100min或120min等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,步骤(1)所述第二反应的温度为10-80℃,例如可以是10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃或80℃等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用,优选20-50℃。
优选地,步骤(1)所述第二反应的时间为10-40min,例如可以是10min、15min、20min、25min、30min、35min或40min等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案,步骤(1)所述硫酸的质量浓度为75%-98%,例如可以是75%、78%、80%、84%、90%、92%、95%、96%、97%或98%等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用,优选为大于95%。
本发明中,采用高浓度的硫酸,一是为了获得钙钛硫酸盐催化活性组分,同时可以避免引入过多的水分,引入水分则影响催化剂活性。
优选地,步骤(1)所述含钙化合物和硫酸的摩尔比为1:(0.2-1),例如可以是1:0.2、1:0.4、1:0.6、1:0.8或1:1等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,步骤(1)所述硫酸的滴加时间为30-120min,例如可以是30min、50min、70min、90min、100min或120min等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案,步骤(2)所述干燥的温度为80-150℃,例如可以是80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃或150℃等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,步骤(2)所述干燥的时间为1-3h,例如可以是1h、1.2h、1.4h、1.6h、1.8h、2h、2.2h、2.4h、2.6h、2.8h或3h等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中,步骤(2)所述分离包括过滤或离心。
优选地,步骤(3)所述煅烧的温度为200-700℃,例如可以是200℃、300℃、400℃、500℃、600℃或700℃等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,步骤(3)所述煅烧的时间为1-5h,例如可以是1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h或5h等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
第二方面,本发明提供了一种钙钛复合催化剂,所述钙钛复合催化剂采用第一方面所述的制备方法制备得到;
优选地,所述钙钛复合催化剂的粒径为4-12μm,例如可以是4μm、6μm、8μm、10μm或12μm等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明所述钙钛复合催化剂为粉末状催化剂,应用于烷氧基化反应时不引入可反应杂质,催化产品分子量分布窄。
第三方面,本发明提供了一种第二方面所述的钙钛复合催化剂的应用,所述钙钛复合催化剂用于含活泼氢物质的烷氧基化反应。
作为本发明优选的技术方案,所述含活泼氢物质包括羧酸化合物、醇类化合物、酚类化合物或胺类化合物中的任意一种或至少两种的组合,所述组合典型但非限制性实例有:羧酸化合物和醇类化合物的组合,醇类化合物和酚类化合物的组合或酚类化合物和胺类化合物的组合等。
优选地,所述应用具体为:将含活泼氢物质与钙钛复合催化剂混合,置于反应器中进行反应,然后向其加入环氧化物,反应终点为反应器的压力不再降低。
作为本发明优选的技术方案,所述钙钛复合催化剂与含活泼氢物质的质量比为(0.02%-0.5%):1,例如可以是0.02%:1、0.05%:1、0.1%:1、0.2%:1、0.3%:1、0.4%:1或0.5%:1等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述反应的温度为100-180℃,例如可以是100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃或180℃等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用,优选为130-160℃。
优选地,所述反应的压力为0.1-0.6MPa,例如可以是0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa或0.6MPa等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用,优选为0.1-0.3MPa。
优选地,所述环氧化物包括环氧乙烷、环氧丙烷或环氧丁烷中的任意一种或至少两种的组合,所述组合典型但非限制性实例有:环氧乙烷和环氧丙烷的组合,环氧丙烷和环氧丁烷的组合或甲醇或环氧乙烷、环氧丙烷和环氧丁烷的组合等,优选为乙醇。
第四方面,本发明还提供了一种聚醚多元醇烷氧基化物的制备方法,所述制备方法包括:将丙三醇和/或乙二醇与第二方面所述的钙钛复合催化剂混合,置于反应器中进行反应,然后向其加入环氧化物,直至反应器的压力不再降低,得到所述聚醚多元醇烷氧基化物。
本发明所述的数值范围不仅包括上述列举的点值,还包括没有列举出的上述数值范围之间的任意的点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明通过将含钙化合物、钛酸酯和无水溶剂混合反应一定时间,加入硫酸后继续反应,然后依次进行分离、干燥和煅烧后,得到钙钛复合催化剂,制备工艺简单、原料廉价易得、制备过程中不引入杂质,有利于工业化推广利用;
(2)本发明所述钙钛复合催化剂通过钙钛元素协同催化作用,催化活性强,提高了催化效率,可催化烷氧基化反应范围广,不仅能催化环氧乙烷开环聚合,也可催化环氧丙烷等环氧化物,且催化产品分子量分布窄,且钙钛元素在产品内无需脱除。
附图说明
图1为本发明实施例1制备得到的钙钛复合催化剂的粒径分布图。
具体实施方式
为便于理解本发明,本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了,所述实施例仅仅是帮助理解本发明,不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供了一种钙钛复合催化剂的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
(1)将10g氢氧化钙加入到100g无水乙醇中搅拌均匀,然后将4.6g钛酸丁酯加入反应液中,在30℃下搅拌第一反应60min后,之后将10.8g的98%硫酸用时60min缓慢匀速滴加其中,滴加后保持30℃继续第二反应30min,得到钙钛化合物溶液;
(2)将步骤(1)所述钙钛化合物溶液离心,在80℃下干燥2h,得到钙钛固体化合物;
(3)将步骤(2)所述钙钛固体化合物在300℃下煅烧2h,得到所述钙钛复合催化剂;
对本实施例制备得到的钙钛复合催化剂进行粒径分布表征,结果分别如图1所示。
由图1可知,本实施例制备得到的钙钛复合催化剂的粒径为4-12μm。
实施例2
本实施例提供了一种钙钛复合催化剂的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
(1)将15g氢氧化钙加入到100g无水乙醇中搅拌均匀,然后将30g钛酸丁酯加入反应液中,在50℃下搅拌第一反应120min后,之后将24g的98%硫酸用时120min缓慢匀速滴加其中,滴加后保持50℃继续第二反应30min,得到钙钛化合物溶液;
(2)将步骤(1)所述钙钛化合物溶液离心,在100℃下干燥2h,得到钙钛固体化合物;
(3)将步骤(2)所述钙钛固体化合物在200℃下煅烧5h,得到所述钙钛复合催化剂。
实施例3
本实施例提供了一种钙钛复合催化剂的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
(1)将20g乙酸钙一水合物加入到100g无水异丙醇中搅拌均匀,然后将2.6g钛酸丁酯加入反应液中,在20℃下搅拌第一反应10min后,之后将10.2g的98%硫酸用时60min缓慢匀速滴加其中,滴加后保持20℃继续第二反应10min,得到钙钛化合物溶液;
(2)将步骤(1)所述钙钛化合物溶液离心,在80℃下干燥3h,得到钙钛固体化合物;
(3)将步骤(2)所述钙钛固体化合物在700℃下煅烧1h,得到所述钙钛复合催化剂。
实施例4
本实施例提供了一种钙钛复合催化剂的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
(1)将5g氢氧化钙加入到100g无水乙醇中搅拌均匀,然后将5.8g钛酸丁酯加入反应液中,在40℃下搅拌第一反应100min后,之后将3.4g的98%硫酸用时30min缓慢匀速滴加其中,滴加后保持40℃继续第二反应30min,得到钙钛化合物溶液;
(2)将步骤(1)所述钙钛化合物溶液离心,在150℃下干燥1h,得到钙钛固体化合物;
(3)将步骤(2)所述钙钛固体化合物在500℃下煅烧3h,得到所述钙钛复合催化剂。
实施例5
本实施例提供了一种钙钛复合催化剂的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
(1)将20g乙酸钙一水合物加入到100g无水乙醇中搅拌均匀,然后将7.7g钛酸丁酯加入反应液中,在30℃下搅拌第一反应80min后,之后将7.9g的98%硫酸用时30min缓慢匀速滴加其中,滴加后保持30℃继续第二反应30min,得到钙钛化合物溶液;
(2)将步骤(1)所述钙钛化合物溶液离心,在120℃下干燥1h,得到钙钛固体化合物;
(3)将步骤(2)所述钙钛固体化合物在400℃下煅烧2h,得到所述钙钛复合催化剂。
实施例6
本实施例提供了一种钙钛复合催化剂的制备方法,除了将步骤(1)“4.6g钛酸丁酯”替换为“25.6g钛酸丁酯”外,其余条件均与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供了一种钙钛复合催化剂的制备方法,除了将步骤(1)“4.6g钛酸丁酯”替换为“1.6g钛酸丁酯”外,其余条件均与实施例1相同。
实施例8
本实施例提供了一种钙钛复合催化剂的制备方法,除了步骤(1)第一反应和第二反应的温度均为10℃外,其余条件均与实施例1相同。
实施例9
本实施例提供了一种钙钛复合催化剂的制备方法,除了步骤(1)第一反应和第二反应的温度均为80℃外,其余条件均与实施例1相同。
实施例10
本实施例提供了一种钙钛复合催化剂的制备方法,除了步骤(1)硫酸的质量浓度为90%外,其余条件均与实施例1相同。
实施例11
本实施例提供了一种钙钛复合催化剂的制备方法,除了步骤(1)硫酸的质量浓度为75%外,其余条件均与实施例1相同。
实施例12
本实施例提供了一种钙钛复合催化剂的制备方法,除了将步骤(1)“10.8g硫酸”替换为“1.8g硫酸”外,其余条件均与实施例1相同。
实施例13
本实施例提供了一种钙钛复合催化剂的制备方法,除了将步骤(1)“10.8g硫酸”替换为“15g硫酸”外,其余条件均与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供了一种催化剂的制备方法,除了步骤(1)中未加入“4.6g钛酸丁酯”外,其余条件均与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供了一种催化剂的制备方法,除了将步骤(1)“10.8g的98%硫酸”替换为“10.8g乙酸”外,其余条件均与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供了一种催化剂的制备方法,除了步骤(1)将10g氢氧化钙加入到100g无水乙醇中搅拌均匀,然后将4.6g钛酸丁酯加入反应液中,向其加入10.8g的98%硫酸在30℃下反应90min,所述硫酸匀速滴加的时间为60min,得到钙钛化合物溶液外;其余条件均与实施例1相同。
对比例4
本对比例采用氢氧化钾为催化剂。
将上述实施例和对比例制备得到的催化剂用于含活泼氢的醇的乙氧基化反应和丙氧基化反应;
其中,乙氧基化反应包括:将100g十二醇与0.5g上述实施例和对比例制备得到的催化剂加入到1L反应釜内,先通氮气使反应釜压力为0.3Mpa,后排压到0Mpa,抽真空到-0.098Mpa,如此操作3次完成氮气置换,升温至150℃;
激活时间:向反应釜中通入环氧乙烷直至釜内压力0.3Mpa,停止环氧乙烷进料,开始计时,记录反应釜压力降低至0.1MPa所需时间;
反应时间:然后向反应釜中连续加入环氧乙烷,反应过程中控制反应温度150℃,同时控制反应压力为0.2Mpa,记录累计加入118g环氧丙烷所需时间;
产品评价:反应釜内环氧化物停止进料后,熟化至反应釜内压力不再降低,得到十二醇烷氧基化物,测试产品分子量分布PDI。
其中,丙氧基化反应包括:将100g丙三醇与0.5g上述实施例和对比例制备得到的催化剂加入到1L反应釜内,先通氮气使反应釜压力为0.3Mpa,后排压到0Mpa,抽真空到-0.098Mpa,如此操作3次完成氮气置换,升温至130℃;
激活时间:向反应釜中通入环氧丙烷直至釜内压力0.3Mpa,停止环氧丙烷进料,开始计时,记录反应釜压力降低至0.1MPa所需时间;
反应时间:然后向反应釜中连续加入环氧丙烷,反应过程中控制反应温度130℃,同时控制反应压力为0.2Mpa,记录累计加入335g环氧丙烷所需时间;
产品评价:反应釜内环氧化物停止进料后,熟化至反应釜内压力不再降低,得到聚醚多元醇烷氧基化物,测试产品分子量分布PDI。
上述实施例和对比例制备得到的催化剂应用于含活泼氢的醇的乙氧基化反应和丙氧基化反应的评价结果如表1所示。
表1
由表1可以得出以下几点:
(1)本发明实施例1-5提供的制备方法制备得到的钙钛复合催化剂,通过钙钛元素协同催化作用,催化效率更高,不仅可以催化环氧乙烷开环聚合的乙氧基化反应,还可催化环氧丙烷开环聚合的丙氧基化反应,且得到的烷氧基化物分子量分布更窄;
(2)综合实施例1和实施例6-7可知,当钛酸酯类前驱体的添加量过多时,因复合催化剂中钛组分占据较多钙组分催化活性位点,导致钙钛复合催化剂催化效率下降,产品分子量分布偏大;当钛酸酯类前驱体的添加量过少时,因可协同催化的钛组分较少,导致钙钛复合催化剂催化效率下降,产品分子量分布较宽;
(3)综合实施例1和实施例10-11可知,当选用的硫酸浓度较低时,得到的钙钛复合催化剂催化活性差,且引入了水分,进而影响了催化剂活性;综合实施例1和实施例12-13可知,当硫酸的添加量过少时,因生成钙钛硫酸盐组分较少,催化活性中心减少,导致钙钛复合催化剂催化效率下降,产品分子量分布变宽;当硫酸的添加量过多时,因未反应的硫酸破坏催化剂结构,导致钙钛复合催化剂不具备催化活性;
(4)综合实施例1和对比例1可知,当未加入钛酸酯类前驱体,制备得到的催化剂仅能用于环氧乙烷开环聚合的乙氧基化反应;综合实施例1和对比例2可知,当采用乙酸制备钙钛复合催化剂,因不能获得有效催化剂结构,导致钙钛复合催化剂不具备催化活性;
(5)综合实施例1和对比例3可知,当步骤(1)采用一步混合法制备钙钛化合物溶液时,因钛酸丁酯未与反应液溶解混合均匀,导致钙钛复合催化剂催化效率降低,产品分子量分布变宽。
申请人声明,以上所述仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,所属技术领域的技术人员应该明了,任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种钙钛复合催化剂的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
(1)将含钙化合物、钛酸酯和溶剂混合进行第一反应,然后向其加入硫酸进行第二反应,得到钙钛化合物溶液;
(2)将步骤(1)所述钙钛化合物溶液依次进行分离和干燥,得到钙钛固体化合物;
(3)将步骤(2)所述钙钛固体化合物进行煅烧后,得到所述钙钛复合催化剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述含钙化合物包括含钙的羧酸化合物、含钙氧化物或氢氧化钙中的任意一种或至少两种的组合;
优选地,所述含钙的羧酸化合物包括甲酸钙和/或乙酸钙;
优选地,所述含钙氧化物包括氧化钙;
优选地,步骤(1)所述钛酸酯包括钛酸丁酯、钛酸异丙酯或钛酸四乙酯中的任意一种或至少两种的组合;
优选地,步骤(1)所述溶剂包括甲醇、乙醇或异丙醇中的任意一种或至少两种的组合,优选为乙醇。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述含钙化合物和钛酸酯的摩尔比为1:(0.05-0.5);
优选地,步骤(1)所述含钙化合物和溶剂的质量比为1:(2-50),优选为1:(5-20);
优选地,步骤(1)所述第一反应的温度为10-80℃,优选20-50℃;
优选地,步骤(1)所述第一反应的时间为10-120min;
优选地,步骤(1)所述第二反应的温度为10-80℃,优选20-50℃;
优选地,步骤(1)所述第二反应的时间为10-40min。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述硫酸的质量浓度为75%-98%,优选为大于95%;
优选地,步骤(1)所述含钙化合物和硫酸的摩尔比为1:(0.2-1);
优选地,步骤(1)所述硫酸的滴加时间为30-120min。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述干燥的温度为80-150℃;
优选地,步骤(2)所述干燥的时间为1-3h;
优选地,步骤(3)所述煅烧的温度为200-700℃;
优选地,步骤(3)所述煅烧的时间为1-5h。
6.一种钙钛复合催化剂,其特征在于,所述钙钛复合催化剂采用权利要求1-5任一项所述的制备方法制备得到;
优选地,所述钙钛复合催化剂的粒径为4-12μm。
7.一种如权利要求6所述的钙钛复合催化剂的应用,其特征在于,所述钙钛复合催化剂用于含活泼氢物质的烷氧基化反应。
8.根据权利要求7所述的应用,其特征在于,所述含活泼氢物质包括羧酸化合物、醇类化合物、酚类化合物或胺类化合物中的任意一种或至少两种的组合;
优选地,所述应用具体为:将含活泼氢物质与钙钛复合催化剂混合,置于反应器中进行反应,然后向其加入环氧化物,反应终点为反应器的压力不再降低。
9.根据权利要求8所述的应用,其特征在于,所述钙钛复合催化剂与含活泼氢物质的质量比为(0.02%-0.5%):1;
优选地,所述反应的温度为100-180℃,优选为130-160℃;
优选地,所述反应的压力为0.1-0.6MPa,优选为0.1-0.3MPa;
优选地,所述环氧化物包括环氧乙烷、环氧丙烷或环氧丁烷中的任意一种或至少两种的组合。
10.一种聚醚多元醇烷氧基化物的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:将丙三醇和/或乙二醇与权利要求6所述的钙钛复合催化剂混合,置于反应器中进行反应,然后向其加入环氧化物,直至反应器的压力不再降低,得到所述聚醚多元醇烷氧基化物。
CN202211346163.6A 2022-10-31 2022-10-31 一种钙钛复合催化剂及其制备方法与应用 Pending CN117986560A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211346163.6A CN117986560A (zh) 2022-10-31 2022-10-31 一种钙钛复合催化剂及其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211346163.6A CN117986560A (zh) 2022-10-31 2022-10-31 一种钙钛复合催化剂及其制备方法与应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117986560A true CN117986560A (zh) 2024-05-07

Family

ID=90893173

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211346163.6A Pending CN117986560A (zh) 2022-10-31 2022-10-31 一种钙钛复合催化剂及其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117986560A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2157312C (en) Highly active double metal cyanide catalysts
EP3033374B1 (en) Process for preparing polyether carbonate polyols
US5767323A (en) Process for preparing polyoxyalkylene polyether polyols having low levels of transition metals through double metal cyanide complex polyoxyalkylation
CN106589344B (zh) 一种不饱和聚醚的制备方法
CN103732651B (zh) 用于合成多元醇的连续方法
KR20050042451A (ko) Dmc-합성된 중간체에 기초한 koh-캡핑된 폴리올의단일 반응기 제조 방법
WO2017156797A1 (zh) 一种利用dmc催化剂循环制备聚醚多元醇的方法
JP4361688B2 (ja) 後処理しない長鎖ポリエーテルポリオールの製造方法
US20080292526A1 (en) Method for the Production of Double Metal Cyanide Complex Catalysts
EP1448662B1 (en) Process for preparing polyoxyalkylene polyether products
CN108484896A (zh) 一种低voc高活性高分子量聚醚多元醇的制备方法
JP2002512283A5 (zh)
CN114230783A (zh) 一种用于环氧开环的复合催化剂及其制备方法和应用
US20230046210A1 (en) Process for preparing double metal cyanide catalysts
CN117986560A (zh) 一种钙钛复合催化剂及其制备方法与应用
CN110922577B (zh) 聚醚碳酸酯多元醇的制备方法
CN109970561B (zh) 二烷基碳酸酯的制备方法
EP1983016A1 (en) High productivity process for alkylphenol ethoxylates
CN111303403B (zh) 端多羟基聚醚多元醇制备方法
CN110951066A (zh) 一种聚醚多元醇的制备方法
CN1325165C (zh) 连续法制备双金属氰化物络合催化剂工艺
CN1109058C (zh) 双金属氰化物复合催化剂及其制备方法和应用
CN106699702B (zh) 一种司盘系列产品的制备方法
KR20100062031A (ko) 새로운 유기 착화물제를 이용하여 합성한 이중금속 시안염 촉매 또는 다중금속 시안염 촉매를 이용한 에폭시계 단량체의 개환 중합에 의한 폴리올 제조
CN115806535B (zh) 一种5-羟甲基糠醛的制备方法

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