烷氧基化反應催化劑與烷氧基化合物製取方法
2023-06-10 06:16:01
專利名稱：烷氧基化反應催化劑與烷氧基化合物製取方法
技術領域：
本發明涉及烷氧基化反應技術，具體地說就是提供了一種將高級醇、硫醇、多元醇、酚、胺、醯胺、羧酸等含有活性氫的有機化合物和烷氧烴類化合物直接合成烷氧基化合物的催化劑，及用該催化劑製取烷氧基化合物方法。
目前高級醇、硫醇、多元醇、酚、胺、醯胺、羧酸等含有活性氫的有機化合物的烷氧基化合物作為表面活性劑，聚氨酯塑料、橡膠的主要原料具有廣泛的工業應用領域，以往的生產技術是採用如下催化劑進行烷基化反應的氫氧化鈉、氫氧化鉀、鉀氧基化鈉等鹼性催化劑，還有硫酸鹽等酸性催化劑、鹼性催化劑反應機理仍屬離子交換方法，其反應過程是多步進行離子交換才完成烷氧基化反應的，具體有以下幾個步驟(1)配料投入含有活性氫有機化合物原料和催化劑；(2)反應投入烷氧烴類進行反應，其反應機理如下 (3)中和加入酸進行中和反應以使催化劑形成沉澱鹽，以便分離；
(4)過濾分離，蒸餾除水。
使用鹼性催化劑存在的主要問題是①工藝過程複雜；②產物中含有未反應原料；③必須使用大量的酸進行中和除鹽，而且分離困難影響產品質量；④產生大量的付產鹽無法利用，造成嚴重的浪費和汙染。而使用酸性催化劑產物中有環狀醚和二氧雜環烷等雜質難以分離。
本發明的目的是提供一種烷氧基化反應的催化劑，使得烷氧基化反應工藝方法簡單，且節省輔助原料的投入，減少有汙染的廢棄物產生和排放。
本發明提供的烷氧基化反應催化劑，其特徵在於該催化劑為類水合滑石化合物，結構通式為MIxMIIy(OH)3x＋3y－2z·Az·aH2O其中x1～6 y1～5 z1～10 a0～8MI為二價鹼土族金屬離子，如Ca2+，Mg2+，Zn2+，Sr2+，Ba2+MII為三價金屬離子，如Al3+，Fe3+，Cr3+A為一價或二價大半徑弱酸根，如WO4-，HPO42-，B4O72-，SiO32-，CO32-，B2O32-。還可以添加輕稀土元素如La，Ce，Pr，Nd，Eu或其氧化物作為助活性成份，含量在(重量百分比)0.001～0.03。在作為催化劑時，需經活化處理，溫度為220℃～450℃。
本發明還提供了一種烷基化合物的製取方法，用含有活性氫的有機化合物及烷氧烴類化合物作原料，其特徵在於使用上述催化劑作為烷基化合物合成中的催化劑，反應方程式為 其中R為碳數在2～30的脂肪烴、芳香烴，n在1～4之間，R′為碳數在2～30的脂肪烴，芳香烴，m在2～10之間，l為聚合度。
製取的工藝過程和條件如下1)將含有活性氫的有機化合物原料和催化劑分別投入高壓的反應釜中，在10℃～200℃溫度條件下再加入烷氧烴類化合物，同時在壓力0.1～30kg/cm2下進行攪拌，其中烷氧基化反應中催化劑用量為反應生成物的0.01％～15％；2)過濾將催化劑與產品分離。
本發明所提供的烷基化反應製取烷基化合物方法可以節省中和除鹽、蒸餾除水等工序，催化劑分離只需過濾即可，根據製品用途也可以不進行催化劑分離，如對於聚氨脂塑料、橡膠原料的烷氧基化合物，可以不分離，結果為含有催化劑的產品。把催化劑作為改性添加劑含於產品中可提高產品的耐熱性能，減少有汙染的廢棄物產生和排放。即工藝方法簡單，節省輔助原材料，無汙染。下面通過實施例詳述本發明。
實施例1催化劑製備將化合物Zn6Al2(OH)16CO3·4H2O在300℃經4小時熱處理得催化劑I。
將Mg6Al2(OH)16B4O7·8H2O在400℃經10小時活化熱處理得催化劑II。
實施例212烷醇3kg和催化劑10.15kg投入高壓反應釜中，再向釜中充入氮氣以除去釜內空氣，然後攪拌並加熱升溫達到100℃時，保溫80分鐘，開始向釜中投入環氧丙烷4.2kg，升溫到115℃，保持壓力4kg/cm2緩慢投料，投料後保持反應條件120分鐘排料，過濾後即得聚醚產品；不過濾仍是一種含有催化劑I成份的聚醚產品。
實施例3取丙三醇100克，環氧乙烷140克，催化劑I20克，溫度135℃，壓力3.5kg/cm2，製取方法同實例1，製得聚醚產品中未反應原料0.5％，其它雜質1.5％，聚合度7。
實施例4取癸硫醇50克，環氧丙烷95克，催化劑II8克，溫度90℃，壓力7kg/cm2，製取方法同實例1，製得聚醚產品中未反應原料0.4％，其它雜質3％，聚合度5。
實施例5取二甲基甲醯胺50克，環氧丙烷65克，催化劑I＋II，20克，溫度100℃，壓力20kg/cm2，製得聚合度3的聚醚產品。
實施例6取甘油190克，蔗糖250克，催化劑I14.9克，升溫到125℃，緩慢添加環氧丙烷10.50克，反應時間16小時，保持135℃，壓力4kg/cm2。降到常溫，檢測數據粘度7000，羥值650/g。
實施例7取苯酚200克，硫醇100克，催化劑I8克，反應壓力6kg/cm2，溫度130℃，其他同實施例6。檢測數據粘度3500，羥值900/g。
權利要求
1.一種烷氧基化反應催化劑，其特徵在於該催化劑為類水合滑石化合物，結構通式為MIxMIIy(OH)2x＋3y－2z·Az·aH2O其中x1～6 y1～5 z1～10 a0～8MI為二價鹼土族金屬離子，如Ca2+，Mg2+，Zn2+，Sr2+，Ba2+MII為三價金屬離子，如Al3+，Fe3+，Cr3+A為一價或二價大半徑弱酸根，如WO4-，HPO42-，B4O72-，Si32-，CO32-，B2O32-。
2.按權利要求1所述烷氧基化反應催化劑，其特徵在於還可以添加輕稀土元素如La，Ce，Pr，Nd，Eu或其氧化物作為助活性成份，含量在(重量百分比)0.001～0.03。
3.按權利要求1所述的催化劑，其特徵在於上述化合物需經熱處理活化，溫度為220℃～450℃。
4.一種烷基化合物的製取方法，用含有活性氫的有機化合物及烷氧烴類化合物作原料，其特徵在於使用權利要求1，2，3所述催化劑作為烷基化合物合成中的催化劑，反應方程式為 其中R為碳數在2～30的脂肪烴、芳香烴，n在1～4之間，R′為碳數在2～30的脂肪烴，芳香烴，m在2～10之間，l為聚合度。
5.按權利要求4所述之烷基化合物的製取方法，其特徵在於製取的工藝過程和條件如下1)將含有活性氫的有機化合物原料和催化劑分別投入高壓的反應釜中，在10℃～200℃溫度條件下再加入烷氧烴類化合物，同時在壓力0.1～30kg/cm2下進行攪拌，其中烷氧基化反應中催化劑用量為反應生成物的0.001％～15％；2)過濾將催化劑與產品分離。
6.按權利要求5所述之烷基化合物的製取方法，其特徵在於對於聚氨脂塑料、橡膠原料的烷氧基化合物，可以不分離催化劑。
全文摘要
一種烷氧基化反應催化劑，其特徵在於該催化劑為類水合滑石化合物，結構通式為MI
文檔編號B01J27/14GK1144142SQ9411261
公開日1997年3月5日 申請日期1994年11月14日 優先權日1994年11月14日
發明者翟立國 申請人:翟立國