一种交联聚乙烯吡咯烷酮基催化剂及其制备方法技术

技术编号:10504643 阅读:218 留言:0更新日期:2014-10-08 10:01
本发明专利技术涉及一种交联聚乙烯吡咯烷酮基催化剂及其制备方法,包括下述步骤:1)交联聚乙烯吡咯烷酮的制备:将N-乙烯基吡咯烷酮、交联剂、水溶性引发剂、致孔剂、表面活性剂和水混合以后,搅拌情况下加入到油溶性引发剂与有机溶剂的混合溶液中;2)交联聚乙烯吡咯烷酮两性中间体的制备:将上述制备的交联聚乙烯吡咯烷酮与烷基磺酸内酯按重量比1:1-3的比例混合于甲苯溶液中,得到两性中间体;3)交联聚乙烯吡咯烷酮基催化剂的制备:干燥后的两性中间体与酸按重量比1:0.5-5的比例在甲醇中混合,得到交联聚乙烯吡咯烷酮基催化剂。本发明专利技术的优点效果:实现了离子液体阳离子中心与载体的一体化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种催化剂,尤其涉及一种可循环使用、绿色环保的交联聚乙烯吡咯 烷酮基催化剂及其制备方法。
技术介绍
离子液体是由有机阳离子和无机/有机阴离子构成的,在室温或者其附近呈液态 的有机盐类,其具有很多独特的理化性质,如蒸汽压低、热容量大、离子电导率高、电化学窗 口宽、酸碱稳定性好等。做为一类新型的软功能材料或介质,离子液体可以作为溶剂和催 化剂在电化学、萃取分离、环境、食品、生物技术、材料等领域加以开发和应用。特别是随着 功能化酸性离子液体的开发,其在酯化、烷基化等领域得到了一定的应用研究,具有取代传 统工业酸性催化剂等的潜力。中国专利号为200510035325. 4和200710027283. 9分别公开 了吡咯烷酮离子液体在催化醇酸酯化等反应中的应用。中国专利号为200610069862. 5也 提及使用离子液体可用于邻苯二甲酸二烷基酯的合成。目前,离子液体催化剂存在的主要 问题在于,在反应温度下,其呈现液态,本身黏度较大,催化剂很难完全分散在反应体系中, 进而造成了与被催化物质接触面积小,催化效果降低的问题。特别是将这些离子液体用于 反应体系黏度较大的体系时,例如用于叔丁基邻苯二酚的合成,当反应结束后,催化剂和反 应产物混合在一起,很难实现催化剂与产物异相分离的效果,不利于催化剂的循环使用。同 时,制备离子液体催化的时候,经常使用咪唑类、吡啶类、吡咯烷酮类等含氮化合物做为阳 离子中心,这些化合物中相当一部分,如:甲基咪唑、吡啶、甲基吡咯烷酮等,都具有一定的 毒性。徐红梅等(咪唑型离子液体对小鼠的急性毒性,环境科学学报,2011,31 (2),420 - 423)研究了咪唑型离子液体对小鼠的急性毒性,发现该类离子液体为中等毒性,其对小鼠 的急性毒性和咪唑中侧链长度有段,当碳链长度为14时,毒性最强。柯明等(离子液体的毒 性,化学进展,2007,19 (5),671 - 679)也报道了多种离子液体具有一定的毒性,它们的毒 性与阳离子核、阳离子的取代侧链有较大关联。因此这类离子液体催化剂,在实际应用存在 催化剂污染产品的问题,用这类催化剂制备的产品在医药、食品等领域将受到限制。 聚乙烯吡咯烷酮是一种水溶性高分子化合物,其具有优良的生理惰性,不参与人 体新陈代谢。同时,它还具有优良的生物相容性,对皮肤、粘膜、眼等不形成任何刺激。因此, 聚乙烯吡咯烷酮在医药卫生、食品加工、化妆品等领域得到了广泛的应用,可以用作PVP碘 消毒剂、葡萄酒食品澄清剂等,其交联以后还可以用作药片崩解剂等。聚乙烯吡咯烷酮中的 氮原子,可以做为离子液体的有机阳离子中心,用于制备功能化酸性离子液体类催化剂。因 此做为一种固体聚合物,聚乙烯吡咯烷酮既可以做为离子液体的载体,又能提供离子液体 体系中的阳离子中心,并且交联以后具有不溶不熔的特性。
技术实现思路
为了解决上述技术问题,本专利技术提供了一种交联聚乙烯吡咯烷酮基催化剂及其制 备方法,通过制备以交联聚乙烯吡咯烷酮为载体的催化剂,实现降低传统功能化酸性离子 液体黏度、提高催化效果,及改善催化剂分离与循环利用效果的目的,并具备绿色、无毒害 等特点。 为达上述目的,本专利技术一种交联聚乙烯吡咯烷酮基催化剂,组成结构通式:本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种交联聚乙烯吡咯烷酮基催化剂,组成结构通式为:其中X为催化剂内部的载体,成份为交联聚乙烯吡咯烷酮,Y为催化剂表面物质结构,两者通过碳氮键连接,催化剂表面物质结构中m为3或4,A-为氯离子、硫酸氢根、对甲苯磺酸根或磷钨酸根。

【技术特征摘要】
1. 一种交联聚乙烯吡咯烷酮基催化剂,组成结构通式为:其中X为催化剂内部的载体,成份为交联聚乙烯吡咯烷酮,Y为催化剂表面物质结构, 两者通过碳氮键连接,催化剂表面物质结构中m为3或4, 为氯离子、硫酸氢根、对甲苯磺 酸根或磷钨酸根。2. -种交联聚乙烯吡咯烷酮基催化剂的制备方法,包括下述步骤:1)、交联聚乙烯吡 咯烷酮的制备:将N -乙烯基吡咯烷酮、交联剂、水溶性引发剂、致孔剂、表面活性剂和水混 合以后,搅拌情况下加入到油溶性引发剂与有机溶剂的混合溶液中,其混合比例为N-乙 烯基吡咯烷酮占10-30份,交联剂占0.5-5份,油溶性引发剂与水溶性引发剂共占0. 1 - 0. 5份,致孔剂占0. 5 - 2份,表面活性剂占0. 5 - 2份,水占10 - 30份,有机溶剂占50 - 70份;将混合体系加热到60 - 80°C,聚合反应3 - 6小时,待聚合反应结束,将产品过滤分 尚,用水将杂质洗净,在60 - 80°C真空干燥5 - 20小时,得到交联聚乙烯批咯烧酮固体; 2)、交联聚乙烯吡咯烷酮两性中间体的制备:将上述制备的交联聚乙烯吡咯烷酮与烷基磺 酸内酯按重量比1 :1 一 3的比例混合于甲苯溶液中,50 - 80°C回流反应8 - 24小时,得 到两性中间体;将得到的两性中间体用乙酸乙酯或乙醚洗涤除去未反应的烷基磺酸内酯, 过滤后在60 - 80°C真空干燥2 - 10小时;3)、交联聚乙烯吡咯烷酮基催化剂的制备:干燥 后的两性中间体与酸按重量比1 :〇. 5 - 5的比例在甲醇中混合,于0 - 80°C反应2 - 30 小时,过滤;将该步得到的产物用甲...

【专利技术属性】
技术研发人员:王松张争艳李三喜常欠欠张爱玲
申请(专利权)人:沈阳工业大学
类型:发明
国别省市:辽宁;21

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