本发明专利技术克服现有技术中以固体酸催化剂制备一元酸季戊四醇酯产品酸值高的不足，提供一种酸碱双功能固体催化剂CaO/HMCM-22催化合成一元酸季戊四醇酯的方法，以CaO/HMCM-22为催化剂，将一元酸与季戊四醇混合进行酯化反应，过滤除去固体酸碱催化剂，滤液即粗产品，精制除去多余的酸即获得精制的一元酸季戊四醇酯。该酸碱双功能催化剂催化反应较完全、转化率高、合成产物颜色较浅，且避免了固体酸催化剂中的酸性组分在反应中脱落使酯的酸值增加，也无需对该部分的酸性进行碱洗和水洗等优点。
【技术实现步骤摘要】
一种酸碱双功能固体催化剂CaO/HMCM-22催化合成一元酸季戊四醇酯的方法
本专利技术涉及酯类润滑油领域，尤其是将固体酸碱双功能催化剂CaO/HMCM-22应用于催化合成一元酸季戊四醇酯的方法。
技术介绍
合成润滑油尤其是单酯类合成润滑油如：癸酸季戊四醇酯、正辛酸季戊四醇酯、己酸季戊四醇酯等，由于自身的诸多优点，例如：使用寿命长、较强的氧化安定性、良好的粘温性能、蒸发损失量小、残炭少、毒性极低、环保生物降解性好、适用的工作温度范围广，使得近些年受到了广泛关注。传统合成酯类润滑油多以硫酸、或对甲苯磺酸等为催化剂，不仅反应的选择性差而且腐蚀设备，也给环境带来了巨大的污染。据此，张丹阳等人用活性炭负载对甲苯磺酸催化合成癸二酸二辛酯，最佳的酯化条件是醇酸摩尔比3：1，催化剂用量为癸二酸的质量的3％，反应温度120℃，反应时间为1.5小时，酯化率为97.9％。(张丹阳，贾长英，等.活性炭负载对甲苯磺酸催化合成癸二酸二辛酯[J].杭州化工2007，7(4)：36-37)。该方法并没有解决催化剂重复使用的问题，且转化率较低，对其他双酯油的合成也受到限制。近些年固体酸催化剂应用于酯类合成润滑油的文献报道较多。陈群等人用固体酸SO42-/TiO2-Al2O3催化合成癸二酸二异辛酯，最佳的酯化条件是醇酸摩尔比3：1，催化剂用量占总体系质量的0.8％，反应时间是4.5小时，反应温度为130℃酯化率为98.5％(陈群.固体超强酸催化合成癸二酸二异辛酯[J].常州工程职业技术学院学报2005,44(2):27-39)，该固体酸解决了催化剂的重复使用问题。赵彦保等人用固体超强酸SO42-/TiO2-ZrO2催化合成十二烷二酸二异辛酯，转化率97.2％(赵彦保,徐吉上,等.用固体超强酸催化合成十二烷二酸二异辛酯基础油的方法：中国，103274938A[P].2013-09-04.)。以上两种催化剂活性还是偏低，导致二元酸的反应不完全，产物转化率分别为98.5％、97.2％，产品酸值比较高(通过转化率可以计算，分别为8.5mgKOH/g油、13mgKOH/g油)且需要通过碱洗、水洗等工艺对产品中催化剂脱落的酸性组分进行中和，产生部分工业废水；催化剂均为先制备载体(TiO2-Al2O3、TiO2-ZrO2)，再浸渍负载硫酸、煅烧而成，浸渍过程使用稀硫酸更容易腐蚀催化剂制备，制备过程复杂。
技术实现思路
本专利技术克服现有技术中以固体酸催化剂制备一元酸季戊四醇酯产品酸值高、固体酸催化剂重复使用次数少的不足，提供一种具有酸碱双功能的固体催化剂CaO/HMCM-22催化合成一元酸季戊四醇酯的方法。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：一种酸碱双功能固体催化剂CaO/HMCM-22催化合成一元酸季戊四醇酯的方法，步骤如下：以CaO/HMCM-22为催化剂，将一元酸与季戊四醇混合进行酯化反应，过滤除去固体酸碱CaO/HMCM-22催化剂，滤液即粗产品，精制除去多余的酸即获得精制的一元酸季戊四醇酯。作为优选，所述的一元酸与季戊四醇摩尔比为(4.1-4.8)：1，催化反应条件为在100℃-220℃催化反应2-10h。作为优选，所述的一元酸为癸酸、正辛酸、己酸。进一步地，所述的催化剂CaO/HMCM-22质量为一元酸质量的2％-3％。具体地，所述的酸碱双功能催化剂CaO/HMCM-22制备方法如下：将硅铝比为1：(10-50)的MCM-22分子筛与铵盐溶液在40-80℃的水浴、超声条件下进行离子交换2-4h，过滤、洗涤、干燥；重复上述步骤3-5次；将干燥后的物质在350-650℃下焙烧，得到HMCM-22分子筛；将HMCM-22分子筛在钙盐溶液中浸渍，温度60-80℃搅拌1-6h，过滤、烘干得到催化剂前驱体，将催化剂前驱体在350-650℃下焙烧2-5小时，即制得CaO/HMCM-22催化剂。进一步地，所述的铵盐是硝酸铵、硫酸铵中的一种或两种组合；所述的铵盐溶液浓度为0.1-1.5mol/L。作为优选，所述的钙盐是氯化钙、次氯酸钙、氯酸钙、硝酸钙中的一种或两种以上组合；所述钙盐溶液浓度为0.5mol/L～1mol/L。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：相对于传统的液体酸(硫酸、对甲苯磺酸)而言具有环保，可重复使用等优点。对于现如今研究较多的固体酸(SO42-/TiO2、SO42-/ZrO2、SO42-/SiO2-TiO2)而言，该酸碱双功能催化剂催化反应较完全、转化率高、合成产物颜色较浅，且避免了固体酸催化剂中的酸性组分在反应中脱落使酯的酸值增加，也无需对该部分的酸性进行碱洗和水洗等优点。将固体酸碱双功能催化剂CaO/HMCM-22应用于一元酸季戊四醇酯的合成，该催化剂适用范围广，对己二酸等二元酸与醇类合成的二元双酯都具有很高的转化率。具体实施方式实施例1将硅铝比为1：10的MCM-22分子筛与0.5mol/L的铵盐溶液在40℃的水浴条件下超声离子交换2h。过滤、洗涤、干燥重复上面的实验步骤3次，将干燥后的物质在350℃下焙烧，得到HMCM-22分子筛。再将HMCM-22分子筛在0.5mol/L的钙盐溶液中浸渍，温度60℃搅拌3h，过滤、烘干得到催化剂前驱体；将催化剂前驱体在350℃下焙烧2小时。即制得CaO/HMCM-22催化剂。将催化剂密封放置于干燥器中备用。将108.53g癸酸、20.42g季戊四醇和2.32g固体催化剂依次加入250ml的四口烧瓶中，控制分水器的液面，将反应液在100℃反应9h，冷却后，真空抽滤出催化剂，滤液就是粗产品；转化率为99.12％其酸值为4.2mgKOH/g油。去掉多余的酸、水分，之后即得高纯度的癸酸季戊四醇酯。经检测，样品的纯度超过99.15％。实施例2将硅铝比为1：40的MCM-22分子筛与0.6mol/L浓度的铵盐溶液在60℃的水浴条件下超声离子交换3h。过滤、洗涤、干燥重复上面的实验步骤4次，将干燥后的物质在500℃下焙烧，得到HMCM-22分子筛。再将HMCM-22分子筛在0.6mol/L浓度的钙盐溶液中浸渍，温度70℃搅拌4h，过滤、烘干得到催化剂前驱体；将催化剂前驱体在450℃下焙烧3小时。即制得CaO/HMCM-22催化剂。将催化剂密封放置于干燥器中备用。将124.872g己酸、34.04g季戊四醇和3.37g固体催化剂依次加入250ml的四口烧瓶中，控制分水器的液面，将反应液在180℃反应6h，冷却后，真空抽滤出催化剂，滤液就是粗产品；转化率为99.12％其酸值为3.64mgKOH/g油。去掉多余的酸、水分，之后即得高纯度的己酸季戊四醇酯。经检测，样品的纯度超过99％。实施例3将硅铝比为1：45的MCM-22分子筛与0.8mol/L浓度的铵盐溶液在70℃的水浴条件下超声离子交换4h。过滤、洗涤、干燥重复上面的实验步骤4次，将干燥后的物质在550℃下焙烧，得到HMCM-22分子筛。再将HMCM-22分子筛在0.8mol/L浓度的钙盐溶液中浸渍，温度65℃搅拌5h，过滤、烘干得到催化剂前驱体；将催化剂前驱体在550℃下焙烧5小时。即制得CaO/HMCM-22催化剂。将催化剂密封放置于干燥器中备用。将101.71g正辛酸、22.36g季戊四醇和2.44g固体催化剂依次加入250ml的四口烧瓶中本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种酸碱双功能固体催化剂CaO/HMCM‑22催化合成一元酸季戊四醇酯的方法，其特征在于，步骤如下：以CaO/HMCM‑22为催化剂，将一元酸与季戊四醇混合进行酯化反应，过滤除去固体酸碱CaO/HMCM‑22催化剂，滤液即粗产品，精制除去多余的酸即获得精制的一元酸季戊四醇酯。
【技术特征摘要】
1.一种酸碱双功能固体催化剂CaO/HMCM-22催化合成一元酸季戊四醇酯的方法，其特征在于，步骤如下：以酸碱双功能固体催化剂CaO/HMCM-22将一元酸与季戊四醇混合进行酯化反应，过滤除去酸碱双功能固体催化剂CaO/HMCM-22，滤液即粗产品，精制除去多余的酸即获得精制的一元酸季戊四醇酯，所述的一元酸为癸酸、正辛酸或己酸；所述的酸碱双功能固体催化剂CaO/HMCM-22制备方法如下，将硅铝比为1：(10-50)的MCM-22分子筛与铵盐溶液在40-80℃的水浴、超声条件下进行离子交换2-4h，过滤、洗涤、干燥；重复上述步骤3-5次；将干燥后的物质在350-650℃下焙烧，得到HMCM-22分子筛；将HMCM-22分子筛在钙盐溶液中浸渍，温度60-80℃搅拌1-6h，过滤、烘干得到催化剂前驱体，将催化剂前驱体在350-650℃下...
【专利技术属性】
技术研发人员：李为民，贡肖，陈昶乐，胡春阳，周洁，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。