一种用于合成环氧琥珀酸钠盐的催化剂体系及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种用于合成环氧琥珀酸钠盐的催化剂体系，其由主催化剂和助催化剂组成，所述主催化剂为钨酸钠，所述助催化剂为Q3PW4O

【技术实现步骤摘要】
一种用于合成环氧琥珀酸钠盐的催化剂体系及其应用


[0001]本专利技术涉及一种用于合成环氧琥珀酸钠盐的催化剂，尤其是涉及一种用于合成环氧琥珀酸钠盐的催化剂体系及其应用。

技术介绍

[0002]聚环氧琥珀酸(PESA)是一种具有无磷、非氮和生物降解性好并适用于高碱高固水系等特点的绿色缓蚀阻垢剂。在聚马来酸类阻垢剂的分子中插入氧原子，使其既具有良好的阻垢性能，对钙、镁、铁等离子的鳌合力强，又无磷、无氮、且易生物降解，适用于高碱高固水系，可用于锅炉水处理、冷却水处理、污水处理、海水淡化、膜分离等。它的阻垢性能和缓蚀性能都明显优于聚丙烯酸钠、聚马来酸和酒石酸等。
[0003]目前国内公开报道的制备聚环氧琥珀酸钠盐的方法是：首先在碱性条件下进行顺丁烯二酸酐的水解，即顺丁烯二酸酐加水溶解，在搅拌状态下缓慢加入氢氧化钠水溶液进行水解；水解产物以钨酸钠为催化剂，在一定温度下，以控制速度滴加定量双氧水，同时采用氢氧化钠控制溶液pH值并保持一定的时间使之反应充分，得到中间产物环氧琥珀酸钠盐，所以此过程称为环氧化过程。环氧化过程控制复杂，易生成副产物导致产品质量降低，是整个生产过程中最重要的步骤。
[0004]环氧琥珀酸钠盐的原料顺丁烯二酸酐中的双键属于活性较差的一类双键，因此无法在酸性催化体系中实现环氧化，故传统催化反应选择碱性催化剂钨酸钠。但是双氧水在碱性催化体系中易自分解而产生副反应，该副反应放热不仅会造成整体反应过程的反应热难以控制(工艺条件不易控制)，而且还会促使环氧琥珀酸钠盐发生水解而生成副产物酒石酸(反应选择性低)。
[0005]因此，有必要开发一种能改善反应选择性，有效抑制副反应的用于合成环氧琥珀酸钠盐的催化剂体系。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了提供一种能够提高反应选择性，有效抑制副反应的用于合成环氧琥珀酸钠盐的催化剂体系本专利技术还提供了一种用于合成环氧琥珀酸钠盐的催化剂体系在合成环氧琥珀酸钠盐中的应用。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术的一种用于合成环氧琥珀酸钠盐的催化剂体系，所述用于合成环氧琥珀酸钠盐的催化剂体系由主催化剂和助催化剂组成，所述主催化剂为钨酸钠，所述助催化剂为Q3PW4O
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，Q为十四烷基吡啶。专利技术人在试验中偶然发现，将主催化剂钨酸钠与Q3PW4O
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(Q为十四烷基吡啶)按特定比例复配组成一种催化体系并应用于环氧琥珀酸钠盐的合成反应中，能够提高反应选择性，并能有效抑制副反应，使得以此环氧琥珀酸钠盐制成的聚环氧琥珀酸的阻垢率明显提高。
[0008]作为优选，所述用于合成环氧琥珀酸钠盐的催化剂体系中，助催化剂与主催化剂
的质量比为(0.04～0.10)：1。专利技术人在试验中发现，助催化剂与主催化剂只有按特定的的质量比，即(0.04～0.10)：1进行复配后，能够起到提高反应选择性，有效抑制副反应的效果，其机理可能是特定量的助催化剂可以快速活化双氧水，并同时抑制双氧水的自分解，从而有效控制体系的副反应，同时该活化物种在主催化剂的作用下形成高活性氧负离子去进攻低活性的酸酐双键，完成环氧化过程；助催化剂含量过高，对反应性能的提升不会产生更好的效果，同时增加生产成本；而助催化剂含量过低，则达不到所期的催化效果。
[0009]一种用于合成环氧琥珀酸钠盐的催化剂体系在合成环氧琥珀酸钠盐中的应用，具体应用方法为：在反应釜中加入水和顺丁烯二酸酐，加热使顺丁烯二酸酐溶解后，在搅拌状态下滴加氢氧化钠溶液，控制反应温度在70℃以内，反应后得水解产物；在水解产物中加入催化剂体系，待催化剂体系完全溶解后，逐渐滴加双氧水，控制釜温在60～70℃，逐渐滴加双氧水控制pH值在5.0～6.0，双氧水滴加结束后，60～70℃保温进行环氧反应，反应结束后，得环氧琥珀酸钠盐。
[0010]作为优选，水和顺丁烯二酸酐的质量比为1：1。
[0011]作为优选，加热至40℃使顺丁烯二酸酐溶解。
[0012]作为优选，水解反应时，氢氧化钠溶液在0.5～1h内滴加完毕，氢氧化钠溶液的质量浓度为50％，氢氧化钠溶液与顺丁烯二酸酐的质量比为1.25：1。
[0013]作为优选，催化剂体系加入量为顺丁烯二酸酐质量的3.0～5.0％。
[0014]作为优选，逐渐滴加质量浓度为35％的双氧水，双氧水与顺丁烯二酸酐的质量比为(1.00～1.25)：1。
[0015]作为优选，通过滴加质量浓度为50％的氢氧化钠溶液控制pH值在5.0～6.0。
[0016]作为优选，双氧水滴加结束后，控制釜温在60～65℃；保温2h进行环氧反应。
[0017]因此，本专利技术具有如下有益效果：设计了一种用于合成环氧琥珀酸钠盐的催化剂体系，用于合成环氧琥珀酸钠盐时，能够提高反应选择性，有效抑制副反应，使得以此环氧琥珀酸钠盐制成的聚环氧琥珀酸的阻垢率明显提高。
具体实施方式
[0018]下面通过具体实施方式对本专利技术做进一步的描述。
[0019]实施例1在2L的反应釜中加入200g水和200g顺丁烯二酸酐，加热至40℃使顺丁烯二酸酐溶解后，在搅拌状态下滴加245g质量浓度为50％氢氧化钠溶液，控制反应温度在65℃，反应后得水解产物；在水解产物中加入催化剂体系，催化剂体系由主催化剂和助催化剂组成，主催化剂为钨酸钠，助催化剂为Q3PW4O
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，Q为十四烷基吡啶，催化剂体系加入量为顺丁烯二酸酐质量的3.6％(7.2g)，助催化剂与主催化剂的质量比为5：52(也即6.57g主催化剂和0.63g助催化剂)；待催化剂体系完全溶解后，逐渐滴加240g质量浓度为35％的双氧水，控制釜温在65℃，同时通过滴加质量浓度为50％的氢氧化钠溶液控制pH值在6.0，双氧水滴加结束后，65℃保温2h进行环氧反应，反应结束后，得环氧琥珀酸钠盐。
[0020]对比例1对比例1与实施例1相比，不同之处在于，未添加助催化剂，助催化剂用相同质量的主催化剂替代(即主催化剂为7.2g)，其余与实施例1相同。
[0021]对比例2对比例2与实施例1相比，不同之处在于，未添加主催化剂，主催化剂用相同质量的助催化剂替代(即助催化剂为7.2g)，其余与实施例1相同。
[0022]对比例3对比例3与实施例1相比，不同之处在于，助催化剂与主催化剂的质量比为0.02：1，其余与实施例1相同。
[0023]对比例4对比例4与实施例1相比，不同之处在于，助催化剂与主催化剂的质量比为0.12：1，其余与实施例1相同。
[0024]对比例5对比例5与实施例1相比，不同之处在于，助催化剂为Q3PW4O
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，Q为三甲基吡啶，其余与实施例1相同。
[0025]对比例6对比例6与实施例1相比，不同之处在于，助催化剂为Q3PW4O
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，Q为十二烷基吡啶，其余与实施例1相同。
[0026]对比例7对比例7与实施例1相比，不同之处在于，助催化剂为Q3PW4O...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于合成环氧琥珀酸钠盐的催化剂体系，其特征在于，所述用于合成环氧琥珀酸钠盐的催化剂体系由主催化剂和助催化剂组成，所述主催化剂为钨酸钠，所述助催化剂为Q3PW4O
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，Q为十四烷基吡啶。2.根据权利要求1所述的一种用于合成环氧琥珀酸钠盐的催化剂体系，其特征在于，所述用于合成环氧琥珀酸钠盐的催化剂体系中，助催化剂与主催化剂的质量比为（0.04~0.10）：1。3.一种如权利要求1所述的用于合成环氧琥珀酸钠盐的催化剂体系在合成环氧琥珀酸钠盐中的应用，其特征在于，具体应用方法为：在反应釜中加入水和顺丁烯二酸酐，加热使顺丁烯二酸酐溶解后，在搅拌状态下滴加氢氧化钠溶液，控制反应温度在70℃以内，反应后得水解产物；在水解产物中加入催化剂体系，待催化剂体系完全溶解后，逐渐滴加双氧水并控制釜温在60~70℃，同时控制pH值在5.0~6.0，双氧水滴加结束后，60~70℃保温使环氧反应完全进行，反应结束后，得环氧琥珀酸钠盐。4.根据权利要求3所述的用于合成环氧琥珀酸钠盐的催化剂体系在合成环氧琥珀酸钠盐中的应用，其特征在于，水和顺丁烯二酸酐的质量比为1：1。5.根据权利要求3所述的用于合成环...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘博，李建华，孙兴宁，
申请(专利权)人：新兴能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：