一种非金属动态亚胺聚离子液体催化剂及其制备方法和应用方法技术

本发明专利技术属于催化剂改性领域，提供一种非金属动态亚胺聚离子液体催化剂及其制备方法和应用方法。本发明专利技术将氨基离子液体单体、引发剂和水混合后进行聚合反应，得氨基聚离子液体；将氨基聚离子液体和二醛混合后进行组装，生成非金属动态亚胺聚离子液体催化剂。本发明专利技术将CO2、环氧化合物和非金属动态亚胺聚离子液体催化剂混合后进行反应，得环状碳酸酯；将环状碳酸酯和二胺进行反应，得非异氰酸酯聚氨酯；将非异氰酸酯聚氨酯和发泡剂混合后进行发泡，得到刚性非异氰酸酯聚氨酯。本发明专利技术可在消耗CO2的同时得到性能优异的非异氰酸酯聚氨酯，是一种较具工业应用潜力的转化CO2的方法。的方法。的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种非金属动态亚胺聚离子液体催化剂及其制备方法和应用方法


[0001]本专利技术涉及催化剂改性
，尤其涉及一种非金属动态亚胺聚离子液体催化剂及其制备方法和应用方法。

技术介绍

[0002]CO2是当前大气中最主要的温室气体之一，从资源利用角度看，它又是一种安全、无毒、丰富的碳资源。在全球气候变暖等生态环境治理的全力推动下，二氧化碳减排，减缓生态恶化，已然成为一种全球化的生活与生产方式。与此同时，随着国民经济的高速发展，中国的聚氨酯消费规模提升速度也相当之快，我国目前已成为世界上最大的聚氨酯生产国，也是最大的聚氨酯市场之一。
[0003]然而，在传统聚氨酯的生产过程中，异氰酸酯单体的合成需要使用光气将胺转化为异氰酸酯，光气是一种致命气体，因此该工艺具有很大的安全隐患。非异氰酸酯聚氨酯(NIPUs)具有比传统聚氨酯更优异的性能，可广泛应用于黏合剂、热固性涂料、聚氨酯泡沫等领域。然而，鉴于反应较高的活化能，当前反应体系采用的催化剂存在反应条件较为苛刻(高温(≥100℃)、高压(≥2MPa)以及较长反应时间(40小时))、成本高、产品中金属残留多、分离回收繁琐等技术瓶颈，开发廉价易得、催化活性高、稳定性强的非金属催化剂，实现温和条件下CO2/环氧化合物高效转化，进而高效制备环状碳酸酯，再将环状碳酸酯与二胺反应得到非异氰酸酯聚氨酯，将成为深度推进非异氰酸酯聚氨酯技术发展应用的关键核心问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种非金属动态亚胺聚离子液体催化剂及其制备方法和应用方法，以弥补现有技术的不足。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种非金属动态亚胺聚离子液体催化剂的制备方法，包含如下步骤：
[0007]将氨基离子液体单体、引发剂和水混合后进行聚合反应，得到氨基聚离子液体；
[0008]将所得氨基聚离子液体和二醛混合后进行组装，生成非金属动态亚胺聚离子液体催化剂。
[0009]优选的，所述氨基离子液体单体包含1
‑
乙烯基
‑3‑
乙胺基咪唑溴盐、1
‑
乙烯基
‑3‑
乙胺基苯并咪唑溴盐、1
‑
乙烯基
‑3‑
乙胺基咪唑氯盐和1
‑
乙烯基
‑3‑
丙胺基咪唑氯盐中的一种或两种；
[0010]所述引发剂包含偶氮二异丁腈、偶氮二异丁酸二甲酯或偶氮二异庚腈。
[0011]优选的，所述氨基离子液体单体与引发剂的质量比为100：1～3，所述氨基离子液体单体在混合后体系中的浓度为0.5～2mol/L。
[0012]优选的，所述聚合反应的温度为50～80℃，时间为1～10h。
[0013]优选的，所述氨基离子液体单体与二醛的摩尔比为1：0.5～2。
[0014]优选的，所述二醛包含间苯二甲醛、联苯二甲醛、甲基乙二醛和丙二醛中的一种或几种。
[0015]优选的，所述组装的时间为30～90min。
[0016]本专利技术还提供了所述的方法得到非金属动态亚胺聚离子液体催化剂。
[0017]本专利技术还提供了采用所述非金属动态亚胺聚离子液体催化剂催化CO2合成非异氰酸酯聚氨酯的方法，包含如下步骤：
[0018](1)将CO2、环氧化合物和非金属动态亚胺聚离子液体催化剂混合后进行反应，得到环状碳酸酯；
[0019](2)将所得环状碳酸酯和二胺进行反应，得到非异氰酸酯聚氨酯。
[0020]优选的，所述环氧化合物包含环氧环己烷或环氧大豆油；
[0021]所述二胺包含乙二胺或1，5
‑
二氨基戊烷；
[0022]所述CO2、环氧化合物和非金属动态亚胺聚离子液体催化剂的用量比为180～222ml:50～60mmol:40～60mg；
[0023]所述CO2和二胺的用量比为180～222ml:8～12mmol；
[0024]步骤(1)中所述反应的温度为50～80℃，时间为4～24h；
[0025]步骤(2)中所述反应的温度为50～80℃，时间为0.5～3h。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有效效益包括：
[0027]本专利技术所述非金属动态亚胺聚离子液体催化剂的合成方法简单，在常温常压等温和条件下即可制备，适合批量合成，有利于工业化应用；
[0028]本专利技术采用所述非金属动态亚胺聚离子液体催化剂催化CO2合成刚性非异氰酸酯聚氨酯的方法在低温常压下进行，条件温和，无需溶剂和助催化剂，环境友好，设备要求低；
[0029]本专利技术所述非金属动态亚胺聚离子液体不含有金属，避免在产品中残留，显著提高非异氰酸酯聚氨酯品质，拓宽了非异氰酸酯聚氨酯应用范围。
[0030]本专利技术可在消耗CO2的同时得到性能优异的非异氰酸酯聚氨酯，是一种较具工业应用潜力的转化CO2的方法。
附图说明
[0031]图1为实施例1所得的非金属动态亚胺聚离子液体催化剂的SEM图；
[0032]图2为实施例2所得的非金属动态亚胺聚离子液体催化剂的SEM图；
[0033]图3为实施例3所得的非金属动态亚胺聚离子液体催化剂的SEM图；
[0034]图4为实施例4所得的非金属动态亚胺聚离子液体催化剂的SEM图；
[0035]图5为实施例5所得的非金属动态亚胺聚离子液体催化剂的SEM图。
具体实施方式
[0036]本专利技术提供了一种非金属动态亚胺聚离子液体催化剂的制备方法，包含如下步骤：
[0037]将氨基离子液体单体、引发剂和水混合后进行聚合反应，得到氨基聚离子液体；
[0038]将所得氨基聚离子液体和二醛混合后进行组装，生成非金属动态亚胺聚离子液体催化剂。
[0039]本专利技术首先将氨基离子液体以单体聚合的方式合成氨基聚离子液体(称取离子液体单体溶于去离子水，加入引发剂AIBN，聚合后冷却至室温得到氨基聚离子液体)，然后以氨基聚离子液体和二醛为原料，将氨基聚离子液体和二醛混合，室温下搅拌，组装，出现大量絮状物，离心，收集沉淀，60℃真空干燥，得到非金属动态亚胺聚离子液体催化剂。
[0040]在本专利技术中，所述氨基离子液体单体包含1
‑
乙烯基
‑3‑
乙胺基咪唑溴盐、1
‑
乙烯基
‑3‑
乙胺基苯并咪唑溴盐、1
‑
乙烯基
‑3‑
乙胺基咪唑氯盐和1
‑
乙烯基
‑3‑
丙胺基咪唑氯盐中的一种或两种；
[0041]所述引发剂包含偶氮二异丁腈、偶氮二异丁酸二甲酯或偶氮二异庚腈。
[0042]在本专利技术中，所述氨基离子液体单体与引发剂的质量比为100：1～3，优选为100:2～2.5；所述氨基离子液体单体在混合后体系中的浓度为0.5～2mol/L，优选为1～1.5mol/L。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非金属动态亚胺聚离子液体催化剂的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：将氨基离子液体单体、引发剂和水混合后进行聚合反应，得到氨基聚离子液体；将所得氨基聚离子液体和二醛混合后进行组装，生成非金属动态亚胺聚离子液体催化剂。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氨基离子液体单体包含1
‑
乙烯基
‑3‑
乙胺基咪唑溴盐、1
‑
乙烯基
‑3‑
乙胺基苯并咪唑溴盐、1
‑
乙烯基
‑3‑
乙胺基咪唑氯盐和1
‑
乙烯基
‑3‑
丙胺基咪唑氯盐中的一种或两种；所述引发剂包含偶氮二异丁腈、偶氮二异丁酸二甲酯或偶氮二异庚腈。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述氨基离子液体单体与引发剂的质量比为100：1～3，所述氨基离子液体单体在混合后体系中的浓度为0.5～2mol/L。4.根据权利要求1～3任意一项所述的方法，其特征在于，所述聚合反应的温度为50～80℃，时间为1～10h。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述氨基离子液体单...

【专利技术属性】
技术研发人员：史利娟，易群，洪秋贤，邱明月，黄毅，陈恒君，李博豪，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：