环氧乙烷开环聚合催化剂的制备方法

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环氧乙烷开环聚合催化剂的制备方法

2024-07-05 06:40| 来源: 网络整理| 查看: 265

专利名称:环氧乙烷开环聚合催化剂的制备方法 技术领域:本发明涉及一种环氧乙烷开环聚合催化剂的制备方法。 背景技术: 开环聚合反应属阴离子聚合机理,所用非均相催化剂有碱土金属氨化物体系、烷基锌-醇体系、烷氧基铝-水-乙烯酮体系、烷基铝-水-乙酰丙酮体系等。其中碱土金属氨化物体系由于其独特的优势,备受关注。 现有技术中,美国联合碳化物公司公开了两篇用于环氧乙烷开环聚合的专利(USP4193892,USP3127358),并由此催化剂得到了分子量大于600万的聚氧化乙烯(PEO)。虽然两篇美国专利公开了环氧乙烷开环聚合的碱土金属催化剂,其特点是在常温下具有高活性,但这些专利都没有给出具体的催化剂制备工艺,而且到目前为止还没有关于低分子量聚氧化乙烯催化剂制备方法的报导。

发明内容 本发明的目的是提供一种环氧乙烷开环聚合催化剂的制备方法,特别是提供一种低分子量聚氧化乙烯催化剂的制备方法。该催化剂由碱土金属钙、氨、改性剂、载体及溶剂组成,用于环氧乙烷的开环聚合。 本发明是这样实现的。这种环氧乙烷开环聚合催化剂的制备方法是将金属钙溶于液氨中,金属钙的纯度大于99.5%,氨与金属钙的摩尔比为10~100∶1,然后加入改性剂和载体,改性剂由环氧丙烷和乙腈组成,环氧丙烷与金属钙的摩尔比为0.1~2∶1,乙腈与金属钙的摩尔比为0.1~1∶1,载体与金属钙的的重量比为0.1~5∶1,所述的载体是纳米二氧化硅或纳米介孔分子筛中的一种,反应过程保持温度为-70℃~-34℃。待反应充分后将过量液氨蒸发,剩下的产物用高沸点饱和烷烃淤浆剂淤浆化,其沸点在100℃~200℃,最后得到灰白淤浆状催化剂。 本发明中的载体较佳为气相纳米级二氧化硅。 本发明中的载体纳米介孔分子筛为MCM-41、MCM-48中任选一种,其结构为六方孔道,均一排列,或者结构为孔道立方状,孔径1.6~10nm,比表面积500~1200m2/g。 本发明中的环氧丙烷与金属钙的摩尔比较佳为0.4~1∶1。 本发明中的乙腈与金属钙的摩尔比较佳为0.2~0.6∶1。 本发明中的高沸点饱和烷烃淤浆剂较佳为正庚烷。 本发明中的高沸点饱和烷烃淤浆剂较佳为正己烷。 本发明将碱土金属钙溶于脱水的氨中,形成“六氨钙”(Ca(NH3)6)化合物,然后加入改性剂和载体。由此得到的催化剂活性高,使用温度范围大,聚合收率高,所得到的聚氧化乙烯的分子量为5~200万。 本发明由于加入了具有高比表面积(比表面积在500~1200m2/g)的纳米级二氧化硅和纳米介孔分子筛作为载体,增加了催化活性中心的数量,改善了催化活性中心在载体表面的分布,增大了催化活性中心与反应物的接触面积,明显提高了催化剂的活性和储存稳定性。本发明的催化剂用于环氧乙烷的开环聚合,聚合反应温度为-10℃~60℃,聚合时间为2~10小时,得到的聚氧化乙烯的分子量为5~200万。 具体实施例方式 下面通过对本发明实施例的具体描述来进一步说明本发明,但实施例不是对本发明的限制。 实施例1(1)催化剂的制备在搅拌下将纯度大于99.5%的8g金属钙,400mL脱水液氨加入事先排除了空气和水的三口烧瓶中,烧瓶置于液氮-丙酮低温浴中。维持氮气气氛,然后加入12mL环氧丙烷,5mL乙腈,1g气相纳米级二氧化硅,保持温度在-70℃~-35℃。充分反应后,在室温下将过量的液氨蒸发,最后将反应产物用正庚烷淤浆化,得到灰白色淤浆催化剂127.6g。 (2)环氧乙烷的聚合聚合反应釜为带搅拌的10L搪瓷反应釜。采用间歇反应方式,一次性加入步骤(1)制备的催化剂,2.4L120#溶剂油和800g环氧乙烷。在0℃~50℃下聚合5h。所得聚氧化乙烯为白色颗粒状,粒度均匀,分子量为78.6万。 实施例2(1)催化剂的制备除将12mL环氧丙烷,5mL乙腈改为13.5mL环氧丙烷,5.4mL乙腈,反应产物用正己烷淤浆化外,其余操作与实施例1相同,制得132.0g灰白色催化剂淤浆液。 (2)环氧乙烷的聚合用上述制备的催化剂,除加入1700mL的120#溶剂油和560g环氧乙烷外,其余的操作方法与实施例1步骤(2)相同,进行环氧乙烷的聚合,所得聚氧化乙烯为白色颗粒状,粒度均匀,分子量为23.2万。 实施例3(1)催化剂的制备除将1g气相纳米级二氧化硅改为2g气相纳米级二氧化硅外,其余操作与实施例1相同,制得134.4g灰白色催化剂淤浆液。 (2)环氧乙烷的聚合用上述制备的催化剂,采用实施例1步骤(2)相同的方法进行环氧乙烷的聚合,所得聚氧化乙烯为白色颗粒状,粒度均匀,分子量为74.2万。 实施例4(1)催化剂的制备除将1g气相纳米级二氧化硅改为1g介孔MCM-41分子筛外,其余操作与实施例1相同,制得129.4g灰白色催化剂淤浆液。 (2)环氧乙烷的聚合用上述制备的催化剂,采用实施例1步骤(2)相同的方法进行环氧乙烷的聚合,所得聚氧化乙烯为白色颗粒状,粒度均匀,分子量为69.8万。 实施例5(1)催化剂的制备除将12mL环氧丙烷,5mL乙腈改为12.8mL环氧丙烷,4.1mL乙腈,1g气相纳米级二氧化硅改为1g介孔MCM-48分子筛外,其余操作与实施例1相同,制得129.5g灰白色催化剂淤浆液。 (2)环氧乙烷的聚合用上述制备的催化剂,采用实施例1步骤(2)相同的方法进行环氧乙烷的聚合,所得聚氧化乙烯为白色颗粒状,粒度均匀,分子量为102.6万。 实施例6(1)催化剂的制备除将12mL环氧丙烷,5mL乙腈改为10mL环氧丙烷,4mL乙腈外,其余操作与实施例1相同,制得124.6g灰白色催化剂淤浆液。 (2)环氧乙烷的聚合用上述制备的催化剂,采用实施例1步骤(2)相同的方法进行环氧乙烷的聚合,所得聚氧化乙烯为白色颗粒状,粒度均匀,分子量为114.3万。 权利要求 1.一种环氧乙烷开环聚合催化剂的制备方法,其特征在于将金属钙溶于液氨中,金属钙的纯度大于99.5%,氨与金属钙的摩尔比为10~100∶1,然后加入改性剂和载体,改性剂由环氧丙烷和乙腈组成,环氧丙烷与金属钙的摩尔比为0.1~2∶1,乙腈与金属钙的摩尔比为0.1~1∶1,载体与金属钙的的重量比为0.1~5∶1,所述的载体是纳米二氧化硅或纳米介孔分子筛中的一种,反应过程保持温度为-70℃~-34℃,待反应充分后将过量液氨蒸发,剩下的产物用高沸点饱和烷烃淤浆剂淤浆化,其沸点在100℃~200℃,最后得到灰白淤浆状催化剂。 2.根据权利要求1所述的环氧乙烷开环聚合催化剂的制备方法,其特征在于载体为气相纳米级二氧化硅。 3.根据权利要求1所述的环氧乙烷开环聚合催化剂的制备方法,其特征在于载体纳米介孔分子筛为MCM-41、MCM-48中任选一种。 4.根据权利要求1所述的环氧乙烷开环聚合催化剂的制备方法,其特征在于环氧丙烷与金属钙的摩尔比为0.4~1∶1。 5.根据权利要求1所述的环氧乙烷开环聚合催化剂的制备方法,其特征在于乙腈与金属钙的摩尔比为0.2~0.6∶1。 6.根据权利要求1所述的环氧乙烷开环聚合催化剂的制备方法,其特征在于高沸点饱和烷烃淤浆剂为正庚烷。 7.根据权利要求1所述的环氧乙烷开环聚合催化剂的制备方法,其特征在于高沸点饱和烷烃淤浆剂为正己烷。 全文摘要 一种环氧乙烷开环聚合催化剂的制备方法。将纯度大于99.5%金属钙溶于液氨中,氨与金属钙的摩尔比为10~100∶1,加入由环氧丙烷和乙腈组成的改性剂和载体,环氧丙烷与金属钙的摩尔比为0.1~2∶1,乙腈与金属钙的摩尔比为0.1~1∶1,载体与金属钙的的重量比为0.1~5∶1,所述的载体是纳米二氧化硅或纳米介孔分子筛中的一种,反应温度为 -70℃~-34℃。反应充分后将过量液氨蒸发,剩下产物用高沸点饱和烷烃淤浆剂淤浆化,最后得到灰白淤浆状催化剂。本发明方法制备的催化剂明显提高了催化剂的活性和储存稳定性,可用于环氧乙烷的开环聚合。 文档编号C08G65/00GK1740209SQ20041005397 公开日2006年3月1日 申请日期2004年8月24日 优先权日2004年8月24日 发明者罗勇, 李菊梅, 陆平晔, 贾晓蕾, 何珩, 吕待清 申请人:上海化工研究院



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