[發明專利]一種聚合離子液體催化劑的合成方法

有效

• 申請號: 201910688793.3
• 申請日: 2019-07-29
• 公開（公告）號: CN110387005B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 楊金杯;許秋菊;陳文韜;余美瓊
• 申請（專利權）人: 福建技術師范學院
• 主分類號: C08F212/08
• 分類號: C08F212/08;C08F226/06;C08F212/36;C08F8/36;B01J31/06
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 蔡曉敏

本發明涉及一種聚合離子液體催化劑的合成方法，按以下步驟合成：1)將苯乙烯、乙烯基咪唑、二乙烯苯和異辛烷依次置于燒瓶中，再加入蒸餾水、聚乙烯醇與偶氮二異丁腈加入攪拌形成交聯聚合物微球混合物，真空干燥得到淡黃色交聯聚合物微球顆粒A；2)將交聯聚合物微球顆粒A加入到乙苯中，再將1,3?丙磺酸內酯滴加進去攪拌反應并真空過濾，將過濾后的固體產物用乙醇洗滌至濾液pH為中性并真空干燥，得到棕色聚合物微球顆粒B；再將聚合物微球顆粒B分散在三氯甲烷中，并滴加濃硫酸攪拌，用甲醇洗滌反應產物直至濾液pH為中性并真空干燥，得到聚合離子液體催化劑。本發明工藝簡單，且得到的聚合離子液體催化劑耐溫高、催化活性好，催化劑可循環使用。

技術領域

本發明涉及聚合離子液體催化劑領域，尤其涉及一種聚合離子液體催化劑的合成方法及生產方法。

背景技術

近年來，我國部分地區特別是北方地區持續出現的霧霾天氣已嚴重威脅到民眾的身心健康，引起了人們對化石油品質量和汽車尾氣排放的廣泛關注。相比內燃式汽油機，壓燃式柴油機具有較高的熱效率以及更廣的應用范圍，但其發展卻始終受到排放問題的制約，主要是氮氧化物和微粒物的排放問題。因此，如何使柴油機在保持其經濟性、動力性和可靠性的前提下，使其尾氣排放滿足日趨嚴厲的排放法規，成為當今能源與環境工作者研究的熱點。十六烷值(Cetane number，CN)是表征柴油燃燒性能的一個重要參數，提高柴油的CN可以顯著降低柴油的滯燃期，目前我國柴油的CN普遍較低，如何提高柴油的CN以降低柴油機顆粒物和氮氧化物的排放成為汽車節能減排的一個重要研究課題。

實踐證明，在柴油中添加含氧化合物，可降低柴油機尾氣中氮氧化物和顆粒物的排放。甲醇、二甲醚和甲縮醛因含氧量較高，曾作為柴油添加劑被廣泛研究，但甲醇的十六烷值較低影響柴油燃燒性能，二甲醚的低溶解度和低沸點使其與柴油的調和物在常壓下不穩定，需加壓儲存，且與柴油混溶性差，甲縮醛在降低尾氣污染物排放方面表現出優異的性能，但十六烷值、粘度和沸點偏低，也并非合適的柴油添加劑。

作為一種新型含氧燃料化合物，聚甲醛二甲醚(Polyoxymethylene dimethylethers，簡稱DMM_n)的化學式為CH₃O(CH₂O)_nCH₃，n≥1，其中DMM_3-8具有較高的十六烷值(76)和含氧量(45～51％)，并且理化性質與柴油接近以及與柴油互溶性好等優點，可直接添加到柴油中使用，不僅無需對柴油機進行改造，而且還能有效地改善柴油在發動機中的燃燒狀況，提高熱效率，顯著降低氮氧化物和顆粒物的排放，還能明顯提高柴油的潤滑性，是一種極具應用前景的新型環保柴油添加劑。有研究表明，向柴油中添加10～30％的DMM_3-8，可使尾氣中顆粒物的排放量降低80-90％、氮氧化物排放量降低50％。當前，我國車用柴油的消耗量每年已超過1.5億噸，若按15％比例添加，對DMM_3-8年需求量將超過2250萬噸，因此該產品已被列為國家重點發展的化工新產品。

聚甲醛二甲醚的合成過程是一系列的連串縮醛反應，產品分布于DMM₁-DMM₈，有效成分為DMM_3-8。縮醛反應是一個典型的酸催化反應，目前常用的催化劑主要有硫酸、三氟甲磺酸、鹽酸、氫氟酸等液體酸，由于酸具有強的腐蝕性和毒性，存在腐蝕設備、反應產物分布不合理、均相反應產物和催化劑分離困難等諸多問題?，F已有采用酸性陽離子交換樹脂固體酸作為催化劑生產聚甲醛二甲醚的報道。如中國專利CN107915605A、CN107915603A、CN109651098A和CN102786397A曾公開了陽離子交換樹脂為催化劑生產聚甲醛二甲醚的方法，但是這些固體酸存在耐溫低、催化活性差、選擇性低等缺點。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為了解決現有技術的上述問題，本發明提供一種聚合離子液體催化劑的合成方法，其耐溫高、催化活性好。

(二)技術方案