[發明專利]鈮改性疏水酸性陽離子交換樹脂的制備方法及應用

在審

• 申請號: 202110575946.0
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113333036A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 劉殿華;王小平;李向俊
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: B01J39/20
• 分類號: B01J39/20;B01J31/10;C07C41/50;C07C43/30;C08G16/02
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責任公司 31203
• 代理人: 李鴻儒

1.一種鈮改性疏水酸性陽離子交換樹脂的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

A、疏水化

將陽離子交換樹脂小球洗滌干燥后，將其和十六烷基三甲基溴化銨共同加入至含有十六烷基三甲基溴化銨助溶劑的水溶液中，恒溫條件下攪拌一定時間后加入有機硅烷與氨水進行疏水化，繼續恒溫攪拌一段時間后過濾、洗滌、干燥后得到疏水陽離子交換樹脂小球；

B、酸化

將步驟A中的疏水陽離子交換樹脂小球加入到有機溶劑中溶脹，然后加入磺化試劑進行磺酸功能化，過濾、洗滌、干燥后得到疏水酸性陽離子交換樹脂；

C、鈮改性

將鈮酸銨草酸鹽水合物加入去離子水中攪拌溶解，然后加入步驟B中的疏水酸性陽離子交換樹脂，在恒溫條件下攪拌加熱回流后，依次進行過濾、有機試劑或去離子水洗滌和干燥，得到所述鈮改性的疏水酸性陽離子交換樹脂催化劑。

2.根據權利要求1所述的鈮改性疏水酸性陽離子交換樹脂的制備方法，其特征在于：

其中，所述陽離子交換樹脂為聚苯乙烯樹脂。

3.根據權利要求2所述的鈮改性疏水酸性陽離子交換樹脂的制備方法，其特征在于：

步驟A中，聚苯乙烯樹脂小球干燥溫度為70～110℃，干燥時間8-24h；所述十六烷基三甲基溴化銨助溶劑為乙醇或異丙醇，助溶劑與水的體積比為1:2～4；溶液中十六烷基三甲基溴化銨的含量為1wt％；十六烷基三甲基溴化銨與聚苯乙烯樹脂小球的質量比為1:1。

4.根據權利要求2所述的鈮改性疏水酸性陽離子交換樹脂的制備方法，其特征在于：

步驟A中，所述有機硅烷為三乙氧基甲基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷中的任意一種；所述聚苯乙烯樹脂小球與有機硅烷的質量比為1:1～3；

所述氨水的濃度為25％，水與氨水體積比為50:1；

進行疏水化時，恒溫攪拌溫度為40-60℃，加入有機硅烷前攪拌0.5h，加入有機硅烷后攪拌4-6h；疏水化后干燥溫度為70-110℃。

5.根據權利要求2所述的鈮改性疏水酸性陽離子交換樹脂的制備方法，其特征在于：

步驟B中，所述有機溶劑為二氯甲烷；聚苯乙烯樹脂小球溶脹時間為0.5-2h，溫度為20-60℃，

所述磺化試劑包括質量分數為98％濃硫酸和氯磺酸中的至少一種；所述磺化反應溫度為80～120℃，磺化時間為2～6h；磺化后，干燥溫度為70～110℃，干燥時間8～24h。

6.根據權利要求2所述的鈮改性疏水酸性陽離子交換樹脂的制備方法，其特征在于：

步驟C中，所述疏水酸性陽離子交換樹脂與去離子水的質量比為1:50～100，與鈮酸銨草酸鹽水合物的質量比為1:0～2，攪拌時間為1h；

鈮改性過程中，加熱回流溫度為20～60℃，時間為3～12h；改性后，疏水酸性陽離子交換樹脂催化劑干燥溫度為70～110℃，干燥時間8～24h。

7.根據權利要求1～5任一項所述的制備方法得到的鈮改性疏水酸性陽離子交換樹脂。

8.權利要求7所述的鈮改性疏水酸性陽離子交換樹脂在酸催化反應中的應用。

9.根據權利要求7所述的應用，其特征在于，所述鈮改性疏水酸性陽離子交換樹脂在合成柴油添加劑聚甲氧基二甲醚中的應用。

10.一種柴油添加劑聚甲氧基二甲醚的合成方法，其特征在于，以根據權利要求1～5任一項所述的制備方法得到的鈮改性疏水酸性陽離子交換樹脂作為催化劑，反應原料由甲醇和甲醛水溶液組成，甲醇與甲醛的摩爾比為0.5～1:1，反應時間為1-6h，反應溫度為50-90℃，反應壓力為1MPa，催化劑與所述反應原料的質量比為1-3:80。