[发明专利]一种负载型固体酸催化剂、制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂、制备方法及其应用，更具体地说涉及一种负载型固体酸催化剂、 制备方法及其应用，该催化剂对D4(D4即为八烷基环四硅氧烷)具有开环聚合作用。

背景技术

近年来，聚硅氧烷是分子结构中含有元素硅的有机高分子合成材料。由于Si-O-Si键较长， 键角较大，因此使得Si-O-Si容易旋转。分子间作用力小及分子呈高柔顺态，导致聚硅氧烷 具有低的玻璃化转变温度、表面张力及表面能，且溶解参数及介电常数等较小。聚硅氧烷具 有很多优异的物理、化学性能，如耐高低温性能、耐辐射性、耐氧化性、高透气性、耐候性、 脱模性、憎水性以及生理惰性等，现已在电子电器、化工、冶金、建筑、航天、航空、医用 材料等众多领域中得到广泛的应用。

阳离子引发的环硅氧烷的开环聚合是在酸催化下的平衡聚合反应，特别适合于那些含有 在碱性条件下不稳定的官能团(如Si、SiCH₂Cl、-COOH等)的环硅氧烷单体的聚合。工业上 常采用酸性白土作催化剂，在反应完成后处理阶段，滤去固体酸性白土，或用NH₄OH中和。 目前常见的聚硅氧烷的制备工艺有以下三种方法：

(1)八烷基环四硅氧烷(D4)与四烷基环四硅氧烷(D4-H)开环共聚法

反应一般在N₂气氛下进行，催化剂可使用硫酸、对甲苯磺酸或酸性粘土。

(2)利用卤代硅烷合成

在反应釜中加入定量的烷基氢二氯硅烷、二烷基二氯硅烷、三烷基一氯硅烷和溶剂，加 水分解。除去水层，再用浓硫酸或固体催化剂调聚。加入活性炭搅拌，水洗至中性，油层脱 去溶剂和低沸物，再脱色过滤即得成品。

(3)高含氢硅油调聚法

利用三烷基硅封端的全侧氢硅油与D4和六烷基二硅醚(MM)在酸催化下进行调聚反应， 在室温或60-65℃条件下即可反应，无须充氮保护。所用催化剂可以是硫酸、三氟烷基磺酸或 固体杂多酸。

在以上的三种合成方法中，第一种方法反应条件苛刻，反应过程也比较剧烈，目前仅限 于实验室的研究中。第二种方法反应剧烈不易控制，工艺复杂，反应过程中还会放出大量的 HCI气体，也不利于工业生产。而第三种方法则具有反应条件温和、反应工艺简单等优点， 是目前工业中常用的合成方法，但现有的催化剂或者存在着效率低、污染环境的缺点(如硫 酸)，或者存在着成本高、制备方法复杂、重复性差的缺点(如三氟烷基磺酸、固体杂多酸)， 因此需要开发一种适用于该方法的新型催化剂。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现在技术中存在的不足和问题，提供了一种负载型固体酸催 化剂，该催化剂对D4具有开环聚合作用。

同时本发明还提供了该负载型固体酸催化剂的制备方法及其在制备聚硅氧烷中的应用。

本发明的技术方案如下：

本发明的负载型固体酸催化剂是由载体和路易斯酸盐组成，路易斯酸盐负载在载体上， 所述的载体为SiO₂、γ-Al₂O₃或分子筛，路易斯酸盐的负载量为2～35wt％(wt代表重量百分 比)。

本发明的负载型固体酸催化剂，其进一步的技术方案是所述的路易斯酸盐的负载量5～ 30wt％。

本发明的负载型固体酸催化剂，其进一步的技术方案是还可以是所述的路易斯酸盐为氯 化铝、氯化镁中的一种或两者的混合物。

本发明的负载型固体酸催化剂，其进一步的技术方案是还可以是所述的分子筛为NH4Y 成型沸石分子筛或NH4β成型沸石分子筛研。

本发明的上述的负载型固体酸催化剂的制备方法，其包括以下步骤：

①选用SiO₂、γ-Al₂O₃或分子筛作为载体；

②将路易斯酸盐溶于有机溶剂中；

③在N₂保护下，将载体用路易斯酸盐溶液回流浸渍4～24小时，真空抽滤、洗涤，30℃下 真空干燥1～2小时；

④再将其放入马弗炉中，300～600℃下焙烧3～6小时即得该负载型固体酸催化剂。

本发明的负载型固体酸催化剂的制备方法，其进一步的技术方案是所述的有机溶剂为氯 仿或四氯化碳，有机溶剂的用量为路易斯酸盐质量的50-500倍。