[发明专利]合成树脂粘结剂成型固体酸及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及合成树脂粘结剂成型固体酸及其制备方法，特别是涉及在通过合成树脂粘结剂成型为规定形状的成型体中引入磺基(磺酸基)的固体酸及该固体酸的制备方法。

背景技术

由于硫酸具有高活性，所以也被广泛用作使烃化合物反应时的催化剂。例如为如下用途：促进使游离高级脂肪酸和醇反应以得到高级脂肪酸酯的酯化反应，促进从纤维素等糖链向单糖的水解反应，其它的促进合成烃燃料的烷基化反应等。

硫酸在作为催化剂有助于促进各种反应后被中和、清洗，从而每次均被消耗。由于硫酸为液体，所以不容易回收。考虑回收处理与新投入的费用差别，目前以一次性使用为主。但是，除了已使用的硫酸的中和、清洗以外，若考虑到符合环境标准的排水处理，则该负担大。因此，人们需要在作为催化剂可经受连续使用的同时，反应后的分离、回收容易、便利性更高的催化剂。

作为所述催化剂，可列举出固体酸。例如有实施过硫酸处理的氧化锆、在PTFE中引入磺基(磺酸基)的氟树脂。在上述氧化锆的情况下，由于每单位重量的磺基浓度低，所以催化剂活性低是它的缺点。另外，就上述氟树脂而言，由于不耐热，所以有可适用的反应种类有限的问题。

因此，作为兼具充分的催化剂活性和耐热性的固体酸，人们提出了碳类的固体酸(参照专利文献1、专利文献2等)。例如在专利文献1、2中，可通过将多环式芳族烃在浓硫酸中加热处理来得到。

之后人们提出了使用可廉价供应的锯屑(锯屑)等木质作为碳类原料，制备固体酸的方法(参照专利文献3)。使用专利文献3所公开的原料得到的固体酸具有高催化剂活性，是量产化优异的方法，在价格方面也被认为有前途。但是，在加工中途，有主要在引入磺基的磺化阶段容易粉末化的情况。

为了提高易粉末化的固体酸的便利性，人们尝试了颗粒化等的成型。例如有通过树脂类粘结剂使粉末固体酸凝固以制成长粒状的方法。但是，由于粘结剂本身无催化剂活性，所以原本具备的催化剂活性会因粘结剂被覆固体酸表面而大幅降低。此外，在粘结剂的材质上耐化学试剂性不足，设想工业上连续使用时的耐久性不足。

因此，在使用粘结剂得到成型的固体酸时，针对使用粘结剂时的催化剂活性低、粘结剂本身劣化等问题，需求新型的制备方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第4041409号公报

专利文献2：日本特许第4582546号公报

专利文献3：日本特开2011-11201号公报。

发明内容

发明所要解决的课题

依据所述原因，本发明人对使用木质原料将制备成本控制低价、同时可使用合成树脂粘结剂成型的加工方法反复深入研究。从而实现了即使是使用合成树脂粘结剂的成型，也不会使催化剂活性降低，廉价且简便地得到成型体的固体酸的制备方法。

本发明鉴于上述情况而提出，提供使用木质原料以控制成本，同时合成树脂粘结剂本身也与木质原料一起热处理，从而避免粘结剂的被覆导致的催化剂性能的劣化，形状设计的自由度高，而且具有适度的硬度的成型固体酸及其制备方法。

解决课题的手段

即，权利要求1的发明涉及合成树脂粘结剂成型固体酸的制备方法，其特征在于，具有：将木质原料粉末和合成树脂粘结剂混炼以得到木质原料混炼物的原料混炼工序，将所述木质原料混炼物成型为规定形状以得到原料成型体的成型工序，将所述原料成型体在惰性气氛下热处理以得到热处理成型体的热处理工序，和在所述热处理成型体中引入磺基以得到成型固体酸的磺化工序。

权利要求2的发明涉及权利要求1所述的合成树脂粘结剂成型固体酸的制备方法，其中，所述合成树脂粘结剂为热塑性树脂。

权利要求3的发明涉及权利要求2所述的合成树脂粘结剂成型固体酸的制备方法，其中，所述热塑性树脂选自聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚氯乙烯树脂、丙烯腈丁二烯苯乙烯树脂、聚酰亚胺树脂或聚氨酯树脂。

权利要求4的发明涉及权利要求1所述的合成树脂粘结剂成型固体酸的制备方法，其中，所述合成树脂粘结剂为热固性树脂。

权利要求5的发明涉及权利要求4所述的合成树脂粘结剂成型固体酸的制备方法，其中，所述热固性树脂选自酚醛树脂、尿素树脂、蜜胺树脂、环氧树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂或聚氨酯树脂。

权利要求6的发明涉及权利要求1所述的合成树脂粘结剂成型固体酸的制备方法，其中，所述合成树脂粘结剂为粉末状或液状。