[发明专利]一种合成生物柴油磺酸功能化聚合物催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及合成生物柴油磺酸功能化聚合物催化剂的制备及应用，属于合成生物柴油技术领域。

背景技术

绿色化学是化学工业发展的必然趋势，绿色化学是通过寻找绿色可替代能源、化合物或原料，选择高效、绿色、可重复利用的催化剂等方法，从源头上防止环境污染的发生。生物柴油的利用是从环境保护和资源战略的角度出发，发展替代燃料及可再生能源的重要途径。作为无污染的可再生能源，生物柴油性能可与传统的石化柴油相媲美，尾气有害排放降低。因此，生物柴油的研究和应用是全球广泛关注的课题。

国内外生物柴油工业生产还是以传统均相酸硫酸催化为主，虽然价格低廉，催化反应活性高，但存在产物分离困难、产生大量废水等弊端。为了解决传统酸所带来的问题，应积极发展高活性的新型固体酸催化剂。磺酸功能化聚合物因其具有催化活性高、环境友好、可重复利用、易实现与产物分离等优点，得到人们广泛的关注。

本发明提供一种磺酸功能化聚合物催化剂，用来催化制备生物柴油，符合绿色化学的要求，具有良好的工业化前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种合成生物柴油磺酸功能化聚合物催化剂及其制备方法。以该方法所制得的催化剂具有活性高，可重复利用的特点。

本发明是通过下述技术方案加以实现的，一种合成生物柴油磺酸功能化聚合物催化剂，所述的是脂肪酸甘油酯酯交换合成生物柴油，合成生物柴油磺酸功能化聚合物的制备方法，其特征在于包括以下过程：

(1)在反应釜中，按摩尔比2∶1～6∶1加入氯化亚砜和苯甲酸，在沸腾状态下加热0.2～1h，产物在常压下进行微分蒸馏，收集195～199℃的馏分，得到苯甲酰氯；

(2)将步骤(1)得到的苯甲酰氯和丙烯酸按照摩尔比1∶1～4∶1室温下反应0.1～0.2h，产物在常压下进行微分蒸馏，收集70～75℃的馏分，得到丙烯酰氯，为阻止自由基的形成，反应体系中加入基于单体质量0.2～1％的阻聚剂；

(3)冰浴条件下，将0.01～0.04mol对氨基苯磺酸溶解在20～60mL的碳酸钠缓冲溶液中，然后采用滴液漏斗将步骤(2)得到的0.012～0.036mol丙烯酰氯缓慢滴加到上述溶液中，在剧烈的搅拌下反应0.1～0.4h，然后在无光的条件下静置4～24h；最后，反应混合物放置在烧杯中，搅拌下不断滴加丙酮，析出沉淀碳酸钠，分离上层清液，用2～3mol/L的盐酸溶液调节pH值至2.0，在上层清液中继续滴加丙酮，磺酸功能化的乙烯基单体沉淀析出，在搅拌下用丙酮洗涤3～6次，得到的单体在干燥箱中干燥至恒重；

(4)将步骤(3)得到的1.0～3.0g磺酸功能化的乙烯基单体置于烧杯中，常温搅拌下溶解于20～60mL去离子水中，再用1mol/L的氢氧化钠水溶液调节pH值至8.0，将自由基引发剂按照与单体摩尔比1∶3～1∶6加入到上述溶液中，40～60℃下搅拌0.5～2h，将10～20mL的3mol/L的盐酸溶液加入到上述反应混合物中，于常温下加入60～90mL的丙酮，使得聚合物沉淀，在搅拌条件下用过量的丙酮洗涤聚合物3～6次，干燥至恒重，得到磺酸功能化聚合物催化剂。

上述催化剂制备方法中阻聚剂是对苯二酚、邻甲基对苯二酚、特丁基对苯二酚和苯醌中的任何一种。

上述自由基引发剂为过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化二苯甲酰或过氧化氢中的任何一种。

本发明的优点在于，催化剂活性高，可重复使用，是潜在的具竞争力的绿色催化合成路线。

下面通过具体实施例来对本发明加以进一步说明，但不限制本发明。

具体实施方式

【实施例1】