[发明专利]一种采用咪唑类双核碱性功能化离子液体作为催化剂制备酚醛树脂微球的方法

说明书

本发明属于离子液体催化领域，具体涉及一种采用咪唑类双核碱性功能化离子液体作为催化剂制备酚醛树脂微球的方法。该方法采用苯酚和甲醛为原料，以咪唑类双核碱性功能化离子液体为催化剂，催化制备酚醛树脂微球。反应结束后，趁热过滤分离出酚醛树脂微球，滤液水相冷却至室温下，离子液体与水自动分相，分离出咪唑类双核碱性功能化离子液体回用。本发明采用的离子液体制备过程简单，催化活性高，离子液体可以重复使用，制备的酚醛树脂微球表面光滑，球体直径均匀，目标微球直径0.01～0.15mm的产品得率高。

技术领域

本发明属于离子液体催化领域，特别涉及一种采用咪唑类双核碱性功能化离子液体作为催化剂制备酚醛树脂微球的方法。

背景技术

作为三大热固性树脂之一，酚醛树脂由于原料易得、价格低廉，生产过程简单成熟，制造及加工设备投资少，成型容易，加之固化后的性能可以满足多种使用要求而在工业上得到了广泛的应用。目前，合成酚醛树脂球的工艺都采用传统工艺(秦正勇.酚醛树脂基球形活性炭的制备及应用[D].华东理工大学， 2012.)，采用无机酸碱作为催化剂，其合成工艺复杂，耗时较长，缩合反应长达十几个小时，还会产生大量含酸碱废水，对环境造成了一定的污染。

近年来，离子液体由于自身溶解性好、能够溶解多种有机溶剂，兼有溶剂和催化剂的双重功能，具有较好的液体范围，在-100-300℃之间都可保持液态，作为催化剂有很大的应用。

专利CN102862982 A，公开了一种具有狭窄中孔孔径分布球状活性炭的制备方法，具体公开了：配制5-10wt％分散剂的水溶液，得到分散液；将苯酚、甲醛、氢氧化钠和羧基功能化离子液体加入分散液中，搅拌10-60min。然后在搅拌状态下以0.5-2℃/min的速率升温至70-85℃，并在此温度下反应1-3h，即得酚醛树脂球。该对比文件采用羧基功能化离子液体催化制备酚醛树脂，仍然需要在氢氧化钠的辅助作用下才能完成。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的催化剂活性较低、酚醛树脂微球制备过程耗时长、目标微球直径0.01～0.15mm得率低的缺点，提供一种采用双核碱性离子液体催化制备酚醛树脂微球的方法。发明的思想是采用苯酚和甲醛为原料，选择咪唑类双核碱性功能化离子液体为催化剂提供碱性环境，在较为温和的条件下，改变酚醛比、催化剂用量等对微球球径有影响的变量得出最佳工艺条件，催化合成酚醛树脂微球，使直径为0.01～0.15mm的目标微球得率提高。

本发明采用咪唑类双核碱性功能化离子液体作为催化剂制备酚醛树脂微球的方法，具体步骤如下：

以苯酚,甲醛为原料单体。首先,配制一定浓度的稳定剂溶液(6.5wt％聚乙烯醇溶液)，将其倒入1L的反应釜中，加热到70～95℃，然后加入混有一定摩尔比的苯酚和甲醛，同时添加咪唑类双核碱性功能化离子液体催化剂和去离子水，在相同的温度下，在150r/min搅拌速度下反应2～4h，后改变搅拌速度为 300r/min，并缓慢升温至90～110℃，最后在此搅拌速度和温度下反应4h，反应终止。趁热过滤分出微球，用70℃的去离子水洗涤微球，再过滤分出微球，在 110℃下干燥，即可得到酚醛树脂微球；滤液冷却到室温下，咪唑类双核碱性功能化离子液体与水自动分相，分离出咪唑类双核碱性功能化离子液体回用。

其中，上述苯酚、甲醛和咪唑类双核碱性功能化离子液体的摩尔比为1： 1.6～2.1:0.1～1.0。

双核离子液体是一类稳定性更高、碱性更强、具有一定温控特性的新型离子液体，双阳离子结构的引入也会在一定程度上改善碱性位密度和强度，进一步优化离子液体的结构。用双核碱性离子液体作为催化剂制备酚醛树脂能提供更好的催化活性，使反应更加完全。

所述苯酚为：苯酚、间二苯酚、2，4，6-三甲基-苯酚、对甲基苯酚或二甲基苯酚中的一种。

上述咪唑类双核碱性功能化离子液体，其通式为：