[发明专利]聚醚胺及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种聚醚胺及其制备方法和应用。该制备方法包括：将催化剂SO₄^‑2/ZrO₂加入到聚醚中，之后加入环氧氯丙烷进行环氧化反应，得到反应液；对所述反应液进行分离，回收所述催化剂SO₄^‑2/ZrO₂和环氧氯丙烷，得到氯醇中间产物；向所述氯醇中间产物中加入固体碱进行闭环反应，得到粗环氧基封端聚醚；对所述粗环氧基聚醚进行过滤后，向滤液中加入中和剂中和，再加入吸附剂，得到精制环氧基封端聚醚；将所述精制环氧基封端聚醚与有机胺和/或无机铵进行胺化反应，得到聚醚胺。本发明采用SO₄^‑2/ZrO₂作为开环反应的催化剂，其选择性高、副产物少、对设备无腐蚀性，反应结束后易分离，具有很好的工业化应用价值；同时环氧基封端聚醚的胺化具有反应速度快、生产成本低的优点。

技术领域

本发明涉及石油化工领域，具体涉及一种用于燃油清净剂的聚醚胺及其制备方法和应用。

背景技术

我国车用汽油中不饱和烃类以及硫、氮化合物含量较多，在储存和使用过程中易被氧化形成胶质，导致汽油在燃烧过程中，易在喷嘴、进气阀和燃烧室等部位形成积炭，进而引起发动机供油不畅、燃烧不完全、机动性能下降、油耗增加等问题，并排出大量有害尾气。近些年，随着国内汽车保有量的持续增长，汽车尾气污染物排放造成的空气污染愈加严重，消除由此引起的环保问题已刻不容缓。国内外研究表明，向汽油中加入清净剂是提高汽油品质、改善汽油燃烧效率、实现节能减排的一种切实有效措施。

汽油清净剂是一种表面活性物质，可以把汽油中氧化形成的潜在沉积物分散、增溶于汽油中，阻止它们沉积在发动机关键部位。对于这些部位已经形成的沉积物，清净剂可以将它们从金属表面剥离下来，分散、胶溶于汽油中，使发动机恢复正常工作状态，汽油得到充分燃烧，从而有效地降低了汽车尾气污染物的排放，减少了空气污染，同时也达到了节省汽油的效果。

汽油清净剂中起主要作用的成分通常是有机高分子胺类化合物，主要有聚异丁烯胺和聚醚胺。聚醚胺是一类化学物质的通称，其分子结构中包含聚醚及胺类结构。相比聚异丁烯胺，聚醚胺中的醚键易于高温裂解，它在有效控制燃油喷嘴、进气阀沉积物的同时，也显著减少燃烧室积炭生成。因此，近年来聚醚胺类清净剂的开发与应用越来越受到国内外研究者的重视，是燃油清净剂新产品开发的热点。

聚醚胺的合成方法主要有高压催化氨化法、离去基团法、氨苯氧基法、水解法和腈烷基化法等。催化还原氨化法是目前聚醚胺工业合成的主要方法，国外聚醚胺的工业化生产多采用催化还原氨化法。该法从聚醚多元醇的末端羟基着手，通过氨解反应用氨(胺)基取代其末端羟基。催化还原氨化法产品转化率高、质量好，但所用贵金属催化剂价格昂贵，且需高温高压反应，设备投资和操作成本较高，只适用于大规模工业生产。离去基团法通常分两步：先从聚醚多元醇末端羟基的活泼氢着手，用带有易离去基团或不饱和基团的化合物(对甲苯磺酸醋基、酰氯基、卤基、羧基、醛基等)与活泼氢作用进行封端；再进行胺化反应，将第一步得到的产物和胺(一元胺或多元胺)反应得到聚醚胺。该法合成聚醚胺的缺点是产物后处理时需用大量的碱，易污染环境，特别是产物聚醚胺中引入了氯、硫等杂质，会对汽油清净剂的腐蚀性能不利。氨苯氧基法也是从聚醚多元醇末端羟基的活泼氢着手，用带不饱和基团(-NCO、-CN、-NO₂等)的化合物与活泼氢作用封端，然后通过相应的处理后得到聚醚胺。该法工艺路线简单，但是在聚醚多元醇与带不饱和基团化合物的反应过程中，副反应多，因此对反应条件要求严格，实际操作困难。水解法具有广泛的适用性，但反应过程存在少量扩链反应，并且产物中有氨基甲酸酯基团存在，产品粘度要比起始的聚醚多元醇大。而聚醚腈烷基化法制聚醚胺成本太高，且反应原料丙烯腈有剧毒，在工业上很少应用。

目前，环氧基封端聚醚方法主要有以下两种：