[发明专利]用于催化季戊四醇和硬脂酸酯化反应的固体酸催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于催化季戊四醇和硬脂酸酯化反应的固体酸催化剂及其制备方法，将锆源、结构导向剂、氨水和去离子水混合，室温下搅拌均匀得到溶液a；同时，将锡源和去离子水混合，室温下搅拌均匀得到溶液b；将溶液b滴加至溶液a中，在一定温度下搅拌形成溶胶‑凝胶；将得到的溶胶‑凝胶转入超临界反应釜中进行晶化反应；将所得晶化产物进行过滤，经洗涤后干燥，再于500℃下焙烧1～3h，即得。本发明固体酸催化剂比表面积大，与酸性活性位充分接触，使得催化剂具有较高的催化活性，所以反应所需温度较低，反应能耗降低；酸强度高，有利于季戊四醇和硬脂酸酯化反应的进行，原料转化率和目标产品季戊四醇硬脂酸酯的产率高；且产物酸值较小。

技术领域

本发明属于固体酸催化材料制备技术领域，具体涉及一种用于催化季戊四醇和硬脂酸酯化反应的催化剂及其制备方法。

背景技术

季戊四醇硬脂酸酯为白色硬质高熔点蜡状物，溶于乙醇、苯和氯仿，不溶于水。可广泛用于橡胶、塑料行业中的辅助热稳定剂、增塑剂、润滑光亮剂，也可用于压延膜、吹膜的透明润滑剂，特别适用于同时要求热稳定性和优异脱模性的工况。

季戊四醇硬脂酸酯传统的制备方法是在酸性或碱性催化剂作用下，以季戊四醇和硬脂酸为原料，在高温条件下发生酯化反应而生成。例如中国发明专利CN 104557535 A和CN 104610052 A中，均采用氯化亚锡作为催化剂，季戊四醇硬脂酸酯最高的产率均为76％，季戊四醇硬脂酸酯产率较低；中国发明专利CN 105753698 B中，采用Zn-Al催化剂，季戊四醇硬脂酸酯最高的产率为98.4％，但催化剂制备过程繁琐，不易工业化；中国发明专利CN1010746294 A中，采用对甲苯磺酸、氯化亚锡、草酸亚锡中的一种或几种混合作为催化剂，最高酯化率为92.4％，但后期从反应产物中分离催化剂难度较大。因此，研发一种产率高、易制备、易分离的催化剂，是实现季戊四醇硬脂酸酯产业化的关键。

发明内容

发明目的：本发明针对目前季戊四醇硬脂酸酯制备过程中存在催化剂制备方法复杂、催化剂分离难度大、季戊四醇硬脂酸酯产率低等问题，提供一种用于合成季戊四醇硬脂酸酯的催化剂的制备方法，该催化剂制备方法简单、易与产物分离、季戊四醇硬脂酸酯产率高。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种用于催化季戊四醇和硬脂酸酯化反应的固体酸催化剂，包括如下步骤：

(1)将锆源、结构导向剂、氨水和去离子水混合，室温下搅拌均匀得到溶液a；同时，将锡源和去离子水混合，室温下搅拌均匀得到溶液b；

(2)将溶液b滴加至溶液a中，在一定温度下搅拌形成溶胶-凝胶；

(3)将步骤(2)得到的溶胶-凝胶转入超临界反应釜中进行晶化反应；

(4)将步骤(3)所得晶化产物进行过滤，经洗涤后干燥，再于500℃下焙烧1～3h，即得。

具体地，步骤(1)中，所述的锆源为硝酸锆或醋酸锆，锡源为锡酸钠或氯化亚锡，结构导向剂为四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵或四丁基氢氧化铵。

优选地，步骤(1)中，溶液a中锆源用量以ZrO₂计算，氨水用量以NH₃计算，各原料的用量按摩尔比为ZrO₂:结构导向剂:NH₃:H₂O＝1:(4.5～10.0):(15～20):(50～150)混合，优选ZrO₂:TEAOH:NH₃:H₂O＝1:10:20:150；然后室温下以搅拌速率为50～70r/min搅拌1～3h得到溶液a；锡源用量以SnO₂计算，锡源和去离子水按照摩尔比为SnO₂:H₂O＝1:(30～50)混合，优选SnO₂:H₂O＝1:45；然后室温下以搅拌速率为50～70r/min搅拌1～3h得到溶液b。