[发明专利]一种耐高温强酸性离子交换树脂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种离子交换树脂，公开了一种耐高温强酸性离子交换树脂及其制备方法和应用。该离子交换树脂共聚物含有式1所示的含有吸电子基团的磺酸化苯乙烯类结构单元、式2所示的磺酸化二乙烯苯类结构单元，其中，式1中X为吸电子基团；该耐高温强酸性离子交换树脂在异山梨醇的合成应用中，所得的异山梨醇具有较高的纯度和收率，不仅如此，多次重复使用，该耐高温强酸性离子交换树脂的酸量保持稳定，所得的异山梨醇依然具有较高纯度和收率，因此，本发明提供的耐高温强酸性离子交换树脂具有较高的催化活性和热稳定性，特别适于异山梨醇连续化生产。

技术领域

本发明涉及一种离子交换树脂，进一步地说，是涉及一种耐高温强酸性离子交换树脂及其制备方法和应用。

背景技术

异山梨醇作为重要的生物质基衍生化学品，是完全无毒的绿色二元醇，不仅广泛应用于医药、表面活性剂和塑料添加剂等领域，而且在新型聚合物材料领域有着非常重要的意义。

目前文献报道的异山梨醇的合成技术路线主要以山梨醇为原料，以固体酸或液体酸为催化剂，通过催化脱水法合成。液体酸催化生成多种脱水副产物，产物分离复杂、容易腐蚀设备，不利于大规模工业化应用。固体酸主要包括分子筛、离子交换树脂、金属磷酸盐和杂多酸等，由于固体酸脱水催化剂对设备材质要求低、产物分离相对简单和催化剂可回收等优点，因此固体酸催化剂受到关注并有逐渐取代液体酸催化剂的趋势，但固体酸催化剂技术尚不成熟，在高温条件下催化剂寿命和选择性方面存在问题，因此未能大规模工业化。

本发明的发明人通过研究发现，异山梨醇的催化脱水合成中，固体酸催化剂采用强酸性离子交换树脂，在转化率和选择性方面都有不错的表现，但是催化剂寿命有限，特别是在120℃以上反应温度下，磺酸基团容易脱落，酸性下降明显，不能满足异山梨醇生产连续化工艺的要求，导致异山梨醇生产成本较高，产品质量不稳定，因此在工业化应用中受到限制。

发明内容

针对现有技术中强酸性离子交换树脂稳定性较差的技术问题，本发明提供了一种耐高温强酸性离子交换树脂及其制备方法和应用，该耐高温强酸性离子交换树脂在异山梨醇的合成应用中，所得的异山梨醇具有较高的纯度和收率，不仅如此，多次重复使用，该耐高温强酸性离子交换树脂的酸量保持稳定，所得的异山梨醇依然具有较高纯度和收率，因此，本发明提供的耐高温强酸性离子交换树脂具有较高的催化活性和热稳定性，特别适于异山梨醇连续化生产。

本发明的目的之一是提供一种耐高温强酸性离子交换树脂，该离子交换树脂共聚物含有式1所示的含有吸电子基团的磺酸化苯乙烯类结构单元、式2所示的磺酸化二乙烯苯类结构单元，

其中，式1中X为吸电子基团。

根据本发明，以除去磺酸基外的聚合物骨架的总质量为基准，聚合物骨架中式3所示的苯乙烯类结构单元的含量以及式4所示的二乙烯苯类结构单元的含量可在较宽的范围内选择。在本发明一种优选的实施方式中，以除去磺酸基外的聚合物骨架的总质量为基准，聚合物骨架中式3所示的苯乙烯类结构单元的含量为20-60wt％，优选为30-50wt％；式4所示的二乙烯苯类结构单元的含量为40-80wt％，优选为50-70wt％；

根据本发明，优选地，以除去磺酸基外的聚合物骨架的总质量为基准，聚合物骨架中式3所示的苯乙烯类结构单元的含量为20-60wt％，优选为30-50wt％；例如可以为30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％，以及任意两数值以及任意两数值的任意区间。

根据本发明，优选地，以除去磺酸基外的聚合物骨架的总质量为基准，式4所示的二乙烯苯类结构单元的含量为40-80wt％，优选为50-70wt％；例如可以为50wt％、55wt％、60wt％、65wt％、70wt％，以及任意两数值以及任意两数值的任意区间。