[发明专利]聚异丁烯丁二酸酯合成反应负载催化剂的制备及其应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及酯化反应催化剂领域，特别是聚异丁烯丁二酸酯合成反应负载催化剂的制备及其应用方法。 

背景技术

聚异丁烯丁二酸酯无灰分散剂具有很好的抗氧和高温稳定性，在高强度发动机运转中可有效控制大量沉积物的生成，在油品配方中，酯型无灰分散剂和丁二酸亚胺类分散剂复合使用可使油品的高低温性能均较好，可用于中、高档内燃机油。该产品乳化性能高，还可以用于制备油包水型乳化炸药，是国外继丁二酰亚胺型无灰分散剂之后开发的另一新品种无灰剂。

由于聚异丁烯丁二酸酐和多羟基醇类化合物进行酯化反应十分困难，故多采用加入催化剂，提高反应温度，延长反应时间来进行酯化反应。

在已知文献中，聚异丁烯丁二酸酯制备选用的催化剂已有多篇文献报道。在公开的聚异丁烯丁二酸季戊四醇酯合成的美国专利文献（US4234435和US3755169）中，其介绍的合成方法都使用酸性催化剂如苯磺酸、磷酸、硫酸等并需在高温下进行反应。申请人认为，这样会使产品中的胶质化合物增多，影响产品外观和性能；在中国专利文献 （CN1186078A）和论文《润滑油》[1996，11（2）：28-32]中，其介绍的合成方法使用了溶于油的碱性金属催化剂。申请人经过研究发现，使用溶于油的碱性金属催化剂，虽然可以降低产品中胶质含量，改善产品外观及过滤性能。但是该催化剂在反应体系中难于分离，不能循环使用；其合成方法中同时也选用分子筛小球为催化剂，该（分子筛小球）催化剂对反应体系的催化效果比不加催化剂的空白试验还要差一些。在有关聚异丁烯丁二酸山梨醇酯合成的美国专利文献（US3533945）中，其合成方法使用硼酸为酯化反应催化剂。反应后，经过过滤处理，在体系中仍有硼化物在产品中。

目前，工业上多用均相催化体系进行聚异丁烯丁二酸酯这类产品的合成，由于所使用的催化剂从反应体系中分离困难，催化剂不能循环使用，同时单纯用分子筛为催化剂对反应体系没有催化作用。

发明内容

本发明的目的是，针对现有技术存在的不足进行改进，提出和研究一种聚异丁烯丁二酸酯合成反应负载催化剂的制备及其应用方法。聚异丁烯丁二酸酯合成反应负载催化剂的制备方法是一种负载活性组分分布合理、浓度高和选择性好，制备成本低，制备工艺简单的催化剂制备方法。

基于上述构思，本发明的技术解决方案是，采用恒温干燥箱、马弗炉和干燥器，使用化学助剂二甲苯，其特征在于：采用采用浸渍法制备负载催化剂，并将用该催化剂进行非均相催化反应，其步骤包括：

（1）制作分子筛负载路易斯酸型固体催化剂：

将分子筛加入路易斯酸溶液中，在0℃~100 ℃的环境条件下，振荡后浸渍5 h ~30 h，过滤浸渍液，滤出物用去离子水洗涤，直至完全除去其表面的Cl^-，将完全除去了表面的Cl^-的滤出物的固体物置于恒温干燥箱中，干燥至恒重，再将干燥至恒重的滤出物的固体物移入坩埚中，放进马弗炉中，于200℃~900 ℃，煅烧一段时间，取出放入干燥器中冷却至室温，即得到分子筛负载路易斯酸型固体催化剂。

（2）催化反应：以机油为溶剂，在搅拌状态下，取一定量的聚异丁烯丁二酸酐，加入一定量的二甲苯，加热至100℃~110 ℃，再缓慢加入一定量的多羟基醇及步骤（1）中制备的分子筛负载路易斯酸型固体催化剂；加入完毕，将温度升至150℃~160 ℃；聚异丁烯丁二酸酐与多羟基醇在分子筛负载路易斯酸型固体催化剂的作用下进行反应，反应过程中使用分水器进行分水，每隔一段时间取反应液样品测量其酸值，进行反应跟踪，至酸值不变时，停止反应；获取反应物。 

（3）过滤处理：

将步骤（2）获取的反应物进行过滤处理，得到滤出物，用二甲苯洗涤滤出物，回收催化剂，滤液用饱和食盐水萃取，采用将有机层减压蒸馏除去二甲苯，即得到聚异丁烯丁二酸酯。

其特征在于，以机油为溶剂，将聚异丁烯丁二酸酐与多羟基醇融合在一起，在分子筛负载路易斯酸型固体催化剂作用下进行反应，反应温度150 ℃~160 ℃，反应时间5 h。

其特征在于，多羟基醇为季戊四醇、山梨醇和木糖醇中的一种或二种。

其特征在于，分子筛采用Y型分子筛、ZSM-5型分子筛、13X型分子筛、SAPO-34型分子筛和MCM-41型分子筛中的一种。

其特征在于，路易斯酸溶液采用氯化锌溶液、氯化铁溶液、氯化铜溶液、氯化锡溶液、氯化铝溶液中的一种。

其特征在于，步骤（2）中，聚异丁烯丁二酸酐和多羟基醇的物质的量之比为1：1~10。