[发明专利]一种两性固体催化剂、其制备方法及其用途

说明书

本发明公开了一种两性固体催化剂，包括Fe、Zr、Zn、Si和Ti元素，所述Fe、Zr、Zn的摩尔比分别为0.2～0.5:1.8～2.2:0.8～1.0，所述Si和Ti的摩尔比为0.7～1.5:2.6～3.2。本发明还公开了一种两性固体催化剂的制备方法，称取硝酸铁、硝酸锆、硝酸锌、正硅酸乙酯、钛酸四丁酯参与反应。发明还公开了一种两性固体催化剂的用途，反应原料为油酸和三羟甲基丙烷，催化剂为两性固体催化剂。本发明简单、高效、环保、符合清洁生产要求。

技术领域

本发明涉及一种两性固体催化剂、其制备方法及其用途，属于润滑油合成技术领域。

背景技术

随着地球生态环境的不断恶化以及人类环保意识的不断加强，使用传统矿物基润滑油所带来的环境污染和对人类健康的威胁越来越受到世界各国的重视。其中一些发达国家，如瑞典、德国等已经立法禁止在环境敏感地区，如森林、水源、矿山等地区使用生物降解性能不符合要求的润滑油。在政府强制性要求之下，瑞典几乎所有的伐木企业都使用对环境友好的润滑剂，并禁止在超过7.5kW舷外二冲程发动机上使用矿物基润滑油。而德国则要求所有开放式链锯油必须使用可生物降解型润滑油，这些强制措施直接促使世界各大石油公司争相开展环境友好型绿色润滑油的研发。这些研究直接推动了包括酯类润滑油在内的多种绿色润滑油的发展和应用。其中以三羟甲基丙烷油酸酯为代表的多元醇酯类润滑油因具有良好的润滑性、热稳定性、低温使用性能，较高的粘度和可再生性，以及易于生物降解，发生泄漏也不会对环境造成污染等优点，而被认为是传统矿物基润滑油理想的替代用油。已被广泛应用于喷气发动机、压缩机、车用发动机、精密仪表和金属加工以及纺织油剂、皮革助剂的中间体等诸多领域。

目前，三羟甲基丙烷油酸酯主要采用传统均相酸、碱作为催化剂，如对甲基苯磺酸、磺酸、硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾、乙氧基钠、甲氧基钠、甲醇钠等通过直接酯化或酯交换进行合成。使用这些均相催化剂的好处是反应工艺相对成熟、反应速率较快，产率高，但同时，这些均相酸碱催化剂对设备的腐蚀也较严重，且反应过程中副反应多，产品颜色也比较深，尤其是后期处理常常需要中和、水洗等操作，产生大量的含酸、碱废液，处理不好很容易污染环境，也增加了环保费用和压力。实际上，上述两种反应均相酸催化剂都可以使用，只是在进行酯交换反应时酸催化剂的反应速率过慢，常常需要十几个小时才能完成。而碱催化则只能用于酯交换反应，且反应原料必须经过精制，因为微量的水和游离酸都会发生皂化反应，造成催化剂损失，原料损耗和反应效率下降甚至中止。为了解决均相催化剂带来的各种问题，一些新型催化剂相继被应用到三羟甲基丙烷多元醇酯的合成中。