[发明专利]一种合成2,2,4-三甲基戊二醇双异丁酸酯酯化的弱酸催化剂

说明书

本发明公开了一种合成2,2,4‑三甲基‑1,3‑戊二醇双异丁酸酯酯化的弱酸催化剂及其制备方法，其中以改性凹凸棒石与钒酸铵复合制备弱酸性固体催化剂。本发明方法催化剂制备流程简单、成本低、催化剂具有活性和选择性高、易回收、可重复利用等优点，克服了使用浓硫酸与超强固体酸作为催化剂时设备腐蚀严重、产品杂质较多，产生大量废液及环境污染等缺点，工业化前景很好。

技术领域

本发明涉及工业催化剂技术领域，具体涉及一种2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯酯化反应催化剂及其制备方法。

技术背景

有机酯类广泛应用于溶剂、增塑剂、树脂、涂料、香料、化妆品、医药和表面活性剂等有机合成工业。酯化反应是化工生产中的重要部分，是合成原料和中间体的重要途径，是很多生活和生产用品的主要来源。酯化反应一般是应用酸催化剂。随着人类对环境的要求越来越高，传统的液体酸催化剂，由于容易腐蚀设备，产出大量的工业废水，对环境造成了严重的破坏等缺点，因此逐渐被环保型催化剂所取代。

Hino等于1979年首次成功合成SO₄^2-/ZrO₂固体超强酸，它的酸性强度可以达到100％硫酸的一万倍。与传统的硫酸催化剂相比，固体酸的催化活性高、与反应物异相容易分离等优点。但固体超强酸酸性强，对设备有腐蚀、酯化反应副产物多等缺点，其应用难以工业化。如CN 1759933A描述了以大孔型成品硅胶经扩孔、沉淀、中和等方法制备固体酸催化剂用于酯化反应中活性和选择性较差，且制备过程复杂。CN 101703940 A描述水热法制备一种 SO₄^2-/TiO₂-SiO₂固体酸，以有机钛酯与有机硅脂等为原料，后续处理困难，且酯化反应转化率和选择性不高。催化剂制备费用大，因此难以工业化。CN 102259008 A描述无溶剂干磨法制备固体酸催化剂，采用研磨氧化锆与硫酸铵，该方法制备固体酸催化剂方法简单，但是固体酸分散性差、稳定性差、分散不均匀及酯化反应效果差。

为解决上述问题，本发明采用改性凹凸棒石复合钒材料制备弱酸性固体催化剂来解决十二碳醇酯与异丁酸的酯化反应的转化率与选择性的问题。

发明内容

本发明的目的：针对上述存在的问题，本发明提供一种2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯酯化反应催化剂及其制备方法和用途。使用该方法制备的催化剂催化活性和选择性达到了固体超强酸和液体酸的水平。

一种2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯酯化反应催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)改性凹凸棒石制备

将10g凹凸棒石放入圆底烧瓶内，加入100～200mL的1～5mol/L的酸溶液，50～90℃水浴搅拌10～24h，过滤洗涤；

(2)钒复合改性凹凸棒石催化剂制备

将改性凹凸棒石加入到去离子水中，向烧杯中缓慢加入钒酸铵水溶液，50～90℃水浴搅拌10～24h，烘干、焙烧。

进一步地，步骤(1)中凹凸棒石改性使用的酸为盐酸、硫酸、硝酸或醋酸。

进一步地，步骤(2)中钒占改性凹凸棒石的比例为5％～30％。

进一步地，进一步地，水浴温度为70℃，水浴时间为24h；烘干温度为85℃；焙烧温度为500℃，焙烧时间为3h。

进一步地，钒占改性凹凸棒石质量的10％。

本发明还提供了采用上述方法制备得到的钒复合改性凹凸棒石催化剂。。

本发明还提供了采用上述钒复合改性凹凸棒石催化剂用于合成2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯的用途。