[发明专利]一种固体酸及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及涉及固体酸技术领域，具体公开一种固体酸及其制备方法和应用。所述固体酸的制备方法至少包括以下步骤：以氨基化合物、酚类化合物为原料，以醛类化合物为连结剂，在酸性催化剂的条件下进行成环反应，得到六元氮杂环中间体；其中氨基化合物和酚类化合物中至少有一个含有磺酸基；将所述六元氮杂环中间体与固化剂进行开环聚合，得到所述固体酸。本发明实施例制备的固体酸的酸值高，酸性强，且具有优异的热稳定性。

技术领域

本发明涉及固体酸技术领域，尤其涉及一种固体酸及其制备方法和应用。

背景技术

当今社会，能源匮乏和环境污染成为人类不得不面对的问题。节约能源、保护环境和降低成本成为当今绿色化工的热门讨论话题。酸性催化剂在石油化学产品、高分子产品、药品等现代化工生产中起着不可忽视的作用。目前工业生产中使用的大多为硫酸、硝酸等液体酸性催化剂。但该类催化剂在生产过程中需要由碱中和，通过除去中和生成的盐等工序才能分离提纯产物，且此类催化剂难以分离回收再次利用，不符合绿色化学的生产要求。

固体酸催化剂在分离、回收时不需要上述中和等步骤，可以有效避免副产物生成，并且催化剂回收方便可循环利用，因此，发展固体酸催化剂替代液体酸性催化剂成为当前研究的重点和热点。固体酸催化剂的问世是酸催化研究的一大转折，这不仅可以在一定程度上缓解或解决均相反应带来的不可避免的问题，而且可在高达700-800K的温度范围内使用，大大扩大了热力学上可能进行的酸催化反应的应用范围。基于固体酸具有的优势，自40年代以来的半个多世纪里，科研工作者从未间断过为开发新的包括超强酸在内的固体酸的努力。但是，这些固体酸催化剂大多存在热稳定性差、酸性不稳定等缺点，而且失活比较快，限制了其工业化推广和应用。

发明内容

针对现有固体酸催化剂存在热稳定性差、酸性易流失、寿命短等问题，本发明提供一种固体酸的制备方法。

以及，一种固体酸。

以及，一种固体酸的应用。

为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：

一种固体酸的制备方法，所述制备方法至少包括以下步骤：

步骤a、以氨基化合物、酚类化合物为原料，以醛类化合物为连结剂，在酸性催化剂的条件下进行成环反应，得到六元氮杂环中间体；其中氨基化合物和酚类化合物中至少有一个含有磺酸基；

步骤b、将所述六元氮杂环中间体与固化剂进行开环聚合，得到所述固体酸。

相对于现有技术，本发明提供的固体酸的制备方法，具有以下优势：

本发明以酚羟基、氨基和醛类成环形成C、N、O组成的六元氮杂环中间体，由于六元环中N、O原子强电负性，N、O原子带有一定的碱性，可以作为引发阳离子聚合的潜在位点，有利于六元环发生阳离子诱导开环聚合，同时基于开环聚合反应的发生，使得固体酸的酸密度高，酸负载牢固，酸性稳定，并提高热稳定性，避免了酸性流失，提高其使用寿命。

本发明的提供的固体酸的反应式如下，其中R₁代表酚类化合物上的官能团，R₂代表氨基化合物上的官能团，并且R₁和R₂中至少有一个含有-SO₃H，R₃代表氢或醛类化合物上的官能团。

本发明制备的固体酸的固化机理如下所示，其中R⁺Y^-代表固化剂，R₁代表酚类化合物上的官能团，R₂代表氨基化合物上的官能团，并且R₁和R₂中至少有一个含有-SO₃H，R₃代表氢或醛类化合物上的官能团，六元氮杂环中间体在金属氯化物进行开环聚合。