[发明专利]一种用于制备均苯四甲酸类增塑剂的纳米HZSM-5分子筛及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种用于制备均苯四甲酸类增塑剂的纳米HZSM‑5分子筛及其制备方法与应用，将铝源、氨水、四丙基氢氧化铵、去离子水，按比例混合，室温下搅拌均匀，得到溶液；滴加正硅酸四乙酯后室温下搅拌，形成溶胶‑凝胶；然后转入超临界水热合成釜进行晶化反应；所得样品进行过滤、洗涤，然后干燥，经焙烧后即得。本发明采用超临界水热合成法制备纳米HZSM‑5分子筛，利用超临界水的高溶解性、高扩散性，有利于硅源、铝源、结构导向剂等充分接触，形成大量的晶核，且高度均匀分散，有利于形成晶粒尺寸均一、纳米级、高结晶度、高分散、高产率的分子筛。该纳米HZSM‑5分子筛具有丰富的酸位，作为制备均苯四甲酸类增塑剂所需酯化反应的催化剂具有显著的优势。

技术领域

本发明属于增塑剂合成技术领域，具体涉及一种用于制备均苯四甲酸类增塑剂的纳米HZSM-5分子筛及其制备方法和应用。

背景技术

增塑剂是在材料中起到增加材料柔软性、流动性、可塑性的添加剂，通常用于橡胶、塑料、树脂、建材、涂料等，是世界上产量和消费量最大的塑料助剂之一。传统用增塑剂为邻苯二甲酸酯类增塑剂，主要包括邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯(DOP)、邻苯二甲酸二异壬基酯等。由于其耐迁移和抽出性较差，易对环境、食品、药品等造成污染，现已被限制使用。目前，代替邻苯二甲酸酯类增塑剂的产品有很多，其中，均苯四甲酸类增塑剂具有分子量大、粘度大、闪点高、挥发性低、耐抽出、耐迁移性小的优点，被广泛应用于105℃、125℃级电缆料、汽医用塑料品、车装饰材料、高级纺丝油剂、脉冲低压电力电容器浸渍油、电子化工及高科技军工产品等各个领域，是一种极其有发展前景的功能性增塑剂新品种。均苯四甲酸类增塑剂主要通过均苯四甲酸(简称均酸)或均苯四甲酸二酐(简称均酐)与相应的脂肪醇在固体酸催化剂作用下发生酯化反应制得。

HZSM-5分子筛是一种非常重要的工业分子筛催化材料，在催化裂解、异构化、烷基化、甲醇制烯烃和生物质转化等催化反应中发挥着极其重要的作用。但是，传统的HZSM-5分子筛由于其微孔孔道尺寸较小，限制了反应物/产物分子的扩散传输，产物不能及时扩散而产生积碳，导致其失活；特别是均苯四甲酸类增塑剂所用原料均酸或均酐分子尺寸大于分子筛微孔孔径，无法进入孔道，只能在晶体外表面进行。纳米级HZSM-5分子筛由于具有丰富的外表面，所以有更多暴露的催化活性位点，从而能显著提高分子筛的催化性能。但是，纳米化的分子筛结晶度较差，从而导致其水热稳定性差，且分子筛制备周期长、产率较低，不利于催化反应和工业化生产。

发明内容

发明目的：本发明针对目前纳米HZSM-5分子筛存在结晶度差、制备周期长、产率低的问题，提供一种制备用于制备均苯四甲酸类增塑剂的纳米HZSM-5分子筛的方法，该方法所得分子筛结晶度高、制备周期短、产率高，在均苯四甲酸类增塑剂制备中表现出较高的均酸或均酐转化率、选择性和较长的催化寿命。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种用于制备均苯四甲酸类增塑剂的纳米HZSM-5分子筛的制备方法，包括如下步骤：

(1)将铝源、氨水、四丙基氢氧化铵(TPAOH)、去离子水，按比例混合，室温下搅拌均匀，得到溶液a；

(2)将正硅酸四乙酯(TEOS)滴加至溶液a中，室温下搅拌，形成溶胶-凝胶；

(3)将步骤(2)得到的溶胶-凝胶转入超临界水热合成釜进行晶化反应；

(4)将步骤(3)所得晶化样品进行过滤、洗涤，然后干燥，经焙烧后即得高结晶度纳米HZSM-5分子筛。