[发明专利]一种环氧开环反应催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种环氧开环反应催化剂及其制备方法，以凹凸棒土为原料，首先对凹凸棒土进行提纯，然后通过官能化修饰将氧化磷腈催化剂修饰在凹凸棒土表面得到环氧开环反应催化剂。本发明的催化剂制备工艺简单，对催化环氧植物油脂、环氧烷烃等化合物的环氧开环反应均有良好的催化活性和催化效率，稳定性好，后处理工艺简单，不会造成产品中重金属离子残留，绿色环保。

技术领域

本发明属于催化剂制备领域，具体涉及一种环氧开环反应催化剂及其制备方法。

背景技术

随着全球工业的高速发展，石油资源的消耗量逐年增加，人类即将面临石油资源日益短缺和原油价格逐步增长的双重考验，寻找优质、廉价的可再生资源作为石油代替品用作为化工原料和燃料是工业存在和发展的关键。植物油是由不饱和脂肪酸和甘油化合而成的化合物，广泛分布于自然界中，其具有良好的生物降解和对环境友好等特性。近年来，以植物油基为原料的材料产业得到了高速的发展，通过对植物油的改性开发了植物油基聚氨酯，植物油基胶粘剂及植物油基润滑油等多种新型材料等，在很多领域逐步替代石油产品,初步实现了产业化。

植物油中由于含有多种活性官能团，非常有利于对其改性而制备功能性的材料，常用的改性方法包括氢化、环氧化、醇解、酯交换、环氧-开环等，其中环氧植物油的开环反应越来越受到重视。传统的开环催化剂一般为无机强酸（硫酸、硝酸、盐酸等）和强碱（KOH，NaOH等），这些催化剂对设备的腐蚀非常严重，而且后处理工艺繁琐，废水排放量大、对环境的污染非常严重。因此，开发高效、绿色的环氧-开环催化剂具有非常重要的意义。

磷腈类催化剂是一类拥有一些自身优异性能的有机催化剂，越来越受到人们的关注。磷腈类催化剂由于拥有很强的亲核性，可用于催化环氧化合物的开环聚合，与工业上应用最广泛的碱金属催化剂相比，磷腈类催化剂具有活性高，所得聚合物不饱和度低等优点。与高活性的双金属催化剂相比，它可以使用小分子的起始剂，并能用环氧乙烷封端等优势。但是由于其是有机催化剂，具有均相催化剂难分离，后处理工艺繁琐、回收困难的通病。因此能将其固载在具有较高比表面积的催化剂载体上，催化剂的分离所面临的问题就将迎刃而解了。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种环氧开环反应催化剂及其制备方法。所制备的催化剂用于催化环氧植物油脂、环氧烷烃等化合物的环氧开环反应均有良好的催化活性和催化效率，稳定性好，后处理工艺简单，不会造成产品中重金属离子残留，绿色环保。

为实现上述目的，本发明采用的技术解决方案是：该环氧开环反应催化剂具有如下结构通式：

其中：ATP为凹凸棒土，R为C1-C5的烃基

上述环氧开环反应催化剂的制备方法包括以下步骤：

（1）凹凸棒土的提纯

将20g凹凸棒土置于烧杯中，加入200mL0.5-1mol/L的无机酸溶液，室温下搅拌0.5-1h，继而超声20min后静置沉降，倾析出上层悬浮液，离心沉降，固体用去离子水洗涤至中性，固体在100℃温度下烘干得到提纯后的凹凸棒土。

（2）催化剂的制备

在氮气保护下，将50 mL 1mol/L氨基磷腈四氢呋喃溶液于三口烧瓶中搅拌并保持温度为-20℃，缓慢滴加三氯氧磷，之后逐渐升温回流反应2-6h，冷却至室温过滤除掉沉淀，将滤液、20g经过提纯的凹凸棒土置于三口烧瓶中并在氮气条件下保持充分搅拌，升温至70℃反应24 h。反应完毕后，冷却至室温，离心沉降，固体用无水乙醇洗涤3次，所得固体在60℃下真空干燥，得到环氧开环反应催化剂。

所述的凹凸棒土为盱眙鑫源科技有限公司的高纯粉体粘土XY1500。

所述的无机酸为盐酸、硫酸或硝酸等。

所述氨基磷腈和三氯氧磷的物质的量之比为4-5:1。