聚醚多元醇胺化反应的研究

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端氨基聚醚作为一类功能性化学品,在建筑、化工、医药等多个领域有着重要的应用。近年来聚醚胺这类化学品在全球化学品市场备受青睐,尤其是这类化合物中的脂肪族端氨基聚醚,更是被广泛地应用于环氧树脂固化、聚胺酯(聚脲)工业等多个工业领域。随着我国国民经济的快速发展,以及化工、建材等工业的迅速发展,国内市场对聚醚胺的消费需求越来越大。然而,目前我国市场所需聚醚胺,尤其是脂肪族端氨基聚醚基本需要进口,国内仍无工厂进行工业生产。本论文采用直接催化还原胺化法,对合成端氨基聚醚(商品牌号Jeffamine) D-230的一系列制备条件,催化剂的制备以及优化工艺进行了研究。积累第一手资料,为后续研究人员深入研究提供基础,为以后工业化生产做出探索性研究,填补这一方面的文献空白。本论文以合成(商品牌号Jeffamine)D-230为目标产物,以聚氧丙烯醚(简称ppg,平均分子量250)为原料,与液氨、氢气进行催化还原胺化生成聚醚胺。重点考察了镍基催化剂、钌基催化剂这两种催化剂的制备、工艺条件优化对催化活性的影响。镍基催化剂:采用不同方法制备了(n(Ni):n(Cu):n(Cr)=75:23:2)/γ-Al2O3催化剂,研究了该催化剂在聚醚多元醇胺化反应中的催化性能,考察了催化剂载体、催化剂焙烧温度、还原温度对胺化转化率和选择性的影响,并通过TG、H2-TPR、BET、XRD、SEM等方法对催化剂进行了表征分析。结果表明,催化剂制备方法对反应转化率影响较大,转化率最大差值为32.1%;不同载体和还原温度对催化剂活性影响显著,随着前驱体还原温度逐渐升高,产物转化率明显提高。研究发现采用真空等体积浸渍制备方法,选用γ-Al2O3-1号载体在焙烧温度350℃、还原温度600℃的条件下,产物胺值达305.4mgKOH/g,转化率68.0%,选择性96.5%。钌基催化剂:探索了载体选择、复合载体制备等一系列影响因素,分析了氯离子对催化活性的影响原理。结果表明,载体组分以及结构差异和残存的氯离子对催化剂活性影响最大。适当提高脱氯还原温度,有利于转化率的提高。研究发现采用等体积制备方法,选用自制Al/Mg复合载体、负载量1.5wt%、脱氯还原温度600℃,原料聚醚多元醇转化率57.8%,选择性96.5%,产物色泽为无色,初步解决了催化剂脱落难题。
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