一种制备萜烯树脂的催化剂及应用

专利2026-05-18  6

本发明涉及一种制备萜烯树脂的催化剂和制备方法,具体涉及一种二元-lewis双酸性低共熔溶剂催化α-蒎烯聚合制备萜烯树脂的方法。


背景技术:

1、α-蒎烯是萜类化合物的重要代表,其来源主要是松节油,含量约为60%。α-蒎烯的聚合反应对于有效利用天然资源和扩宽其使用价值意义重大。在酸性催化剂的作用下,α-蒎烯进行均聚反应生成产物萜烯树脂。萜烯树脂是一类重要的精细化学品,它不仅是一种优良的增粘剂,而且在医药、化妆品、香料、涂料等领域应用广泛。

2、最早制备萜烯树脂所用的催化剂有硫酸、金属(铝、锌、铁、锆)的氯化物、复合催化剂(alcl3/bf3、alcl3/zn(ch3coo)2)等,这些催化剂存在不能回收,设备易腐蚀等缺陷。在随后的发展中,分子筛催化剂、杂多酸催化剂、离子液体催化剂也应用到α-蒎烯聚合反应制备萜烯树脂。于世涛等(林产化学与工业,2003,23,28-32)应用分子筛催化剂alcl3/zr-mcm-41得到软化点为103.5℃的萜烯树脂,但因其孔径的大小和形状对催化反应的高选择性限制了其使用范围。liu等(reaction kinetics mechanisms&catalysis,2011,104,125-137)以硅钨酸(siw12)为催化剂得到数均分子量(mn)为600的萜烯树脂产物,但该类催化剂难以回收利用且稳定性较差。liu等(biomass bioenergy,2013,57,238-242)以离子液体[etococh2-mim]cl-alcl3为催化剂催化α-蒎烯聚合,萜烯树脂产率和软化点分别达到52%和115℃。离子液体作为一种新型的催化剂具有一些不错的优势,例如,具有低饱和蒸气压、高热稳定性、不易燃、低熔点、结构可设计等优点。但是,离子液体往往存在制备成本高、毒性高、制备过程复杂及纯化困难等缺点。

3、低共熔溶剂(des)是由两种或三种物质通过简单混合后,以分子间氢键形式结合而成的熔融混合物,具有原材料价廉易得、合成步骤简单、生物降解性高、原子利用率100%及易于大规模制备等优点。另外,值得关注的是des的结构可设计性,其结构可根据需要,通过氢键供体和氢键受体的自由结合进行设计,进而得到适用于不同反应的催化剂或溶剂。


技术实现思路

1、本发明是为了解决现有萜烯树脂制备中,纯酸或复合催化剂回收困难、非纯酸催化剂制备复杂、成本高和稳定性差等缺点,开发出一种催化剂制备简单、稳定性高、催化活性高、成本低廉的制备萜烯树脂的新方法。

2、本发明催化剂制备简单,两种组分直接混合而成,与复合催化剂的最大区别是两种组分通过分子间作用力自组装形成稳定的、粘度较大的均匀溶液,即低共熔溶剂,在反应中兼具溶剂和催化剂的作用,并可简便地与反应产物分离、回收循环使用。相比较离子液体催化剂,该催化剂最突出的优点是制备简单、成本低。

3、本发明提供的催化剂,具有酸和lewis酸两种酸型,通过两种酸型催化中心的协同作用,为α-蒎烯的聚合反应提供了适宜的酸强度,从而提供了高品质(高软化点)的萜烯树脂产品。

4、本发明是通过如下技术实现的:

5、称取1.5~3.5份重量的催化剂,15份重量的α-蒎烯以及15份质量的溶剂甲苯和0.2~1.0份的引发剂三氯化锑在-10~5℃下反应2~5h。静置分层后将产物与催化剂分离。将上层的液体产物水洗至中性后,先经常压蒸馏脱除溶剂甲苯,然后进行减压蒸馏蒸出未反应的α-蒎烯,便得到萜烯树脂产品。下层的催化剂不经过任何处理直接回用。

6、其中催化剂的制备方法为:

7、称取一定摩尔比的三氯化铝和氯代羧酸于50ml三口圆底烧瓶中,在120℃下搅拌反应2~4h,得到的均一透明溶液,即为所需的催化剂。

8、所述的氯代羧酸为2,3-二氯丙酸、3-氯丙酸、三氯乙酸、二氯乙酸中的一种。

9、所述的三氯化铝和氯代羧酸的摩尔比一般为1.6:1~2.4:1。

10、与背景技术相比,本发明具有以下优点:

11、(1)催化剂制备简单,由廉价易得的两个组分直接混合而成,无副产物生成,原子利用率100%,易实现工业化。

12、(2)催化剂具有适宜的酸强度,为α-蒎烯聚合反应提供了合适的酸反应条件,提供了高品质的萜烯树脂产品。

13、(3)催化剂具有良好的结构稳定性。

14、(4)催化剂在萜烯树脂的制备中具有良好的循环使用性能。



技术特征:

1.一种制备萜烯树脂的催化剂,其特征在于:所述的催化剂由三氯化铝和氯代羧酸自组装形成;其中,氯代羧酸为2,3-二氯丙酸、3-氯丙酸、三氯乙酸、二氯乙酸中的一种。

2.根据权利要求1所述的催化剂,其特征在于:称取一定摩尔比的三氯化铝和氯代羧酸于50ml三口圆底烧瓶中,在120℃下搅拌反应2~4h,得到均一透明的溶液,即为所需的催化剂。

3.根据权利要求1和2所述的催化剂,其特征在于:三氯化铝和氯代羧酸的摩尔比为1.6:1~2.4:1。

4.采用如权利要求1~3任一所述催化剂制备萜烯树脂的方法,其特征在于:称取1.5~3.5份重量的催化剂,15份重量的α-蒎烯以及15份质量的溶剂甲苯和0.2~1.0份的引发剂三氯化锑在-10~5℃下反应2~5h,静置分层后将产物与催化剂分离,将上层的液体产物水洗至中性后,先经常压蒸馏脱除溶剂甲苯,然后进行减压蒸馏蒸出未反应的α-蒎烯,便得到萜烯树脂产品。

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:反应完毕后,下层的催化剂不经过任何处理可以直接回用。


技术总结
本发明涉及一种制备萜烯树脂的催化剂和应用。催化剂由三氯化铝和氯代羧酸自组装形成,具有酸和Lewis酸两种酸型催化中心,可为α‑蒎烯的聚合反应提供适宜的酸反应条件,能够提供高品质的萜烯树脂产品。本发明提供的催化剂具有原料成本低廉、合成方法简单、催化活性高及可重复使用等优点,具备工业应用价值。

技术研发人员:于凤丽,纪宁宁,袁冰,解从霞,于世涛
受保护的技术使用者:青岛科技大学
技术研发日:
技术公布日:2024/7/25
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