杂化树状聚合物负载双金属纳米粒子催化剂及其制备方法
氢化丁腈橡胶具有良好耐油性能(对燃料油、润滑油、芳香系溶剂耐抗性良好); 并且由于其高度饱和的结构,使其具良好的耐热性能,优良的耐化学腐蚀性能(对氟利昂、 酸、碱的具有良好的抗耐性),优异的耐臭氧性能,较高的抗压缩永久变形性能;同时氢化 丁腈橡胶还具有高强度,高撕裂性能、耐磨性能优异等特点,是综合性能极为出色的橡胶之 一。氢化丁腈橡胶(HNBR)是由丁腈橡胶进行特殊加氢处理而得到的一种高度饱和的弹性 体,可以通过催化丁腈橡胶(NBR)链段上的丁二烯单元所制得。HNBR不仅具有NBR的弹性, 而且还具有更优异的抗热氧化降解性能,并且显著提高了 NBR的拉伸强度、伸长率、耐磨损 性和硬度等机械性能。由于HNBR具有优异的物理和化学性能,因此广泛应用于汽车、油井 油田和航空航天等重要的领域。现有的工业化生产氢化NBR方法有乳液加氢法和溶液加氢法。乳液加氢法主要有 催化加氢法与氢化母体法。催化加氢法需使用贵金属,如Rh、Ru和Pd,该方法具有氢化度 高、选择性好和简化工序等优点,但是也存在着催化剂难以回收的缺点;氢化母体法则无需 贵金属,使用的氢化体系为水合肼/过氧化氢/硼酸,该方法操作简单,但易在未被氢化的 双键上发生交联副反应,从而导致加工成型困难。溶液加氢法是目前NBR氢化的最主要技 术路线,所用加氢催化剂有非均相和均相之分。非均相催化剂具有加氢后催化剂与氢化产 物的溶液容易发生分离以及后处理简单的优点,但也存在着催化活性相对较低、催化剂用 量大和加氢反应条件苛刻的缺点,该类催化剂主要为负载于碳黑、二氧化硅和硫酸钡等上 面的金属Pd ;均相催化剂具有加氢活性高及用量少的优点,缺点是产物中催化剂的脱出与 回收较困难,该类催化剂主要包括Wilkinson催化剂,如三(三苯基膦)氯化铑。
本文的目的在于针对现有技术问题,发明了 一种高选择性、高催化活性、高性价比、易分离回收和循环使用的杂化树状聚合物负载双金属纳米粒子催化剂及其制备方法。技术方案如下:
1)将含溴丙基十五元三烯氮杂环(MAC)与聚丙烯亚胺(Gn1PPLn 1 = 2, 3,4, 5)的 摩尔比按7:1〜80:1加入反应器中,然后加入乙腈和无水碳酸钾;升温至KKTC〜IKTC反 应12h〜26h ;所述聚丙烯亚胺为第2, 3,4,和5代树枝状聚丙烯亚胺;
2)反应完毕,过滤除掉固体粉末,过滤时用四氢呋喃清洗固体粉末,得到滤液,将 滤液减压蒸馏得油状液体,用硅胶柱对油状液体层析,洗脱液为体积比为3:7〜5:7的乙酸 乙酯和石油醚;
3)减压蒸馏除去洗脱液,干燥后得到产物Gn1PPI-M ;ηι = 2, 3,4, 5 ;
4)在N2保护下,将Gn1PPI-M加入到反应瓶中;在室温下,加入四氢呋喃、三氯化铑 和三氯化钌溶液并搅拌反应24h-26h ;然后加入NaBH4溶液,在室温下继续搅拌lh-2h ;所述 三氯化铑和三氯化钌的摩尔比为30:70〜70:30 ;
5)向步骤4)所得反应物中滴加盐酸溶液至反应体系的pH为7〜8,即可得不同 代数杂化树状聚丙烯亚胺负载钌铑双金属纳米粒子催化剂(Gn 1-M(Rulcltl_xRhx) DTNs);
与传统技术相比,本技术具有如下优势: 1、本方法制备的Gn1 - M (Ruiqq _xRhx) DTNs催化剂对NBR的催化具有优异的活性,当 催化剂用量为〇. 35wt %时,可以使NBR的氢化度最高达到99%以上。2、本方法制备的Gn1 - M (Ruiqq _xRhx) DTNs催化剂对NBR的氢化具有高选择性,氢化 过程中对碳碳双键具有优异的催化氢化作用,而对腈基则不会催化氢化。 3、本方法制备的Gn1 -M (Ruito _xRhx) DTNs催化剂具有可回收和循环使用的优点。当 DTNs催化剂循环使用3次以后,依然可使HNBR的氢化度达到90%以上。