一種磺酸功能化多孔有機聚合材料及其制備方法與應用技術

本發明專利技術提供了一種磺酸功能化多孔有機聚合材料，由原料1,4

【技術實現步驟摘要】
一種磺酸功能化多孔有機聚合材料及其制備方法與應用


[0001]本專利技術屬于有機聚合材料制備領域，具體地涉及一種磺酸功能化多孔有機聚合材料及其制備方法與應用。

技術介紹

[0002]生物柴油被認為是化石資源的重要替代能源，可以在很大程度上減少碳排放和污染物二氧化硫排放。生物柴油生產過程中主要以木本植物油、動物脂肪和廢棄油脂等非食用油為原料，可以在原料的成本上控制生產成本；但是，使用非食用油面臨的最大問題是酸值較高，因而需要高活性、高穩定性、耐高酸值的催化材料。因此，開發環境友好、對設備無腐蝕的高效多孔有機聚合多相催化材料，在生物柴油生產中表現出更為廣闊的應用前景。

技術實現思路

[0003]本專利技術的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，本專利技術提供了一種能高效實現油脂與甲醇體系轉化生產生物柴油的有機聚合材料。
[0004]本專利技術采用的技術方案為：一種磺酸功能化多孔有機聚合材料，所述有機聚合材料分子結構式如下式：
[0005][0006]其中聚合物連接鏈的分子結構為：
[0007]中的一種；
[0008]其中R為取代烷基，為甲基、乙基、丁基、叔丁基、辛基、十二烷基、雙酚A、十五烷基或十六烷基中的一種。
[0009]進一步地，由原料1,4
?
二溴甲基苯作為聚合物連接鏈、取代苯酚反應，1,3
?
丙磺酰內酯功能化聚合生成。
[0010]一種磺酸功能化多孔有機聚合材料的制備方法，包括以下步驟：
[0011]1,4
?
二溴甲基苯作為聚合物連接鏈與取代苯酚在催化劑條件下，聚合生成羥基功能基取代有機聚合材料；所述羥基功能基取代有機聚合材料在堿性條件下與1,3
?
丙磺酰內酯反應后得到磺酸鈉取代的有機聚合材料；所述磺酸鈉取代的有機聚合材料在酸性條件下發生質子交換，最終得到磺酸功能化多孔有機聚合材料。
[0012]進一步地，所述取代苯酚為以下分子結構中的一種：
[0013][0014]進一步地，所述催化劑為FeCl3。
[0015]進一步地，所述1,4
?
二溴甲基苯與取代苯酚的摩爾比為2：1。
[0016]一種磺酸功能化多孔有機聚合材料的應用，所述磺酸功能化多孔有機聚合材料應用于地溝油與甲醇制備生物柴油的反應中。
[0017]本專利技術獲得的有益效果為：本專利技術通過篩選取代苯酚與溴甲基取代苯等有機分子為多孔有機聚合材料的原料，通過簡單的催化反應實現磺酸功能化多孔有機聚合材料的合成，利用溴甲基取代苯為聚合連接基團，取代酚分子中烷基取代基鏈長的不同，調節聚合材料具有兩親性，具有親油脂和甲醇性能，可以高效實現油脂與甲醇體系轉化生產生物柴油。
[0018]本專利技術中：1)不同碳鏈長度苯酚，包括甲基、乙基、丁基、叔丁基、辛基、十二烷基、十五烷基或十六烷基，與溴甲基取代苯，包括1,4
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二溴甲基苯、1,3,5
?
三溴甲基苯、4,4'
?
二溴甲基聯苯、三
?
4'
?
溴甲基苯，在催化劑三氯化鐵作用下，聚合合成不同碳鏈長度調控的羥基功能化有機聚合材料，繼而與1,3
?
丙磺酰內酯反應后，經過離子交換，最終獲得磺酸功能化有機聚合材料；2)利用溴甲基取代苯和不同碳鏈長度苯酚調控聚合材料的微觀結構，包括比表面積、孔結構，磺酸中心分布及強度；3)將催化材料應用到油脂與短鏈醇的酯交換，以及高級脂肪酸與短鏈醇反應制備生物柴油。
附圖說明
[0019]圖1為本專利技術磺酸功能化多孔有機聚合材料合成路線圖；
[0020]圖2為本專利技術聚合材料E前體的FT
?
IR圖；
[0021]圖3為本專利技術聚合材料E的FT
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IR圖；
[0022]圖4為本專利技術聚合材料E的XPS全元素圖；
[0023]圖5為本專利技術聚合材料E的C1s XPS圖；
[0024]圖6為本專利技術聚合材料E的O1s XPS圖；
[0025]圖7為本專利技術聚合材料E的S2p XPS圖；
[0026]圖8為本專利技術聚合材料E的
13
C
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NMR圖；
[0027]圖9為本專利技術聚合材料E前體SEM圖(1μm)；
[0028]圖10為本專利技術聚合材料E前體SEM圖(10μm)；
[0029]圖11為本專利技術聚合材料E的SEM圖(1μm)；
[0030]圖12為本專利技術聚合材料E的SEM圖(10μm)。
具體實施方式
[0031]下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。
[0032]本申請以二溴甲基取代苯(三溴甲基苯基苯)作為聚合材料連接骨架，通過催化條件下付
?
克烷基化反應與不同碳鏈長度烷基取代苯酚發生親電取代反應，獲得由烷基基團調節極性的羥基功能化有機聚合材料，通過后改性方法將羥基進行催化活性位點改造，合成磺酸功能化多孔有機聚合材料。合成路線如圖1所示。將合成的聚合材料作為制備生物柴油的催化劑。
[0033]具體實施時：
[0034]取代苯酚可以是以下分子結構：
[0035][0036]具體合成步驟如下：
[0037]材料A合成；250mL三口燒瓶中，加入1,4
?
溴甲基苯(8mmol，2.112g)、對叔丁基苯酚(4mmol，0.6g)、FeCl3(12mmol，1.96g)，向三口瓶中加入90mL二氯乙烷后，加上冷凝管，并在回流條件下反應24h。反應完成后，冷卻至室溫，將混合物轉移至砂芯漏斗中、抽濾，并使用甲醇洗滌，真空干燥，得到棕黃色固體1.56g。取棕色固體1g分散于20mL無水乙醇中，依次加入100mgNaOH和1mL1,3
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丙磺酰內酯，回流條件下反應24h，抽濾、洗滌、干燥。將此固體分散于3mol/L的乙醇
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鹽酸20mL溶液中，室溫置換24h后，過濾、干燥得到磺酸功能化多孔有機聚合材料，得1.12g棕黃色固體。
[0038]材料B合成；250mL三口燒瓶中，加入1,4
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溴甲基苯(8mmol，2.112g)、對丁基苯酚(4mmol，0.6g)、FeCl3(12mmol，1.96g)，向三口瓶中加入90mL二氯乙烷后，加上冷凝管，并在回流條件下反應24h。反應完成后，冷卻至室溫，將混合物轉移至砂芯漏斗中、抽濾，并使用甲醇洗滌，真空干燥，得到棕黃色固體1.42g。取棕色固體1g分散于20mL無水乙醇中，依次加入100mgNaOH和1mL1,3
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丙磺酰內酯，回流條件下反應24h，抽濾、洗滌、干燥。將此固體分散于3mol/L的乙醇
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鹽酸20mL溶液中，室溫置換24h后，過濾、干燥得到磺酸功能化多孔有機聚本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種磺酸功能化多孔有機聚合材料，其特征在于：所述有機聚合材料分子結構式如下式：其中聚合物連接鏈的分子結構為：中的一種；其中R為取代烷基，為甲基、乙基、丁基、叔丁基、辛基、十二烷基、雙酚A、十五烷基或十六烷基中的一種。2.根據權利要求1所述一種磺酸功能化多孔有機聚合材料，其特征在于：由原料1,4
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二溴甲基苯作為聚合物連接鏈與取代苯酚反應，1,3
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丙磺酰內酯功能化聚合生成。3.如權利要求1或2所述一種磺酸功能化多孔有機聚合材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：1,4
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二溴甲基苯作為聚合物連接鏈與取代苯酚在催化劑條件下，聚合生成羥基功能基取代有機聚合材料；所述羥基功能基取代有機聚合材料在堿性條件下與1,3<...

【專利技術屬性】
技術研發人員：韓志彬，常濤，韓晗，馬志波，
申請(專利權)人：河北隆海生物能源股份有限公司，
類型：發明
國別省市：