酸性離子交換纖維催化制備聚甲氧基二甲醚的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及化工領域，具體而言，涉及一種酸性離子交換纖維催化制備聚甲氧基 二甲醚的方法。
【背景技術】
[0002] 中國是能源消耗大國，然而中國也是能源尤其是油氣資源相對貧乏的國家，這種 矛盾給中國的能源安全帶來極大的挑戰和隱患。一方面，調整能源結構，另一方面，尋找可 替代能源成為一條重要的緩解能源壓力的道路。
[0003] 聚甲氧基二甲醚作為柴油添加物，可以有效的改善柴油在發動機內的燃燒質量， 提高熱效率，降低污染物排放，被認為是極具應用前景的柴油添加劑。
[0004] 國內外對于合成聚甲氧基二甲醚產品進行了諸多研宄。由于制備聚甲氧基二甲醚 需要在催化劑存在下才能夠進行有效反應，因此，一種合適的催化劑對于制備聚甲氧基二 甲醚有著重要的意義。目前，常見的用于制備聚甲氧基二甲醚的催化劑分為液體催化劑和 固體催化劑兩大類，液體催化劑主要包括酸催化劑如濃硫酸，以及離子液體催化劑，固體催 化劑的代表是分子篩催化劑和陽離子樹脂催化劑。
[0005] 上述催化劑都存在一定的問題，如液體催化劑中的酸催化劑的反應條件劇烈，后 處理比較復雜，能耗高，污染大；離子液體催化劑不易分離，對設備腐蝕性高，價格昂貴等； 分子篩催化劑和陽離子樹脂催化劑的催化效率較低，反復利用率低，成本較高。
[0006] 離子交換纖維（Ion exchange fiber, IEF)是在離子交換樹脂基礎上開發的一種 纖維狀離子交換材料。與陽離子樹脂相比較，離子交換纖維具有化學穩定性高、比表面積 大、應用形式多樣、可再生能力強等優點。
【發明內容】
[0007] 基于上述優點并針對現有催化劑存在的問題，本發明提供了一種酸性離子交換纖 維催化制備聚甲氧基二甲醚的方法，以解決上述問題。
[0008] 本發明是這樣實現的：
[0009] 本申請提供一種酸性離子交換纖維催化制備聚甲氧基二甲醚的方法，所述方法包 括以下步驟：
[0010] a.前處理步驟：將酸性離子交換纖維置于酸溶液中浸泡，然后用去離子水洗至中 性，干燥、自然冷卻至室溫，得待用離子交換纖維；
[0011] b.反應步驟：將所述待用離子交換纖維、三聚甲醛和甲縮醛置于反應容器中，在 保護氣體氛圍下控制反應溫度和保護氣體的壓力進行反應；
[0012] c.后處理步驟：反應完畢后，對反應體系進行固液分離，得預回收離子交換纖維， 將所述預回收離子交換纖維進行洗滌、浸泡、烘干后待用。
[0013] 優選地，所述酸性離子交換纖維的基體纖維選自聚乙烯纖維、聚丙烯纖維、聚氯乙 烯纖維組成的組。
[0014] 進一步優選地，所述酸性離子交換纖維為強酸性或弱酸性陽離子交換纖維。
[0015] 更加優選地，所述酸性離子交換纖維為中空型離子交換纖維。
[0016] 優選地，所述前處理步驟中，在將酸性離子交換纖維置于酸溶液中浸泡之前，先用 有機溶劑浸泡洗滌所述酸性離子交換纖維，然后用去離子水洗滌。
[0017] 進一步優選地，所述酸溶液為鹽酸或硫酸溶液；所述有機溶劑選自甲醇、乙醇或丙 酮。
[0018] 更加優選地，所述前處理步驟中的干燥是在真空條件下進行的，溫度為60-80°C。
[0019] 優選地，所述保護氣體為氮氣。
[0020] 優選地，所述待用離子交換纖維在使用前處理為30-40cm的纖維段。
[0021] 可選地，所述反應溫度為50-140°C，所述保護氣體的壓力為0. 5-2. OMPa。
[0022] 使用本申請提供的一種酸性離子交換纖維催化制備聚甲氧基二甲醚的方法，能夠 帶來以下有益效果中的至少一個：
[0023] 第一，將離子交換纖維作為催化劑制備聚甲氧基二甲醚，提供了制備聚甲氧基二 甲醚的新方法；第二，離子交換纖維作為催化劑，反應效率高、反應條件溫和；第三，離子交 換纖維是固體，相對于液體催化劑其反應后的后處理簡單，無污染環境友好，能耗低；第四， 離子交換纖維易獲得，成本低，經濟效益好；第五，使用過的離子交換纖維經處理后能夠反 復使用，進一步降低成本，保護環境。
【具體實施方式】
[0024] 下面結合實施例對本申請作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具 體實施例僅用于解釋本申請，而非對本申請的限定。
[0025] 首先，先簡單說明本申請使用的離子交換纖維的制備方法。選取聚乙烯、聚丙烯、 聚氯乙烯、氯乙烯-丙烯腈共聚物中的一種作為基材進行基體纖維的制備，這種制備使用 傳統的化學纖維制備方法獲得。特別說明的是，制備基體纖維的原料可以是單一材料也可 以是能夠較好的共混共聚的材料。催化劑使用時，可以是單一基材的離子交換纖維也可以 是多種基材的離子交換纖維一起使用。
[0026] 與通常制備酸性離子交換纖維的方法相同，本申請所用的離子交換纖維優選通過 化學接枝的方法制備。下面以聚丙烯基強酸性陽離子交換纖維的制備為例，介紹其制備方 法：
[0027] L接枝反應
[0028] 聚丙烯纖維為聚丙烯結構的長鏈高分子有機化合物，其結構鏈節單元為飽和碳 氫，不具備任何的活性基團，所以要先通過引發劑在其飽和鏈段上產生活性自由基或離子， 再與所需的單體進行接枝反應。
[0029] 在一定條件下聚丙烯纖維由過氧化苯甲酰引發產生自由基，從而引發苯乙烯單體 聚合在聚丙烯大分子鏈周圍形成側鏈。具體如下所示：
[0030]
【主權項】
1. 一種使用酸性離子交換纖維催化制備聚甲氧基二甲醚的方法，所述方法包括以下步 驟： a. 前處理步驟：將酸性離子交換纖維置于酸溶液中浸泡，然后用去離子水洗至中性， 干燥、自然冷卻至室溫，得待用離子交換纖維； b. 反應步驟：將所述待用離子交換纖維、三聚甲醛和甲縮醛置于反應容器中，在保護 氣體氛圍下控制反應溫度和保護氣體的壓力進行反應； c. 后處理步驟：反應完畢后，對反應體系進行固液分離，得預回收離子交換纖維，將所 述預回收離子交換纖維進行洗滌、浸泡、烘干后待用。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述酸性離子交換纖維的基體纖維選自聚乙烯 纖維、聚丙烯纖維、聚氯乙烯纖維組成的組。
3. 根據權利要求2所述的方法，其中，所述酸性離子交換纖維為強酸性或弱酸性陽離 子交換纖維。
4. 根據權利要求3所述的方法，其中，所述酸性離子交換纖維為中空型離子交換纖維。
5. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述前處理步驟中，在將酸性離子交換纖維置于 酸溶液中浸泡之前，先用有機溶劑浸泡洗滌所述酸性離子交換纖維，然后用去離子水洗滌。
6. 根據權利要求5所述的方法，其中，所述酸溶液為鹽酸或硫酸溶液；所述有機溶劑選 自甲醇、乙醇或丙酮。
7. 根據權利要求6所述的方法，其中，所述前處理步驟中的干燥是在真空條件下進行 的，溫度為60-80 °C。
8. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述保護氣體為氮氣。
9. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述待用離子交換纖維在使用前處理為30-40cm 的纖維段。
10. 根據權利要求1-9任一項所述的方法，其中，所述反應溫度為50-140°C，所述保護 氣體的壓力為〇· 5-2. OMPa。
【專利摘要】本申請提供了一種使用酸性離子交換纖維催化制備聚甲氧基二甲醚的方法，所述方法包括以下步驟：a.前處理步驟：將酸性離子交換纖維置于酸溶液中浸泡，然后用去離子水洗至中性，干燥、自然冷卻至室溫，得待用離子交換纖維；b.反應步驟：將所述待用離子交換纖維、三聚甲醛和甲縮醛置于反應容器中，在保護氣體氛圍下控制反應溫度和反應壓力進行反應；c.后處理步驟：反應完畢后，對反應體系進行固液分離，得預回收離子交換纖維，將所述預回收離子交換纖維進行洗滌、浸泡、烘干后待用。本申請提供的酸性離子交換纖維催化制備聚甲氧基二甲醚的方法，為制備聚甲氧基二甲醚提供了新思路，反應條件溫和，效率高。
【IPC分類】C07C43-30, B01J31-08, C07C41-56
【公開號】CN104610027
【申請號】CN201510103237
【發明人】蔡依進, 盧方亮, 蔡依超, 李宏圖, 楊朔
【申請人】山東辰信新能源有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年3月10日