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权 利 要 求 书 一种含硫钯 /炭催化剂的制备方法, 其特征在于, 将钯负载到活性炭上, 制得钯 /炭催化剂; 将所述钯 /炭催化剂与溶剂混合制成浆料; 将硫化物加入到所述浆料中, 在预定温度下搅拌; 过滤, 制得所述含硫钯 /炭催化剂。 根据权利要求 1所述的制备方法, 其特征在于, 在将所述将硫化物加入到浆料 的步骤中, 所述硫化物的加入量与钯 /炭催化剂负载的钯的摩尔比为 0.1-10: 1。 根据权利要求 2所述的制备方法, 其特征在于, 所述硫化物的加入量与钯 /炭催 化剂负载的钯的摩尔比为 0.1-1 : 1。 根据权利要求 1-3中任一项所述的制备方法, 其特征在于, 所述硫化物选自由 硫醇、 硫醚、 烷基二硫醚、 噻吩、 硫化氢、 硫化铵、 硫氢化铵、 碱金属的硫化 物以及碱金属的硫氢化物组成的组中的一种或多种。 根据权利要求 1-3中任一项所述的制备方法, 其特征在于, 所述硫化物选自由 甲基硫醇、 乙基硫醇、 甲基硫醚、 乙基硫醚、 二苯基硫醚、 二甲基二硫醚、 噻 吩、硫化氢、 硫化铵、硫氢化铵、硫化钠、 硫氢化钾组成的组中的一种或多种。 根据权利要求 5所述的制备方法, 其特征在于, 所述硫化物为二苯基硫醚或者 二甲基二硫醚。 根据权利要求 1所述的制备方法, 其特征在于, 所述溶剂为甲醇、 乙醇、 丙酮、 甲基异丁基酮或水。 根据权利要求 1所述的制备方法, 其特征在于, 所述钯 /炭催化中的活性炭粒度 为 50〜1000目, 比表面积为 600〜1800 m2/g, 钯的负载量为 0.5〜10 wt%。 根据权利要求 1-8中任一项所述制备方法制得的含硫钯 /炭催化剂。 一种对苯二胺类防老剂的制备方法, 以对氨基二苯胺和脂肪酮为原料制备所述 对苯二胺类防老剂, 其特征在于, 反应体系中加入权利要求 9 所述的含硫钯 / 炭催化剂作为催化剂。 11. 根据权利要求 10所述的制备方法,其特征在于,所述催化剂按照以下用量加入 到所述反应体系中:所述含硫钯 /炭催化剂所负载的钯质量为所述对氨基二苯胺 质量的 0.01-1 wt%。 12. 根据权利要求 10所述的制备方法, 其特征在于, 所述制备方法包括以下步骤: 在搅拌条件下, 以对氨基二苯胺和脂肪酮为原料, 直接将所述含硫钯 /炭催 化剂加入到反应体系并通入预定量氢气,液相加氢合成所述对苯二胺类防老剂。 13. 根据权利要求 10所述的制备方法, 其特征在于, 所述制备方法包括以下步骤: 在搅拌条件下, 以对氨基二苯胺和脂肪酮为原料,加入质子酸或者活性炭, 在温度为 120〜150 °C的条件下, 脱水缩合成中间产物; 将所述钯 /炭催化剂加入到所述中间产物和溶剂形成的反应体系中,并通入 预定量氢气, 液相加氢合成所述对苯二胺类防老剂。 |
此加氢还原烷基化反应也可由两步反应完成 。第一步: RT培司与 MIBK脱水缩合生成 亚胺, 第二步: 生成的亚胺经催化还原反应, 生成产物 4020, 反应方程式如下:
在此反应中, 第一步可以在质子酸催化剂或者没有催化剂下 自发进行; 第二步反 应需要加氢催化剂的作用, 且对催化剂的选择性具有较高的要求。 在加氢还原烷基化制备对苯二胺类橡胶防老剂 的反应中, 存在的主要副反应为原 料加氢生成对应的醇、 原料或者产物的氢解、 苯环加氢以及过高反应温度导致生成的 焦油等, 因此催化剂良好的活性、 选择性和套用性能是关系合成得到的对苯二胺 类橡 胶防老剂的品质和成本的关键。 目前, 工业上应用于对苯二胺类橡胶防老剂合成的催 化剂有铜系催化剂和铂 /炭催 化剂。 专利 CN 200610161327.2公开了一种用于还原烷基化制备 4020的 Cu-Zn/Al 2 0 3 催化剂的制备方法。 铜系催化剂虽然价格较便宜, 但催化剂的选择性不理想, 大量的 MIBK被加氢还原成对应的醇 MIBA,反应后 MIBA占 MIBK与 MIBA总量的 9.3〜97.4 %, 这造成了原料的浪费及成本的提高。 另外, 传统的铂 /炭催化剂中金属铂的价格非 常昂贵, 大批量地应用到工业中会大幅增加产品的成本 。 钯是一种常用加氢催化剂, 广泛应用于硝基、 羰基、 碳碳双键、 碳氮双键等基团 的加氢还原反应, 但钯催化剂用于还原烷基化制备 4020 时存在原料与产物发生 C-N 键氢解副反应严重而导致目标产物选择性差的 缺点。 目前还没有以 Pd为催化剂活性组分应用于高转化率、高选择 制备对苯二胺类橡 胶防老剂的报道, 其根本原因是没有解决好采用 Pd催化剂后对 C-N键的氢解副反应 的控制。 发明内容 为了解决现有铜系催化剂选择性不理想, 而铂 /炭催化剂价格昂贵的问题, 本发明 提供了一种含硫钯 /炭催化剂, 该含硫钯 /炭催化剂的制备方法及其应用。 本发明提供的含硫钯 /炭催化剂的制备方法, 包括以下步骤: 将钯负载到活性炭上, 制得钯 /炭催化剂; 将上述钯 /炭催化剂与溶剂混合制成浆料; 将硫化物加入到上述浆料中, 预定温度下充分搅拌; 过滤, 制得含硫钯 /炭催化剂。 优选地, 在上述将硫化物加入到浆料的步骤中, 硫化物的加入量与钯 /炭催化剂负 载的钯的摩尔比为 0.1-10:1 ; 更优选地, 硫化物的加入量与钯 /炭催化剂负载的钯的摩 尔比为 0.1-1:1。 优选地, 此制备过程中采用的硫化物可以选自由硫醇、 硫醚、 烷基二硫醚、 噻吩、 硫化氢、 硫化铵、 硫氢化铵、 碱金属的硫化物以及碱金属的硫氢化物组成的 组中的一 种或多种。 更优选地, 上述硫化物选自由甲基硫醇、 乙基硫醇、 甲基硫醚、 乙基硫醚、 二苯 基硫醚、 二甲基二硫醚、 噻吩、 硫化氢、 硫化铵、 硫氢化铵、 硫化钠、 硫氢化钾组成 的组中的一种或多种; 在本发明提供的具体实施方式中, 所采用的硫化物为二苯基硫 醚或者二甲基二硫醚。 在本发明提供的制备方法中, 所采用的溶剂可以是甲醇、 乙醇或丙酮、 甲基异丁 基酮或水。 在本发明提供的制备方法中, 优选地, 所采用的活性炭粒度为 50〜 1000目, 比表 面积为 600〜1800 m 2 /g, 钯的负载量为 0.5〜10 wt%。 本发明的另一目的在于提供一种含硫钯 /炭催化剂,该含硫钯 /炭催化剂由上述方法 制备而成。 本发明的再一目的在于提供一种对苯二胺类橡 胶防老剂的制备方法, 该方法以对 氨基二苯胺和脂肪酮为原料, 并以上述含硫钯 /炭催化剂为催化剂, 制备对苯二胺类化 合物。优选地,含硫钯 /炭催化剂以含硫钯 /炭催化剂所负载的钯质量为对氨基二苯胺质 量的 0.01-1 wt%的质量数加入反应体系中。 优选地, 上述对苯二胺类橡胶防老剂的制备方法包括以 下步骤: 在搅拌条件下, 以对氨基二苯胺和脂肪酮为原料, 直接将上述含硫钯 /炭催化剂加入到反应体系并通入 预定量氢气, 液相加氢合成对苯二胺类橡胶防老剂。 与上述步骤不同, 本发明所提供的对苯二胺类橡胶防老剂的制备 方法可采用以下 步骤实施: 在搅拌条件下, 以对氨基二苯胺和脂肪酮为原料, 以质子酸或者活性炭为 催化剂, 在温度为 120〜150 °C的条件下, 脱水缩合成中间产物; 将钯 /炭催化剂加入 到中间产物和溶剂形成的反应体系中, 并通入预定量氢气, 液相加氢合成所述对苯二 胺类橡胶防老剂。 由本发明提供的制备方法而制成的含硫钯 /炭催化剂具有良好活性、选择性和套用 性能,可用于对苯二胺类橡胶防老剂的制备。 应用到对苯二胺类橡胶防老剂的制备中, 其不但可以提高对苯二胺类橡胶防老剂的产率 、 抑制原料被还原为对应醇, 而且提高 了反应的选择性。 附图说明 图 1示出了本发明所提供的含硫钯 /炭催化剂制备方法流程图。 具体实施方式 以下对本发明的实施例进行详细说明, 但如下实施例和仅是用以理解本发明, 而 不能限制本发明, 本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同 方式实施。 图 1示出了本发明提供的含硫钯 /炭催化剂的制备方法, 包括以下步骤: 将钯负载 到活性炭上, 制得钯 /炭催化剂; 将钯 /炭催化剂与溶剂混合制成浆料; 将硫化物加入到 上述浆料中, 预定温度下充分搅拌; 过滤, 制得含硫钯 /炭催化剂。 通过本发明提供的 制备方法, 首先将钯负载到活性炭上, 然后采用硫化物与负载到活性炭上的钯反应, 使得钯的活性部分被钝化, 从而减少了对苯二胺类橡胶防老剂制备过程中 副产物的减 少。 发明人惊奇地发现, 硫化物很难把负载到活性炭上的金属靶完全转 化成硫化钯, 硫只是在金属钯颗粒的表面上有选择性地吸附 并结合, 而且所形成的钯的硫化物种类 也比较多。 因为上述选择性吸附以及多种钯硫化物的存在 , 使得负载到活性炭上的钯 的活性被部分钝化, 从而解决了原料与产物发生 C-N键氢解副反应严重而导致目标产 物选择性差的问题。 本发明制备过程中提及的 "将钯负载活性炭上的步骤" 为现有技术, 可采用常规 负载方式。 例如, 在本发明提供的具体实施方式中, 采用如下方式制备得到钯 /炭催化 剂: 称取用于制备催化剂的活性炭, 将上述活性炭配制成温度 60-90 !的浆液, 按钯 负载量缓慢滴加 ¾PdCl 4 溶液,充分搅拌均勾;浸渍 0.5-5 h后,调节溶液 pH值至 7.1-9, 并将温度降至室温, 过滤, 滤饼用去离子水洗涤至中性; 再将滤饼于 20〜90 °C下配 置成浆液, 滴加液相还原剂, 进行还原反应后, 过滤制得钯 /炭催化剂。 上述还原步骤 采用的还原剂可以是甲醛、 甲醇、 甲酸、 或者甲酸的碱金属盐或水合肼。 优选地, 在 上述还原反应过程中, 还原剂与钯的摩尔比为 2〜200:1, 优选为 5〜50:1。优选地, 还 原温度为 20〜100 V, 优选为 30〜80 °C。 在上述优选范围内进行还原, 其还原效果 更明显, 负载到活性炭上的钯离子可大部分被还原为钯 。 需要说明的是, 本发明制备得到的钯 /炭催化剂中的钯负载量优选控制在 0.5〜10 wt%, 更优选为 l〜5 wt%。 因为钯的负载量对后续的反应起到一定的影响 , 如果钯的 负载量较小, 则对苯二胺类橡胶防老剂就需要较长的时间, 不利于工业上生产; 如果 钯的负载量较大, 则可能产物的立体选择性会受到一定的影响。 但不在此范围内的含 硫钯 /炭催化剂也同样能提高对苯二胺类橡胶防老 的产率、 抑制原料被还原为对应 醇, 提高选择性。 可利用现有技术对钯的负载量进行精确测量, 例如, 在中国国家标准 GB/T
23518-2009中就提供了一种测定钯炭催化剂中 负载量的标准方法。 优选地, 本发明所采用的活性炭的粒度为 50〜1000目, 优选为 80〜500目; 比表 面积为 600〜 1800 m 2 /g, 优选为 1000〜 1500 m 2 /g。 在此粒度和比表面积下, 钯在活性 炭的负载更加容易, 负载的钯量分布比较均勾。 完成钯 /炭催化剂的制备后, 将钯 /炭催化剂与溶剂混合制成浆料, 在这一步骤中, 主要是将钯 /炭催化剂制成浆料。 这里采用的溶剂优选为具有一定极性的溶剂, 因为在 此环境中钯 /炭催化剂分散度较好。 例如, 本发明提供的具体实施方式采用的溶剂可以 是醇类、 酮类或水, 例如, 甲醇、 乙醇或丙酮、 甲基异丁基酮、 异丙醇、 叔丁醇、 二 异戊基 (甲)酮、 辛酮或水。 从上述可采用的溶剂可以看出, 本发明制备方法所使用的 溶剂非常广泛, 而不需要在特别的溶剂中进行, 而且所用溶剂价格低廉, 非常适于工 业生产。 另外,在将钯 /炭催化剂与溶剂混合制成浆料的步骤中,钯 /炭催化剂与溶剂的体积 比优选控制在 1 :5-1000, 优选为 10〜400: 1。 如果溶剂量太小, 难以形成浆料, 如果 溶剂量太大, 浪费能源, 而且还存在后续溶剂处理问题。 本发明的一个关键步骤为硫化处理步骤, 经过该步骤后可制得含硫钯 /炭催化剂。 此硫化处理步骤包括: 制得上述浆料后, 将硫化物加入到上述浆料中, 并在预定温度 下充分搅拌。 经过此步骤后, 硫化物与钯 /炭催化剂负载的钯充分反应, 使得部分钯得 到钝化, 降低了钯断裂原料或产物中的 C-N键, 形成大量副产物的风险。 优选地, 硫 化物的加入量与钯 /炭催化剂负载的钯的摩尔比为 0.1-10: 1。 更优选地, 该硫化物的加 入量与钯 /炭催化剂负载的钯的摩尔比为 0.1-1 : 1。在上述优选范围内, 硫化后的活性炭 表现出良好的催化性能, 对氢解副反应的控制比较良好。 当然从本发明所提供的具体 实施例中可以看出,不在此优选范围内的活性 炭也同样表现出对氢解副反应的控制性。 本发明所指的硫化物是指这样一类硫化物:该 硫化剂与金属钯发生吸附配位作用, 以降低金属钯的催化活性; 硫化剂中的硫原子必须拥有孤对电子, 这才能与金属钯发 生配位作用。 因此本发明所采用的硫化剂原则上应该是其中 的硫原子拥有孤对电子的 硫化物即可。 优选地, 硫化物选自由硫醇、 硫醚、 烷基二硫醚、 噻吩、 硫化氢、 硫化 铵、 硫氢化铵、 碱金属的硫化物以及碱金属的硫氢化物组成的 组中的一种或多种。 更 优选地, 上述硫化物选自由甲基硫醇、 乙基硫醇、 甲基硫醚、 乙基硫醚、 苯基硫醚、 二甲基二硫醚、 噻吩、 硫化氢、 硫化铵、 硫氢化铵、 硫化钠、 硫氢化钾组成的组中的 一种或多种。 在本发明提供的具体实施方式中, 当硫化物为二苯基硫醚或者二甲基二硫醚时, 所表现出的性能优于其他物质。 上述反应过程中所指的预定温度, 可以是为 20-100°C, 优选为 30〜70 °C。 进一 步, 硫化处理时间大于 10分钟, 优选为 2〜5h。 由此可以看出, 本发明所提供的反应 可以在比较宽泛的温度范围下完成, 而且硫化处理时间非常短,通常只要大于 10分钟 即可完成, 此方法应用到工业上可大幅降低能耗, 从而进一步降低产品成本。 在具体实施方式中,硫化处理步骤的具体过程 为:将还原后的钯 /炭催化剂过滤后, 滤饼用去离子水洗涤至中性, 于 60~110 °C下真空干燥; 然后就可以对其进行硫化处 理了。在硫化处理步骤中,首先将还原后的钯 /炭催化剂与溶剂配制成 20〜100 °C的浆 液, 按照钯与硫化物的摩尔比为 1 : 0.1〜10的比例加入硫化物, 搅拌处理时间大于 10 分钟, 完成硫化步骤。 完成上述硫化步骤后, 可直接过滤滤液, 滤饼干燥后即可制得含硫钯 /炭催化剂。 也可以将滤饼在 30-110°C下真空干燥, 充分除去催化剂中残留的溶剂, 制得含硫钯 / 炭催化剂。 如果硫化过程中的溶剂可引入到对苯二胺类防 老剂的制备过程中, 则不需 要对催化剂进行真空干燥。 本发明提供的含硫钯 /炭催化剂可应用到对苯二胺类橡胶防老剂的 备方法。众所 周知, 对苯二胺类防老剂的合成方法有多种, 包括目前常用的还原烃化法、 酚胺缩合 法、 羟胺还原烃化法以及醌亚胺缩合法, 而本发明所提供的催化剂适于采用还原烃化 法制备对苯二胺类防老剂的反应。 例如, 在 N-(l,3-二甲基丁基) -Ν'-苯基对苯二胺 (6PPD)、 N-异丙基 -Ν'-苯基对苯二胺 (IPPD)、 N-(l,4-二甲基戊基) -Ν'-苯基对苯二胺 ( 7PPD )、 Ν,Ν'-双 (1,4-二甲基戊基)对苯二胺 (77PD )、 N-仲辛基 -Ν'-苯基对苯二胺 (0??0)、 ^-二仲丁基对苯二胺(44?0)、 异戊基-^-苯基对苯二胺(5??0), Ν,Ν'- 双 (1,3-二甲基丁基)对苯二胺 (66PD), 2,4,6-三 -(N-1,4-二甲基戊基 -对苯二胺) -1,3,5-三 嗉( TMPPD )的产品制备中, 均可以采用本发明提供的催化剂。 在还原烃化法中, 又可分为一步法和两步法。 当上述催化剂应用到一步法制备过 程时, 对苯二胺类防老剂的制备方法包括以下步骤: 在搅拌条件下, 以对氨基二苯胺 和脂肪酮为原料, 直接将上述含硫钯 /炭催化剂加入到反应体系并通入预定量氢气 液 相加氢合成对苯二胺类橡胶防老剂。 当上述催化剂应用到两步法制备过程时, 对苯二胺类防老剂的制备方法包括以下 步骤: 在搅拌条件下, 以对氨基二苯胺和脂肪酮为原料, 以质子酸或者活性炭为催化 剂, 在温度为 120〜150 °C的条件下, 脱水缩合成中间产物; 将所述钯 /炭催化剂加入 到所述中间产物和溶剂形成的反应体系中, 并通入预定量氢气, 液相加氢合成所述对 苯二胺类橡胶防老剂。 在本发明提供的具体实施方式中,本发明提供 的催化剂应用到防老剂 4020的制备 中。 一步法具体过程如下: 在搅拌的条件下, 以 RT培司 (4-ADPA) 和过量的甲基异 丁基酮为原料, 以硫化处理的钯 /活性炭为催化剂, 在温度为 90〜240 °C、 氢压为 1〜 5 MPa的条件下, 液相加氢合成所述的橡胶防老剂 4020。 两步法具体过程如下: 在搅 拌的条件下, 以 RT培司和过量的甲基异丁基酮为原料, 以质子酸或者活性炭为催化 剂, 在温度为 120〜150 °C的条件下, 脱水缩合成亚胺; 生成的亚胺以甲基异丁基酮 为溶剂, 以硫化处理的钯 /活性炭为催化剂, 在温度为 90〜220 V、 氢压为 l〜5 MPa 的条件下, 液相加氢合成所述的橡胶防老剂 4020。 优选地, RT培司和 MIBK的摩尔比为 1 : 2〜10,优选为 1 : 2〜6。在此摩尔比下, 反应更加完全, 适于工业上大批量生产。 优选地, 上述催化剂的用量按钯的质量为 RT 培司质量的 0.01〜lwt%, 优选为 0.02〜0.2wt%。 在此优选比例下, 上述反应可完全进行, 而且将催化剂的含量控制在 此优选范围内, 可进一步降低生产制备成本。 优选地, 一步法反应温度优选为 100〜200°C、 氢压优选为 1.5〜3 MPa。 优选地, 两步法的脱水反应温度优选为 120〜140°C ; 加氢反应温度优选为 100〜
200 °C 氢压优选为 1.5〜3 MPa。 以下将通过实施例进一步阐述本发明提供的含 硫钯 /炭催化剂的具体制备方法, 以 及所制得的催化剂应用对苯二胺类防老剂所带 来的有益效果, 但本发明并不限于以下 实施例。 实施例 1 称取 10 g的活性炭, 活性炭的粒度为 100目、 比表面积为 1200 m 2 /g, 将上述活 性炭于 100 ml去离子水中配制成温度 80 的浆液, 缓慢滴加 10 ml的 ¾PdCl 4 溶液 (Pd含量为 0.05 g/ml), 搅拌 2 h; 用 10 wt%的 NaOH溶液调节溶液 pH值至 8, 并将 温度降至室温, 过滤, 滤饼用去离子水洗涤至中性; 再将滤饼于 40 !下配置成浆液, 滴加 2 ml的 85 %水合肼溶液,搅拌 2 h,过滤,滤饼用去离子水洗涤至中性,于 100 V 下真空干燥; 然后对其进行硫化处理, 将其与 100 ml甲醇配制成 40 !的浆液, 滴加 0.1 ml甲硫醇, 搅拌 2 h ; 过滤, 滤饼于 100 °C下真空干燥, 即得经硫化处理的钯 /活 性炭催化剂。 实施例 2 称取 10 g的活性炭, 活性炭的粒度为 200目、 比表面积为 1400 m 2 /g, 将上述活 性炭于 100 ml去离子水中配制成温度 60 V的浆液,缓慢滴加 6 ml的 ¾PdCl 4 溶液 (Pd 含量为 0.05 g/ml), 搅拌 3 h; 用 10 ^%的 NaOH溶液调节溶液 pH值至 8.5, 并将温 度降至室温, 过滤, 滤饼用去离子水洗涤至中性; 再将滤饼于 60 !下配置成浆液, 滴加 10 ml的甲醇, 搅拌 4 h, 过滤, 滤饼用去离子水洗涤至中性, 于 90 下真空干 燥; 然后对其进行硫化处理, 将其与 150 ml乙醇配制成 60 !的浆液, 滴加 0.1 ml二 苯基硫醚, 搅拌 4 h ; 过滤, 滤饼于 80 °C下真空干燥, 即得经硫化处理的钯 /活性炭催 化剂。 实施例 3 称取 10 g的活性炭, 活性炭的粒度为 150目、 比表面积为 1400 m 2 /g, 将上述活 性炭于 100 ml去离子水中配制成温度 60 的浆液, 缓慢滴加 20 ml的 ¾PdCl 4 溶液 (Pd含量为 0.05 g/ml), 搅拌 4 h ; 用 10 wt%的 NaOH溶液调节溶液 pH值至 9, 并将 温度降至室温, 过滤, 滤饼用去离子水洗涤至中性; 再将滤饼于 60 !下配置成浆液, 滴加 35 ml的 40 ^%的甲醛, 搅拌 4 h, 过滤, 滤饼用去离子水洗涤至中性, 于 90 V 下真空干燥; 然后对其进行硫化处理, 将其与 200ml丙酮配制成 60 !的浆液, 滴加 0.8 ml噻吩, 搅拌 4 h ; 过滤, 滤饼于 90 °C下真空干燥, 即得经硫化处理的钯 /活性炭 催化剂。 实施例 4 称取 10 g的活性炭, 活性炭的粒度为 400目、 比表面积为 1600 m 2 /g, 将上述活 性炭于 100 ml去离子水中配制成温度 60 V的浆液,缓慢滴加 4 ml的 ¾PdCl 4 溶液 (Pd 含量为 0.05 g/ml), 搅拌 2 h; 用 10 ^%的 NaOH溶液调节溶液 pH值至 7.5, 并将温 度降至室温, 过滤, 滤饼用去离子水洗涤至中性; 再将滤饼于 30 !下配置成浆液, 滴加 15 ml的 40 ^%的甲酸, 搅拌 4 h, 过滤, 滤饼用去离子水洗涤至中性, 于 90 V 下真空干燥;然后对其进行硫化处理,将其与 50 ml甲基异丁基酮配制成 60 °C的浆液, 滴加 0.1 ml二甲基二硫醚, 搅拌 4 h ; 过滤, 滤饼于 110 °C下真空干燥, 即得经硫化 处理的钯 /活性炭催化剂。 实施例 5 称取 10 g的活性炭, 活性炭的粒度为 300目、 比表面积为 1600 m 2 /g, 将上述活 性炭于 100 ml去离子水中配制成温度 60 的浆液, 缓慢滴加 10 ml的 ¾PdCl 4 溶液 (Pd含量为 0.05g/ml), 搅拌 2 h; 用 10 ^%的 NaOH溶液调节溶液 pH值至 8.5, 并 将温度降至室温, 过滤, 滤饼用去离子水洗涤至中性; 再将滤饼于 30 °C下配置成浆 液, 滴加 3 ml的 85 wt%的水合肼, 搅拌 4 h, 过滤, 滤饼用去离子水洗涤至中性, 于 90 °C下真空干燥; 然后对其进行硫化处理, 将其与 200 ml水配制成 60 !的浆液, 缓 慢鼓泡通入 0.5 L硫化氢气体, 搅拌 4 h ; 过滤, 滤饼于 100 °C下真空干燥, 即得经硫 化处理的钯 /活性炭催化剂。 实施例 6 称取 10 g的活性炭, 活性炭的粒度为 250目、 比表面积为 1600 m 2 /g, 将上述活 性炭于 100 ml去离子水中配制成温度 60 的浆液, 缓慢滴加 10 ml的 ¾PdCl 4 溶液 (Pd含量为 0.05 g/ml), 搅拌 2 h; 用 10 ^%的 NaOH溶液调节溶液 pH值至 8.5, 并 将温度降至室温, 过滤, 滤饼用去离子水洗涤至中性; 再将滤饼于 30 °C下配置成浆 液, 滴加 3 ml的 85 wt%的水合肼, 搅拌 4 h, 过滤, 滤饼用去离子水洗涤至中性, 于 90 °C下真空干燥; 然后对其进行硫化处理, 将其与 200 ml水配制成 60 !的浆液, 滴 加 7 ml的 10 wt%的硫化钠溶液(l.lg/cm 3 ), 搅拌 4 h; 过滤, 滤饼于 100 下真空干 燥, 即得经硫化处理的钯 /活性炭催化剂。 实施例 7-13 实施例 7-实施例 13的制备方法与实施例 1相同,只是所采用的活性炭、钯的负载 量, 硫化物以及硫化物与钯的摩尔比, 以及浆化时所采用的溶剂有所不同, 表 1中详 细记载了上述条件, 制备过程在此就不再赘述。 实施例 14至实施例 26, 是以上述制法制得的钯催化剂用于催化合成的 实施例: 实施例 14 在 500 ml不锈钢高压反应釜中, 加入 0.74 g实施例 1制备的钯催化剂、 73.6 g RT 培司和 200 ml MIBK ; 关闭反应釜, 用氮气置换反应釜内的空气三次, 再用氢气置换 三次; 将温度升至 140 V、 氢压为 2 MPa, 开始搅拌, 搅拌速率 900 r/min, 反应 4 h; 停止反应, 待温度降至室温后, 取出反应液, 过滤除去催化剂, 滤液用气相色谱分析, 结果表明 RT培司转化率 99.5 %、 4020选择性 99.5 %、 MIBK选择性 99.8 %。
实施例 15 在 500 ml不锈钢高压反应釜中, 加入 0.55 g实施例 2制备的钯催化剂、 55.2 g RT 培司和 187 ml MIBK; 关闭反应釜, 用氮气置换反应釜内的空气三次, 再用氢气置换 三次; 将温度升至 160 V、 氢压为 3 MPa, 开始搅拌, 搅拌速率 900 r/min, 反应 5 h; 停止反应, 待温度降至室温后, 取出反应液, 过滤除去催化剂, 滤液用气相色谱分析, 结果表明 RT培司转化率 99.8 %、 4020选择性 98.7 %、 MIBK选择性 99.7 %。
实施例 16 在 500 ml不锈钢高压反应釜中, 加入 0.74 g实施例 3制备的钯催化剂、 73.6 g RT 培司和 150 ml MIBK; 关闭反应釜, 用氮气置换反应釜内的空气三次, 再用氢气置换 三次; 将温度升至 100 V、 氢压为 3 MPa, 开始搅拌, 搅拌速率 900 r/min, 反应 3 h; 停止反应, 待温度降至室温后, 取出反应液, 过滤除去催化剂, 滤液用气相色谱分析, 结果表明 RT培司转化率 99.3 %、 4020选择性 99.5 %、 MIBK选择性 99.9 %。
实施例 17 在 500 ml不锈钢高压反应釜中, 加入 0.55 g实施例 4制备的钯催化剂、 55.2 g RT 培司和 225 ml MIBK; 关闭反应釜, 用氮气置换反应釜内的空气三次, 再用氢气置换 三次; 将温度升至 160 V、 氢压为 l MPa, 开始搅拌, 搅拌速率 900 r/min, 反应 6 h; 停止反应, 待温度降至室温后, 取出反应液, 过滤除去催化剂, 滤液用气相色谱分析, 结果表明 RT培司转化率 99.4 %、 4020选择性 99.4 %、 MIBK选择性 99.6 %。
实施例 18 在 500 ml不锈钢高压反应釜中, 加入 1.5 g实施例 5制备的钯催化剂、 55.2 g RT 培司和 225 ml MIBK; 关闭反应釜, 用氮气置换反应釜内的空气三次, 再用氢气置换 三次; 将温度升至 220 V、氢压为 2.5 MPa, 开始搅拌,搅拌速率 900 r/min, 反应 4 h; 停止反应, 待温度降至室温后, 取出反应液, 过滤除去催化剂, 滤液用气相色谱分析, 结果表明 RT培司转化率 98.9 %、 4020选择性 99.5 %、 MIBK选择性 99.2 %。
实施例 19 在 500 ml装有分水器的圆底烧瓶中, 加入 55.2 g RT培司、 225 ml MIBK禾 B 2 g活 性炭; 在搅拌的条件下, 将反应温度升至 130 V, 进行脱水缩合反应 4 h; 在 500 ml 不锈钢高压反应釜中, 加入缩合反应得到亚胺、 150 ml甲基异丁基酮和 0.55 g实施例 6制备的钯催化剂; 关闭反应釜, 用氮气置换反应釜内的空气三次, 再用氢气置换三 次; 将温度升至 200 V、 氢压为 2 MPa, 开始搅拌, 搅拌速率 900 r/min, 反应 4 h; 停止反应, 待温度降至室温后, 取出反应液, 过滤除去催化剂, 滤液用气相色谱分析, 结果表明 RT培司转化率 99.0 %、 4020选择性 99.6 %、 MIBK选择性 99.1 %。
实施例 20-26 实施例 20-26的具体操作过程与实施例 14-19相同, 不同的是所采用的催化剂, 以及反应过程可以是一步法, 也可以是两步法, 具体条件请见表 2, 操作过程不再赘 述。 实施例 27 (制备 IPPD) 在 500 ml不锈钢高压反应釜中, 加入 0.74 g实施例 1制备的钯催化剂、 92 g RT 培司和 51 ml丙酮; 关闭反应釜, 用氮气置换反应釜内的空气三次, 再用氢气置换三 次; 将温度升至 150°C、 氢压为 3.0Pa, 开始搅拌, 搅拌速率 900 r/min, 反应 4 h; 停 止反应, 待温度降至室温后, 取出反应液, 过滤除去催化剂, 滤液用气相色谱分析, 结果表明 RT培司转化率 99.5 %、 IPPD的选择性 99.6 %、 丙酮选择性 99.8 %。 比较例 1和 2是以未经硫化处理的钯 /炭催化剂用于催化合成 4020的例子: 比较例 1 在 500 ml不锈钢高压反应釜中, 加入 1.5 g负载量为 5%的未经硫化处理的钯 /炭 催化剂、 55.2 g RT培司和 225 ml MIBK ; 关闭反应釜, 用氮气置换反应釜内的空气三 次, 再用氢气置换三次; 将温度升至 160 °C、 氢压为 2.5 MPa, 开始搅拌, 搅拌速率 900 r/min, 反应 4 h; 停止反应, 待温度降至室温后, 取出反应液, 过滤除去催化剂, 滤液用气相色谱分析, 结果表明 RT培司转化率 99.4 %、 4020选择性 81.6 %、 MIBK 选择性 99.1 %。 比较例 2 在 500 ml装有分水器的圆底烧瓶中, 加入 55.2 g RT培司、 225 ml MIBK禾 B 2 g活 性炭; 在搅拌的条件下, 将反应温度升至 130 V, 进行脱水缩合反应 4 h; 在 500 ml 不锈钢高压反应釜中, 加入缩合反应得到亚胺、 150 ml甲基异丁基酮和 0.55 g负载量 为 3%的未经硫化处理的钯催化剂; 关闭反应釜, 用氮气置换反应釜内的空气三次, 再 用氢气置换三次; 将温度升至 180 °C、氢压为 2 MPa, 开始搅拌, 搅拌速率 900 r/min, 反应 4 h ; 停止反应, 待温度降至室温后, 取出反应液, 过滤除去催化剂, 滤液用气相 色谱分析,结果表明 RT培司转化率 99.8 %、4020选择性 75.2 %、MIBK选择性 99.2 %。 表 1 实施例 1-13提供的含硫钯 /炭催化剂
本发明和对比例提供的催化剂对反应的影响
催化剂 反应过 催化剂用量 RT培司转化 4020选择性 MIBK 选 率 择性 实施例 14 实施例 1 一步法 0.05wt% 99.5% 99.5% 99.8% 实施例 15 实施例 2 一步法 0.03wt% 99.8% 99.7% 99.7% 实施例 16 实施例 3 一步法 0.1wt% 99.3% 99.5% 99.9% 实施例 17 实施例 4 两步法 0.02wt% 99.4% 99.8% 99.6% 实施例 18 实施例 5 两步法 0.14wt% 98.9% 99.5% 99.2% 实施例 19 实施例 6 两步法 0.05wt% 99.0% 99.6% 99.1% 实施例 20 实施例 7 一步法 0.2wt% 99.1% 99.4% 99.7% 实施例 21 实施例 8 一步法 0.5wt% 99.4% 99.6% 99.5% 实施例 22 实施例 9 一步法 0.6wt% 98.9% 99.3% 99.7% 实施例 23 实施例 10 一步法 1.00wt% 99.1% 99.3% 99.7% 实施例 24 实施例 11 两步法 0.005wt% 99.3% 99.2% 99.2% 实施例 25 实施例 12 两步法 2.00wt% 99.3% 99.4% 99.8% 实施例 26 实施例 13 两步法 0.8wt% 99.5% 99.2% 99.8% 实施例 27 实施例 1 一步法 0.05wt% 99.5 % 99.6% 99.8% 比较例 1 未经硫化 一步法 0.13wt% 99.4% 81.6% 99.1% 处理的钯 / 炭催化剂
比较例 2 未经硫化 两步法 0.03wt% 99.8% 75.2% 99.2%
处理的钯 /
炭催化剂 本发明与现有技术相比, 其优势体现在:
1 ) 高活性、 高选择性。 本发明采用经硫化处理的钯 /活性炭催化剂, 应用于对苯 二胺类橡胶防老剂的合成。 比如橡胶防老剂 4020的反应, 具有很高的活性和选择性, RT培司的转化率可至 99.8 %、4020的选择性可至 99.5 %、MIBK的选择性大于 99.5 %。
2) 成本低。 本发明催化剂的主要成分为钯, 且钯负载量与铂 /炭催化剂中铂的负 载量相近, 因此该钯 /炭催化剂比传统的铂 /炭催化剂更便宜, 经济效益更高。 以上所述仅为本发明的优选实施例而已, 并不用于限制本发明, 对于本领域的技 术人员来说, 本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内, 所作的 任何修改、 等同替换、 改进等, 均应包含在本发明的保护范围之内。
Next Patent: PROCESS FOR PREPARING POLYSULFONE