[发明专利]一种纳米Pd/C催化剂合成氢化丁腈橡胶的方法

说明书

技术领域

本发明属于精细化工领域，具体涉及一种纳米Pd/C催化剂合成氢化丁腈橡胶的方法。

背景技术

氢化丁腈橡胶（HNBR）是一种高技术、高附加值的新型弹性体，是将丁腈橡胶（NBR）链段上的丁二烯单元进行有选择的加氢制得的，其不可替代的优越性能，广泛用于航空航天、油田、汽车等领域，如用作航天航空用的密封件、减震材料、汽车的油封和传动带、燃油的系统部件、钻井的保持箱和泥浆用的活塞、印刷和纺织用的胶辊等，其运用领域已突破了 NBR 的传统领域，使得氯磺化聚乙烯、氯化聚乙烯等特种橡胶也受到一定的冲击。国内HNBR的供应主要来自中国石油兰州石化公司和国外进口，进口产品主要来自日本瑞翁。随着我国汽车零部件标准越来越高，采用传统的材料CR橡胶制造的V型传动带、齿型带已经不能满足材料强力高、模量大、热稳定性好的要求等，这些特殊领域的需求将进一步加大对氢化丁腈橡胶的需求量。预计到2020年HNBR的需求量较目前有更大幅度的提高。

有关 HNBR 的主要合成方法有 NBR 乳液加氢法、NBR 溶液加氢法和丙烯腈–乙烯共聚法。其中丙烯腈–乙烯共聚法制备 HNBR 时，共聚反应中丙烯腈与乙烯单体的反应速率差异很大（γAN=0. 04；γE=0. 8），由于相差悬殊导致组分控制比较难，且聚合产物中的支链和凝胶质量分数高，制品强度低，加工性能差，目前尚处于小试研究阶段。NBR乳液加氢法是指将催化剂和添加剂直接加入到NBR的胶乳中制备HNBR方法，目前已报道的有水合肼氢化NBR胶乳法和水溶性 Wilkinson 催化剂乳液加氢法。NBR溶液加氢法是目前国内外工业化采用的主要生产方法，其过程首先将NBR粉碎，溶于适宜溶剂，在高温、高压反应器中，其中催化剂是合成 HNBR 的关键。其中，NBR溶液加氢法是最高效、环保、简洁的方法，国内外主要使用铑基催化剂和均相催化来合成氢化丁腈橡胶，但不能从根本上解决合成氢化丁腈橡胶成本高、反应条件苛刻、纯度差、收率底、转化不完全等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米Pd/C催化剂合成氢化丁腈橡胶的方法。该发明方法反应定向选择氢化 C＝C，而对 C≡N 不加氢，克服了合成氢化丁腈橡胶成本高、反应条件苛刻、纯度差、收率底、转化不完全等问题；且具有工艺简洁、高效、环保等特性。

为了达到以上目的，本发明的技术方案设计如下：

一种纳米Pd/C催化剂合成氢化丁腈橡胶的方法，其特征在于，以NBR为原料，Pd/C为催化剂，加入溶剂，在高压反应釜中催化加氢合成HNBR。

一种纳米Pd/C催化剂合成氢化丁腈橡胶的方法，其特征在于，Pd/C催化剂中Pd的负载量为 1～10wt%，优选2～5wt%。

一种纳米Pd/C催化剂合成氢化丁腈橡胶的方法，其特征在于，NBR与Pd/C催化剂的质量比是1 : 0.001～1。

一种纳米Pd/C催化剂合成氢化丁腈橡胶的方法，其特征在于，溶剂可以是异丙醇、苯、甲苯、二甲苯、环己烷、四氢呋喃中的一种或两种，NBR与溶剂的质量比1 : 5～100。

一种纳米Pd/C催化剂合成氢化丁腈橡胶的方法，其特征在于，在高压反应釜中反应压力为2～8MPa，反应温度为30～150℃，反应时间为3～10h。

反应方程式如下：

本发明有益效果：

1、本发明使用自主开发的3wt% Pd/C催化剂，在合成氢化丁腈橡胶过程中易分离、回收、再生。

2、本发明一种纳米Pd/C催化剂合成氢化丁腈橡胶的方法，反应条件相对温和，反应溶剂可重复使用，环保高效，HNBR的氢化率达 99.5%。

附图说明

图1 氢化丁腈橡胶的¹³C NMR 谱图；

图2 氢化丁腈橡胶的 ¹H NMR 谱图；

图3 氢化丁腈橡胶样品的红外表征图。

具体实施方式

为了阐明本发明技术的先进性和创新点，使本发明技术特点更加易于明白了解，特结合具体实例作进一步的说明。

以下实施例中采用核磁共振和红外光谱对氢化丁腈橡胶进行检测。其中图1、图2和图3为实施例5的检测结果图。

本发明采用的Pd/C催化剂为按照公开号CN 101966455 B的中国专利《一种由附着沉淀工艺制备高选择性钯炭催化剂的方法》制得的催化剂，制备方法如下：

（一）、活性炭微孔内表面的修饰处理