[发明专利]环氧琥珀酸催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂，特别是阻垢分散剂聚环氧琥珀酸催化剂的生产方法。

背景技术

聚环氧琥珀酸(钠)是一种优良的环保型水处理阻垢剂，它由顺丁烯二酸酐先后经过水解、环氧化、聚合反应后制得。

早在上世纪50年代末，George和Paul就已经发现了在钨酸钠作催化剂的条件下，过氧化氢可以使马来酸在一定反应条件下生成环氧琥珀酸。具体的反应如下。

马来酸酐     马来酸(盐)           环氧琥珀酸(盐)

Hosoi等人较早对环氧琥珀酸的合成进行了比较系统的研究，给出了比较合适的各个反应条件（包括反应体系的pH值，反应温度，反应时间）的范围，在其最佳的反应条件下，他们的反应收率可以达到95%以上。在各个反应条件中尤其是pH值最为重要：pH值过低会促使环氧琥珀酸进一步发生水解反应生成酒石酸，其反应过程如下；pH值过高，会促使反应体系中的过氧化氢分解，降低环氧化反应的收率，所以，此反应的最佳的pH值被确定为6到10之间。由于采用钨酸盐作催化剂成本较高，Hosoi等人在他们的研究过程中已经考虑到了催化剂的回收利用问题，反应结束后，采用离子交换树脂从反应液中交换出催化剂钨酸钠，进行提纯回收。Sato等人为了抑制反应中的副产物酒石酸的生成，采用乙醇作为溶剂，取得了一定的效果。

国内有人在此方面进行了一些研究工作，南京理工大学吕志芳、董伟等对实验中影响环氧琥珀酸产量的主要因素：反应时间、反应温度、催化剂用量及氢氧化钠用量进行了考察．得到了合成环氧琥珀酸的最佳条件：反应时间1h，反应温度60℃左右，催化剂用量约为马来酐物质的量的1%，氢氧化钠与马来酐物质量比约为2∶1，环氧琥珀酸的收率可达96.8％。

环氧琥珀酸在引发剂的作用下发生聚合反应生成聚环氧琥珀酸(PESA)，反应过程如下。

  聚环氧琥珀酸（PESA）是一种无氮、非磷有机化合物，兼具阻垢缓蚀双重功效，生物降解性能好并适用于高碱、高金属含量水系，是一种绿色水处理化学品。关于以马来酸（顺丁烯二酸）酐为原料，以钨酸钠为主的复合物为催化剂，双氧水为氧化剂，氢氧化钠为引发剂合成聚环氧琥珀酸的工艺研究，国内已有一些公开文献报道，如：

中国石油兰州化工研究中心的梁宝锋;杨岳环氧琥发表了：珀酸及其聚合物的合成研究的文章，刊名: 石化技术与应用，2008年01期，摘要: 先以马来酸酐(MA)为原料，钨酸钠为主的复合物为催化剂，双氧水为氧化剂，NaOH为引发剂，合成出环氧琥珀酸(ESA);然后以Ca(OH)₂为引发剂，进一步聚合成聚环氧琥珀酸(PESA)，并对它们进行了红外光谱表征。通过正交实验确定了ESA和PESA的最佳合成工艺条件。结果表明，ESA的最佳合成工艺条件为:反应温度60℃，n(MA)/n(NaOH)值1.0∶2.0，反应时间约1.5 h，复合催化剂的用量1.0%;PESA合成的最佳合成工艺条件为:反应温度85℃，反应时间约1.5 h，n[Ca(OH)2]/n(MA)值1∶3，Ca(OH)2加入批数为2次;在最佳条件下的ESA，PESA收率分别为95.7%，93.7%。

中国专利公开了，名称为：聚环氧琥珀酸及其盐的制备方法，申请(专利)号: CN03124258.8，申请(专利权)人: 天津大学；主分类号:C07C59/305，主权项：1.一种聚环氧琥珀酸及其盐的制备方法，该方法按顺丁烯二酸酐与水的摩尔比为 1∶4～30，将顺丁烯二酸酐溶解在水中生成顺丁烯二酸，加入氢氧化钠直至pH＝5～7，按 顺丁烯二酸摩尔数的0.1～10％加入钨酸钠，在50～100℃下，连续加入过氧化氢水溶液， 过氧化氢的总加入量是顺丁烯二酸摩尔数的1.0～1.2倍，加入时间30min～6h，同时用氢 氧化钠保持pH＝5～7，生成环氧琥珀酸钠，再加入氢氧化钙和氢氧化钠在80～100℃下 聚合30min～8h，得聚环氧琥珀酸钠盐，或将得聚环氧琥珀酸钠盐酸化可以得到聚环氧 琥珀酸，其特征在于，按环氧琥珀酸钠与氢氧化钙摩尔比为1∶0.01～0.05加入氢氧化钙 为催化剂，同时加入氢氧化钠调节体系的pH＝10～13，得到钙离子含量低的聚环氧琥珀酸钠盐或聚环氧琥珀酸。

但是上述公开文献报道的聚环氧琥珀酸合成工艺研究中，钨酸盐催化剂在体系中没有固定体系，反应一段时间因而容易散失，要不断添加，造成成本较高。

发明内容