[发明专利]一种穿透性硅酮弹性体/纳米催化剂材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种穿透性硅酮弹性体/纳米催化剂材料及其制备方法，按质量百分比，包括：纳米催化剂为0.01～40％，硅酮聚合物60％～99.99％。将纳米催化剂研磨均匀，与穿透性硅酮弹性体前体充分混合，放入磨具中挤压成型，在空气中放置，即得；或将硅酮弹性体前体放入磨具挤压成型，在空气中聚合反应，得到硅酮弹性体聚合物，然后将纳米催化剂溶液与硅酮弹性体聚合物混合，旋转蒸发，即得。本发明实现了催化剂的循环使用并且不影响反应产率。对于降低生产成本，具有重要的意义。

技术领域

本发明属于催化剂材料及其制备领域，特别涉及一种穿透性硅酮弹性体/纳米催化剂材料及其制备方法。

背景技术

众所周知，金属催化剂对化学反应有着至关重要的作用，但是众多金属催化剂存在着较难回收使用以及较难从产物中分离的特点，导致产物中重金属含量超标，因此负载型催化剂成为科学家研究的重点。

催化剂催化的反应一般具有较高的选择性和催化活性,另外,催化剂还具有反应条件温和、副反应少、易于控制等优点。因此，在有机化学领域受到了广泛而持续的关注。然而,催化剂也有以下显著的缺点:第一，均相催化剂所用的中心金属,多采用一些贵金属,价格昂贵且合成困难；第二，由于在大多数情况下采用的催化剂负载量是1-10mol％，金属催化剂的高成本和回收再利用困难限制了它的使用；第三，在催化剂催化的反应中，痕量金属污染物容易浸出在产品中且较难去除，在对重金属污染物要求比较严格的制药生产中是不能接受的。

然而，由于它具有较高的催化活性，制药工业广泛采用这些均相反应，目前全球药物合成制造工艺中的约25％使用的一种或多种利用均相催化剂。但是，每生产1kg的活性药物成分(API)，将产生25至100kg的废溶剂和金属催化剂以及副产物的废物。

催化剂的固定是解决均相催化剂回收及循环再造的关键，也是科学家研究的方向。催化剂通过物理或者化学方法与固体载体相结合,形成固体负载催化剂。催化剂的固定可以方便得使催化剂与产物分离，易于后处理及纯化,减少废液的产生，并且回收的催化剂仅需要简单处理后就可重新使用，对于一些贵金属催化剂，催化剂固定化之后可以显著降低生产成本。此外，固体负载催化剂稳定性较同类均相催化剂要好很多，更容易实现连续化操作，能在连续反应器中进行催化反应。

目前，催化剂固定化载体分为有机载体和无机载体两大类。常用的无机高分子载体有分子筛、硅胶、Al₂O₃、活性炭、硅藻土等,常用的有机高分子载体有聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚乙二醇(PEG)等。

这些催化剂可制成球粒和球体，其中载体催化剂大部分适用于气相反应器，特别是有机物负载催化剂，它们在液相反应中的反应受到很大限制。一个重要的原因是它们没有较强的机械强度以耐溶液相反应中必需的长时间搅拌。在大多数情况下，它们在反应期间会破碎成细小颗粒。迄今为止，通常使用的液相中的催化剂以非常细的颗粒(Pd/C，Pd/Al₂O₃)使用。这导致许多问题，例如通过过滤难以回收，金属催化剂的浸出和干燥的细颗粒对化学工业产生有害的影响。

本发明找到了一种广泛适用的方法：将纳米或颗粒或纳米溶液通过穿透性硅酮弹性体负载，转化为既具有机械强同时具有良好活性、可回收性的催化剂系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种穿透性硅酮弹性体/纳米催化剂材料及其制备方法，本发明实现了固体催化剂和催化剂溶液能够循环使用，并且减少催化剂在反应溶液中的残留，达到节约经济成本以及减少废弃物污染的目的。

本发明的一种穿透性硅酮弹性体/纳米催化剂材料，按质量百分比，包括：纳米催化剂为0.01～40％，硅酮聚合物60％～99.99％。