[发明专利]一种饱和加氢Pd催化剂的制备及其催化聚苯乙烯加氢的方法

说明书

（一）技术领域

本发明涉及催化加氢技术领域，特别涉及一种饱和加氢Pd催化剂的制备及其催化聚苯乙烯加氢的方法。

（二）背景技术

聚苯乙烯(PS)是由苯乙稀聚合而成的树脂，是五大通用热塑性合成树脂之一。由于PS存在耐热、耐紫外光性能差，性脆易断裂等缺点，目前PS的应用仅限于低端产品，如食品包装、玩具、衣架、泡沫塑料和某些消费性电子产品。然而即使在这些领域，PS仍可能逐渐被更廉价的的原料聚丙稀所取代。聚苯乙烯加氢后可得到物理性质(玻璃化温度、透明度、耐热、耐氧化以及耐紫外性能等)显著改善的聚环己基乙烯或氢化聚苯乙烯(PCHE)，这种高透明度的材料在电子信息、交通运输、航空航天、光学材料等高端领域具有广阔的应用前景和重要的经济意义。

现在PS加氢还处于实验室研究阶段，活性组分主要是钯和铂，有关载体的研究也已经有大量报道，但是尚有诸多问题需要解决：（1）催化剂载体包括无孔材料、介孔材料和大孔材料，无孔和大孔材料极低的比表面积(10-20m²/g)使单位质量催化剂具有极低的加氢活性位数量，为保证加氢活性就必须大幅提高催化剂的用量，从而使加氢成本上升。另外还会减小催化剂的粒度，从而加大催化剂和聚合物溶液分离的难度；（2）采用高比面积的催化剂载体则必然会降低催化剂的孔径，有可能使聚合物分子在催化剂孔道中的扩散受到限制，加氢仅仅发生在催化剂的外表面，而载体丰富的内表面没有发挥作用。如何权衡催化剂的孔径和比表面积，以制备出具有理想加氢活性的负载型PS非均相加氢催化剂，成为研究的重点和难点。

具有超大介孔和三维贯穿孔道体系的氧化硅球形介孔泡沫材料(MCF)为高分子扩散提供了较为理想的传质通道，这种拥有高比表面积和较大孔体积的介孔材料在涉及高分子的领域(如药物载体、酶固定及吸附分离等)有着广泛的研究，为提高PS的加氢转化率带来了希望。

（三）发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种步骤简单、PS加氢转化率大幅提高的饱和加氢Pd催化剂的制备及其催化聚苯乙烯加氢的方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种饱和加氢Pd催化剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）制备载体：以非离子型表面活性剂三嵌段共聚物P123(EO₂₀PO₇₀EO₂₀)为模板剂，正硅酸乙酯(TEOS)为硅源，1,3,5-三甲基苯(TMB)、氟化铵(NH₄F)为扩孔剂，在酸性条件下通过水热法合成，50-130℃下干燥2-20h，然后在300-800℃下焙烧2-8h，得到粉末状MCF材料；

（2）制备浸渍液：按照钯为粉末状MCF材料的1.0-8.0wt%计算钯金属盐的质量，将钯金属盐溶解，制取浸渍液；

（3）制备催化剂：将粉末状MCF材料在浸渍液中浸渍10-48h，然后在40-120℃下干燥12-40h，最后在200-700℃下焙烧2-7h，成型过筛得到催化剂产品。

本发明的更有技术方案为：

步骤（1）中，水热法合成温度为80-170℃，粉末状MCF材料的孔径为18-64nm，窗口大小为10-35nm。

步骤（2）中，钯金属盐为氯化钯或醋酸钯，溶解钯金属盐的溶剂为去离子水、丙酮、浓度不高于5.0wt%盐酸溶液和浓度不高于5.0wt%硝酸溶液中的一种。

步骤（3）中，粉末状MCF材料浸渍后先在低温下干燥，再加热干燥；催化剂产品的粒径为20-60目。

根据上述方法得到的催化剂催化聚苯乙烯加氢的方法，以装填在焙烧还原装置中的0.5-5mL催化剂进行还原，还原条件为：还原温度为50-180℃，还原气体体积为催化剂体积的100-900倍，还原气体中氢气的体积含量为20-80%，还原时间为1-6h。

优选的是：

初始氢压为2-10MPa，温度为50-220℃，PS溶剂溶度为0.1-3.5wt%，催化剂和PS的质量比为1:2，溶剂为体积比为1:1-8的四氢呋喃与环己烷的混合溶剂。

还原后的催化剂快速转移到间歇式反应釜，防治催化剂再次被氧化。