[发明专利]4-甲基-5-乙烯基噻唑基聚合离子液体制备及应用

权利要求书

1.一种4-甲基-5-乙烯基噻唑基聚合化球状离子液体催化剂，其特征在于：其结构式如下：

其中：R^-选自硫酸氢根离子或三氟甲烷磺酸根离子的一种，n为聚合度，取值为n=2500~3000。

2.一种制备如权利要求1所述的4-甲基-5-乙烯基噻唑基聚合化球状离子液体催化剂的方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）内鎓盐的合成：以1,3-丙烷磺酸内酯、乙酸乙酯和4-甲基-5-乙烯基噻唑为原料，反应制得内鎓盐；

（2）离子液体单体的合成：将步骤（1）所得的内鎓盐与Brønsted酸反应，得到离子液体单体；

（3）聚合化球状离子液体的合成：将步骤（2）制得的离子液体单体、二乙烯基苯和3-(甲基丙基酰氧基)丙基三甲氧基硅烷修饰的Fe₃O₄超声分散于溶剂中，加入引发剂，加热聚合制得聚合化球状离子液体。

3.根据权利要求2所述的制备4-甲基-5-乙烯基噻唑基聚合化球状离子液体催化剂的方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）内鎓盐的合成：在冰水浴条件下，将0.05~0.1 mol 1,3-丙烷磺酸内酯溶于50~300mL乙酸乙酯中，然后往内逐滴滴加0.05~0.1 mol 4-甲基-5-乙烯基噻唑，在40~90 ℃下，充分搅拌反应12~48 h，反应停止后，过滤，用乙酸乙酯洗涤固体产物三遍，真空干燥6~12 h得到产物内鎓盐；

（2）离子液体单体的合成：在冰水浴条件下，将步骤（1）所得的内鎓盐溶于100~400 mL去离子水中，充分搅拌下，往内逐滴滴加等摩尔的Brønsted酸，在50~90 ℃，氮气保护下反应8~36 h，反应停止后，旋蒸除去蒸馏水，用乙酸乙酯洗涤至中性，再旋蒸除去乙酸乙酯，真空干燥8~12 h后，得到离子液体单体；

（3）聚合化球状离子液体的合成：将0.01~0.05 mol步骤（2）制得的离子液体单体、0.002~0.04 mol二乙烯基苯和1~12 g 3-(甲基丙基酰氧基)丙基三甲氧基硅烷修饰的Fe₃O₄模板剂纳米颗粒分散于40~200 mL二甲基亚砜中，超声作用15~30 min，再通入氮气除去氧气，充分搅拌下，加入0.05~0.8 g引发剂偶氮二异丁腈，加热至50~80℃，氮气保护下，反应8~24 h，抽滤后，用DMSO洗涤固体产物3~5遍；将固体产物分散于DMSO中，往DMSO分散液中逐滴滴加10~50 mL浓盐酸，并超声作用20~40 min，抽滤除去溶剂，再用DMSO洗涤多次，再真空干燥，得到聚合化球状离子液体。

4.根据权利要求3所述的制备4-甲基-5-乙烯基噻唑基聚合化球状离子液体催化剂的方法，其特征在于：步骤（2）所述的Brønsted酸为硫酸或三氟甲烷磺酸。

5.一种如权利要求1所述的4-甲基-5-乙烯基噻唑基聚合化球状离子液体催化剂在酯化和酯交换反应精馏工艺中的应用，其特征在于：将4-甲基-5-乙烯基噻唑基聚合化球状离子液体做成规整催化填料，装填于反应精馏塔内，用于酯化和酯交换连续反应精馏工艺中。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述规整催化填料是由催化填料单元构成，每个催化填料单元由组件I与组件II构成，组件I与组件II交替、反方向倾斜排放并束成筒状而形成催化填料单元；所述的组件I为内充有4-甲基-5-乙烯基噻唑基聚合化球状离子液体的催化剂布包，组件II为规整波纹填料。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：催化剂布包采用绢丝布、尼龙布或涤纶布缝合制成，布包尺寸为长60 mm~80 mm，宽4 mm~6 mm，布包内填充的4-甲基-5-乙烯基噻唑基聚合化球状离子液体占布包体积70%~90%。