[发明专利]一种多功能催化剂及产氢加氢合成氢化丁腈橡胶的方法

说明书

本发明涉及一种多功能催化剂及产氢加氢合成氢化丁腈橡胶的方法。所述多功能催化剂由氧化石墨烯、对苯二胺、铂族金属制成；所述铂族金属选自Ru、Rh、Pd中的一种。利用本发明所提供的多功能催化剂，在原位产生氢气的同时对不饱和橡胶催化加氢，工艺简单，操作安全，绿色环保，成本低廉，另外在原位催化加氢制备出较高加氢度的同时又能够使催化剂回收在利用，因此开创了在无外加氢气条件下制备氢化弹性体橡胶的新方法。

技术领域

本发明涉及不饱和橡胶氢化改性领域，具体涉及一种多功能催化剂及产氢加氢合成氢化丁腈橡胶的方法。

背景技术

氢化丁腈是一种综合性能优异的特种弹性体。通常通过在外加氢气条件下对NBR催化加氢得到。氢化后的丁腈橡胶在保留优异耐油性能的同时,又具有非常好的耐热性,耐臭氧,耐磨性和拉伸强度,其应用领域已经突破了的传统领域,在汽车工业及油田钻探航空航天等领域应用广泛。

目前的NBR加氢方法主要使采用溶液加氢，无论是均相加氢还是非均相加氢，都是在催化剂存在下，在外加氢气作用下，对NBR加氢得到的。CN104592423A利用胶体钯作为催化剂，成功合成了加氢度90％的氢化丁腈橡胶；CN107308985A公开了一种二氧化硅负载贵金属型的非均相催化剂，在外加氢气作用下对丁腈橡胶加氢在达到较高的加氢度的同时还能进行回收利用。

低碳醇以及低碳酸类均具有活泼的氢源，在催化剂作用下，可产生活泼氢。如果能利用其活泼氢，原位催化加氢，制备HNBR则是一种在无氢条件下原位产氢直接加氢制备HNBR的创新方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多功能催化剂，以及一种在无外加氢气的条件下原位产氢直接加氢制备HNBR的新方法。

本发明技术方案如下：

一种多功能催化剂，由氧化石墨烯(GO)、对苯二胺(P-Phenylenediamine，下文简称PDA)、铂族金属制成，形成铂族金属离子-PDA/GO；所述铂族金属选自Ru、Rh、Pd中的一种或几种；优选Ru。

优选地，所述氧化石墨烯(GO)、对苯二胺(PDA)和铂族金属离子的质量比为100：(100-600)：(1-20)；更优选为100：(200-400)：(5-15)；进一步优选为100:200:10。

在上述比例下，所制备得到的多功能催化剂具有粒径小，金属分布均匀，高效催化的优点。

本发明所述的多功能催化剂，所述铂族金属优选以氯化物的形式提供；当所述铂族金属为Ru，所述PDA/GO与RuCl₂的质量比例为(50-100)：(20-40)；更优选为100:20。以氯化物形式提供，在制备时金属溶解迅速，所得产物具备金属粒子粒径分布均一，催化活性高优势。

所述铂族金属离子的粒径为2-10nm。符合上述粒径有不易团聚，活性位点多优点。

所述多功能催化剂的粒径为15-100um。

所述多功能催化剂中，优选地，所述PDA/GO的粒径为2um-200um。

本发明还提供上述铂族金属-PDA/GO多功能催化剂的制备方法，包括以下步骤：

将铂族金属氯化物溶于盐酸溶液中，超声溶解均匀后加入PDA/GO复合材料，50-100℃下搅拌12-24h，后加入硼氢化钠水溶液，在35-50℃下反应40-60min，即得铂族金属-PDA/GO多功能催化剂。

优选地，所述硼氢化钠水溶液的浓度为1-2mol/l，加入量为所述PDA/GO复合材料的5-10％。

所述PDA/GO复合材料可由现有技术方法制成，例如浸渍法和水热法，微波法，在此提供一种较为优选的制备方法，所述PDA/GO复合材料以如下方法制备得到：