[发明专利]一种采用己内酰胺类碱性离子液体作为催化剂制备酚醛树脂的方法

说明书

本发明属于离子液体催化领域，具体涉及一种采用己内酰胺类碱性离子液体作为催化剂制备酚醛树脂的方法。该方法采用酚和甲醛为原料，以己内酰胺类碱性离子液体为催化剂，催化制备酚醛树脂。反应结束后，趁热过滤分离出酚醛树脂小球，滤液水相冷却至10℃以下，离子液体与水自动分相，分离出己内酰胺类离子液体回用。本发明采用的离子液体制备过程简单，价格便宜，作为催化剂效率高，缩合反应时间短，离子液体可以重复使用，制备的酚醛树脂小球表面光滑，球体直径均匀，目标小球直径0.3～0.5mm的产品得率高。

技术领域

本发明属于离子液体催化领域，特别涉及一种采用己内酰胺类碱性离子液体作为催化剂制备酚醛树脂的方法。

背景技术

作为三大热固性树脂之一，酚醛树脂由于原料易得、价格低廉，生产过程简单成熟，制造及加工设备投资少，成型容易，加之固化后的性能可以满足多种使用要求而在工业上得到了广泛的应用。目前，合成酚醛树脂球的工艺都采用传统工艺(秦正勇.酚醛树脂基球形活性炭的制备及应用[D].华东理工大学，2012.)，采用无机酸碱作为催化剂，其合成工艺复杂，耗时较长，缩合反应长达十几个小时，还会产生大量含酸碱废水，对环境造成了一定的污染。

专利CN102862982 A，公开了一种具有狭窄中孔孔径分布球状活性炭的制备方法，具体公开了：配制5-10wt％分散剂的水溶液，得到分散液；将苯酚、甲醛、氢氧化钠和羧基功能化离子液体加入分散液中，搅拌10-60min。然后在搅拌状态下以0.5-2℃/min的速率升温至70-85℃，并在此温度下反应1-3h，即得酚醛树脂球，该方法需要采用氢氧化钠和羧基功能化离子液体作为催化剂催化制备酚醛树脂，且制得的酚醛树脂粒径较小。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的催化剂活性较低、酚醛树脂微球制备过程耗时长、目标小球直径0.3～0.5mm得率低的缺点，提供一种采用碱性离子液体催化制备酚醛树脂小球的方法。本发明的思想是采用酚和甲醛为原料，选择己内酰胺类碱性离子液体为催化剂，在较为温和的条件下，催化合成酚醛树脂小球。

本发明采用己内酰胺类离子液体作为催化剂制备酚醛树脂的方法，具体步骤如下：在四口烧瓶中加入3.5wt％分散剂聚乙烯醇，加热到80℃，再依次加入酚、甲醛和己内酰胺类离子液体催化剂，搅拌加热到60℃～90℃进行缩合反应，缩合反应时间1～4小时，然后再加入4.0wt％六次甲基四胺固化剂，升温至95℃继续搅拌4小时，趁热分离出酚醛树脂小球，滤液冷却至10℃以下，己内酰胺类离子液体与水自动分相，分离出己内酰胺类离子液体回用。

可能是由于己内酰胺类碱性离子液体中的碱性比较弱的羟基具有催化作用，且己内酰胺类基团的大位阻作用，使缩合反应能够比较顺利的进行，从而得到合适粒径的表面光滑的目标小球。

其中，上述酚、甲醛和己内酰胺类离子液体催化剂的摩尔比为1：1.2～1.6:0.01～0.06。

所述酚为：苯酚、间二苯酚、2，4，6-三甲基-苯酚、对甲基苯酚或二甲基苯酚中的一种；

所述己内酰胺类碱性离子液体催化剂，其通式为：

其中，n为1-8的整数，R为H或C₁-C₁₂的烷基。

上述己内酰胺类碱性离子液体催化剂的制备方法，步骤如下：

(1)将己内酰胺类物质与卤代烷烃(摩尔比1.0:0.5～2)溶于乙腈溶剂中，在N₂氛围中合成中间体，然后中间体经乙酸乙酯和乙醚洗去其未反应的溶液，旋转蒸发得到纯度较高的中间体；其中，溶剂质量用量为己内酰胺类物质质量的10％～50％，合成反应温度为70～120℃，合成反应时间为4～12h；