一种樟脑酯化反应用离子交换膜的制备方法与流程

1.本发明涉及化工产品制备的技术领域，更具体地说，尤其涉及一种樟脑酯化反应用离子交换膜的制备方法。


背景技术：

2.现有合成樟脑生产中，会利用催化体系使莰烯与甲酸或冰醋酸发生加成酯化反应，生成有机酸异龙脑酯。所使用的催化体系可以分为均相催化和多相催化两类。均相催化是以液体无机酸为催化剂，如硫酸等，但此类酸酯化的反应存在反应选择性差、副产物多、后续分离困难、易腐蚀设备、并产生大量发含酸废水等问题。多相催化剂是以离子交换树脂、沸石、分子筛等为催化剂，这类催化剂能够提高反应的选择性，减少或避免设备腐蚀及酸性废水的排放，是最理想的酯化方法。
3.现有樟脑酯化反应的离子交换膜一般是使用聚乙烯薄膜制成，其制作过程包括以下步骤：(1)将薄膜放入二乙烯苯中浸泡，使其溶胀后，再放入温水中浸泡固化；(2)将完成固化的薄膜表面水分揩干，用含氯磺酸的二氯乙烷溶液对其进行磺化处理；(3)将完成磺化处理的薄膜放入含碱的热水种水解；(4)将完成水解的薄膜放于二氯乙烷溶液中浸泡，在放于高温浓硫酸磺化；(5)将完成磺化的薄膜逐步用稀硫酸清洗即得。
4.现有樟脑酯化反应的离子交换膜还存在催化剂失活较快、催化反应时间较长的问题，且制膜过程中的磺化反应属于特殊工艺，增加了制备的难度。因此，亟待发明一种能容易且安全的制作出樟脑酯化反应的离子交换膜的方法，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种樟脑酯化反应用离子交换膜的制备方法，利用该方法能更安全的制作出催化效率高的樟脑酯化反应用离子交换膜，具有过程简单、安全、环保的特点。
6.本发明的技术方案如下：
7.一种樟脑酯化反应用离子交换膜的制备方法，包括以下步骤：
8.(1)取基膜并将其固定好放于反应槽内，往反应槽内加入含浸液加热浸泡，将反应槽中的含浸液放出；
9.(2)往反应槽内加入固化液加热浸泡，将反应槽中的固化液放出，将薄膜上下表面及反应槽内擦干；
10.(3)往反应槽中加入膨胀液加热浸泡，将反应槽中的膨胀液放出；
11.(4)往反应槽中加入浓硫酸加热浸泡，冷却后将反应槽中的浓硫酸放出；
12.(5)分多次往反应槽中加入浓度依次降低的硫酸，每次加入硫酸前先将反应槽中的硫酸排空；
13.(6)往反应槽中加入清水清洗，从反应槽中取出薄膜即得。
14.进一步的，所述的步骤(1)中，所选的基膜为聚乙烯薄膜，所述的含浸液为苯乙烯、
二乙烯苯、二甲苯中的一种。
15.进一步的，所述的步骤(1)中，将基膜浸泡在含浸液中时控制反应槽中温度为60～65℃，浸泡至基膜厚度增加140mm后完成。
16.进一步的，所述的步骤(2)中，所加入的固化液为偶氮二异丁腈，将基膜浸泡在固化液中时控制反应槽中温度为68～72℃，浸泡时间为5h。
17.进一步的，所述的步骤(3)中，所加入的膨胀液为二氯乙烷或者蒎烯，将基膜浸泡在膨胀液中时控制反应槽中温度为48～52℃，浸泡至基膜厚度增加20mm后完成。
18.进一步的，所述的步骤(4)中，将基膜浸泡在浓硫酸中时控制反应槽中温度为79～83℃，浸泡8小时后停止加热。
19.进一步的，所述的步骤(5)中，往反应槽中加入2次浓度依次降低的硫酸，2次加入硫酸的浓度依次为25％、15％。
20.进一步的，还包括步骤(7)将薄膜按规格进行裁剪，并湿态保存。
21.与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
22.本发明的一种樟脑酯化反应用离子交换膜的制备方法，通过取基膜并将其固定好放于反应槽内，再对薄膜依次分别加入含浸液、固化液、膨胀液及浓硫酸进行浸泡反应，利用浓度依次降低的硫酸及清水清洗基膜后，即获得樟脑酯化反应用离子交换膜。该方法通过控制好薄膜加入含浸液、固化液和膨胀液进行浸泡反应时的增厚情况、温度及浸泡时间，能够有效增加薄膜的厚度并且使其膨胀效果更好，有效增加了催化剂的接触面积，提高催化效率；再利用浓硫酸对其进行酸化，即可获得催化性能好的离子交换膜，制备过程的制备难度更低、安全系数更高，也不会产生太多的含酸废水，更加环保，其制得的离子交换膜其催化反应时间更短，活性更为持久。
具体实施方式
23.下面结合具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
24.本发明的一种樟脑酯化反应用离子交换膜的制备方法，包括以下步骤：
25.(1)取基膜并将其固定好放于反应槽内，往反应槽内加入含浸液加热浸泡，将反应槽中的含浸液放出。
26.其中，所选的基膜为聚乙烯薄膜，一般将基膜按规格裁剪后再放入反应槽中，裁剪后的基膜需要固定在2个滚筒上，通过滚筒上的紧固棍夹紧固定，卷膜时要求平整固定好，靠滚筒的一侧要求做好标记，基膜的另一侧跨过另一个滚筒的紧固棍固定好，将滚筒固定放置在反应槽中。所述的含浸液为苯乙烯、二乙烯苯、二甲苯中的一种。往反应槽内加入的含浸液浸没基膜高度的三分之二，将基膜浸泡在含浸液中时控制反应槽中温度为60～65℃，浸泡时每隔3～5分钟转动一下滚筒，使其浸泡更充分，将基膜在浸泡时温度即浸泡时间控制。浸泡至基膜厚度为1030～1050mm，即基膜厚度增加140mm后反应完成。放出的含浸液要求装桶放置，存放时要标识好状态。放完含浸液后需要将2个滚筒取出挤干基膜上的含浸液。
27.(2)往反应槽内加入固化液加热浸泡，将反应槽中的固化液放出，将薄膜上下表面及反应槽内擦干。
28.其中，所加入的固化液为偶氮二异丁腈，将基膜浸泡在固化液中时控制反应槽中温度为68～72℃，浸泡时间为5h，浸泡时每隔15分钟转动一下滚筒，使其浸泡更充分。固化液为将固化剂放于温度为70℃的水中溶解获得的溶解液，加入的固化液要求摸过薄膜磨面3cm。要求将反应槽中的固化液放出后，必须要将薄膜上下表面及反应槽内擦干，否则会影响下一步的浸泡效果。
29.(3)往反应槽中加入膨胀液加热浸泡，将反应槽中的膨胀液放出。
30.其中，所加入的膨胀液为二氯乙烷或者蒎烯，将基膜浸泡在膨胀液中时控制反应槽中温度为48～52℃，浸泡时每隔5分钟转动一下滚筒，使其浸泡更加充分。浸泡至基膜厚度增加20mm后完成，将基膜浸泡在这样温度的膨胀液中，能使其浸泡效果最佳。完成浸泡后将膨胀液放出装桶放置，存放时要标识好状态，以备后续处理。
31.(4)往反应槽中加入浓硫酸加热浸泡，冷却后将反应槽中的浓硫酸放出。
32.其中，将基膜浸泡在浓硫酸中时控制反应槽中温度为79～83℃，浸泡8小时后停止加热，将浓硫酸在浸泡过程中保持这样的温度范围，能保证基膜的酸化效果。将浓硫酸放入反应槽时，需要缓慢加入至液面高度至基膜的三分之二位置。浸泡过程中每隔15分钟转动一下滚筒，使其酸化反应更加充分。反应完的浓硫酸放出时需要装桶放置，存放时要标识好状态。
33.(5)分多次往反应槽中加入浓度依次降低的硫酸，每次加入硫酸前先将反应槽中的硫酸排空。
34.其中，往反应槽中加入2次浓度依次降低的硫酸，2次加入硫酸的浓度依次为25％、15％。每次往反应槽中加入硫酸至液面高度为基膜的三分之二，加入后摇动一下滚筒后放出反应槽中的硫酸，所放出的硫酸需要装桶放置，存放时要标识好状态。
35.(6)往反应槽中加入清水清洗，从反应槽中取出薄膜即得。
36.优选的，分2次往反应槽中加入清水清洗，每次加入清水前先将反应槽中的水排空。
37.进一步的，还包括步骤(7)将得到的离子交换膜放于浸膜池中再次清洗，再按规格进行裁剪，湿态保存。
38.本发明的一种樟脑酯化反应用离子交换膜的制备方法通过控制好薄膜加入含浸液、固化液和膨胀液进行浸泡反应时的增厚情况、温度及浸泡时间，能够有效增加薄膜的厚度并且使其膨胀效果更好，有效增加了催化剂的接触面积，提高催化效率；再利用浓硫酸对其进行酸化，即可获得催化性能好的离子交换膜，制备过程的制备难度更低、安全系数更高，也不会产生太多的含酸废水，更加环保。制得的离子交换膜其催化反应时间比现有的离子交换膜的催化反应时间要短15～20％。制得的离子交换膜的活性持久时间相较于现有的离子交换膜的性持久时间要长12～17％，由此可见，本发明的制作方法制得的离子交换膜的性能相较于现有的离子交换膜更优。
39.以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡在本发明的精神和原则范围内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。