磁性纳米贵金属催化剂及其制备方法、制备氢化丁腈橡胶的方法、氢化丁腈橡胶及其应用与流程

本发明涉及不饱和共聚物加氢领域，具体地，涉及一种磁性纳米贵金属催化剂及其制备方法、制备氢化丁腈橡胶的方法、氢化丁腈橡胶及其应用。

背景技术：

1、氢化丁腈橡胶拥有良好的耐磨、耐低温(-40℃)、耐氧化、耐臭氧和热稳定性等性能，可用于制造汽车燃油系统的零部件、油田防喷器、核电站的密封件和印染胶辊等，目前主要通过丁腈橡胶氢化改性制得。

2、目前市场上绝大部分氢化丁腈产品采用均相溶液加氢法来生产，采用的均相催化剂价格昂贵、稳定性差，因其以分子形式分散在聚合物溶液中，催化剂和加氢产物分离困难，催化剂若残留在橡胶产品中，会严重影响其老化性能，以上因素极大制约着氢化丁腈的量产和广泛应用。与均相溶液加氢相比，非均相溶液加氢体系中，催化剂和加氢产物分离容易，能有效地避免贵金属在加氢产物中的残留，具有较好的工业前景。

3、非均相溶液加氢催化剂一般是采用浸渍、沉积沉淀、还原沉淀、络合剂移除等方法将贵金属负载在二氧化硅、炭黑、二氧化钛等载体上制备而来的。催化剂颗粒粒径越小，与反应物的接触面积越大，催化效率会越高，但催化剂颗粒过小时易发生团聚且反应结束后催化剂分离回收困难。采用常规的负载方法贵金属在载体上并不牢固，循环使用时会损失一部分，不利于节约资源，降低成本。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术的存在催化剂循环使用时活性组分易脱落、分离困难的问题，提供一种磁性纳米贵金属催化剂及其制备方法、制备氢化丁腈橡胶的方法、氢化丁腈橡胶及其应用，该磁性纳米贵金属催化剂包含载体和负载于载体表面的金属组分，并且该载体含有包覆层包覆的磁性纳米颗粒，且载体表面接枝有功能基团，具有较高的催化活性并且易于分离。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种磁性纳米贵金属催化剂，其特征在于，所述磁性纳米贵金属催化剂包含载体和负载于载体表面的贵金属组分；

3、所述载体包含基体和包覆层；

4、其中，所述基体为磁性纳米颗粒，所述包覆层为sio2；

5、所述载体的表面接枝有功能基团；

6、其中，所述磁性纳米贵金属催化剂的平均粒径为30-100nm；

7、所述磁性纳米贵金属催化剂用于丁腈橡胶加氢反应。

8、本发明第二方面提供一种制备磁性纳米贵金属催化剂的方法，其特征在于，所述方法包括：

9、s1、利用包覆剂对磁性纳米颗粒进行包覆，得到磁性复合纳米颗粒；

10、s2、在溶剂存在下，将所述磁性复合纳米颗粒、偶联剂、功能化合物进行反应，得到功能型磁性复合纳米颗粒；

11、s3、将所述功能型磁性复合纳米颗粒与金属源进行接触，得到磁性纳米贵金属催化剂。

12、本发明第三方面提供一种制备氢化丁腈橡胶的方法，其特征在于，所述方法包括：将丁腈橡胶胶液、磁性纳米贵金属催化剂以及膦配体接触，进行加氢反应，得到氢化丁腈橡胶胶液；

13、其中，所述磁性纳米贵金属催化剂为本发明第一方面提供的磁性纳米贵金属催化剂或本发明第二方面提供的方法制备得到的磁性纳米贵金属催化剂；

14、所述磁性纳米贵金属催化剂中贵金属元素的含量为丁腈橡胶干胶的0.008-0.03wt％。

15、本发明第四方面提供一种本发明第三方面提供的方法制备得到的氢化丁腈橡胶，其特征在于，所述磁性纳米贵金属催化剂使用1次时，氢化丁腈橡胶的加氢度不小于80％。

16、根据本发明的一种实施方式，所述磁性纳米贵金属催化剂使用10次时，氢化丁腈橡胶的加氢度不小于80％。

17、第五方面提供一种本发明第四方面所述的氢化丁腈橡胶在航空航天、油田、交通运输和深海至少一种领域中的应用。

18、通过上述技术方案，本发明提供的磁性纳米贵金属催化剂及其制备方法、制备氢化丁腈橡胶的方法、氢化丁腈橡胶及其应用获得以下技术效果：贵金属组分通过与功能基团进行络合反应而被吸附，在循环使用过程中不会造成金属组分的流失，具有优异的循环使用稳定性，并且加氢活性较高。

19、进一步地，由于所述磁性纳米贵金属催化剂中包覆有磁性纳米颗粒，通过磁分离即可将所述磁性纳米贵金属催化剂从反应体系中分离。

技术特征：

1.一种磁性纳米贵金属催化剂，其特征在于，所述磁性纳米贵金属催化剂包含载体和负载于载体表面的贵金属组分；

2.根据权利要求1所述的磁性纳米贵金属催化剂，其中，所述磁性纳米贵金属催化剂的饱和磁化强度为5-30emu/g，优选5-20emu/g；

3.根据权利要求1或2所述的磁性纳米贵金属催化剂，其中，所述功能基团选自巯基、硫脲基、氨基、羧基、酯基、羟基、羰基、酰胺基、磷酸基和醚基中的至少一种；

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的磁性纳米贵金属催化剂，其中，以所述磁性纳米贵金属催化剂的总重量为基准，所述贵金属组分的含量为0.5-4wt％，优选为2-4wt％；

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的磁性纳米贵金属催化剂，其中，所述磁性纳米贵金属催化剂用于丁腈橡胶加氢时，循环使用10次后，丁腈橡胶的加氢度不小于80％，优选不小于90％。

6.一种制备磁性纳米贵金属催化剂的方法，其特征在于，所述方法包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述磁性纳米颗粒通过化学共沉淀法、水热法、微乳法和溶胶-凝胶法中的至少一种方法制得；

8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述包覆剂选自正硅酸乙酯和/或正硅酸甲酯；

9.一种制备氢化丁腈橡胶的方法，其特征在于，所述方法包括：将丁腈橡胶胶液、磁性纳米贵金属催化剂以及膦配体接触，进行加氢反应，得到氢化丁腈橡胶胶液；

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述丁腈橡胶胶液的固含量为1-15wt％，优选为3-10wt％；

11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述加氢反应的条件包括：压力为1-10mpa，优选为3-8mpa；温度为70-150℃，优选为80-150℃；反应时间为1-18h，优选为4-12h。

12.一种权利要求9-11中任意一项所述的方法制备得到的氢化丁腈橡胶，其特征在于，所述磁性纳米贵金属催化剂使用1次时，氢化丁腈橡胶的加氢度不小于80％；

13.权利要求12所述的氢化丁腈橡胶在航空航天、油田、交通运输和深海至少一种领域中的应用。

技术总结本发明涉及不饱和共聚物加氢领域，具体地，涉及一种磁性纳米贵金属催化剂及其制备方法、制备氢化丁腈橡胶及其应用的方法、氢化丁腈橡胶。所述磁性纳米贵金属催化剂包含载体和负载于载体表面的金属组分；所述载体包含基体和包覆层；其中，所述基体为磁性纳米颗粒，所述包覆层为SiO2；所述载体的表面接枝有功能基团；所述磁性纳米贵金属催化剂用于丁腈橡胶加氢反应。该磁性纳米贵金属催化剂包含载体和负载于载体表面的金属组分，并且该载体含有包覆层包覆的磁性纳米颗粒，且载体表面接枝有功能基团，具有较高的催化活性并且易于分离，具有优异的循环使用稳定性，并且磁性纳米贵金属催化剂的平均粒径适宜，不易团聚，能够提高与反应物的接触效率进而提高催化效率。技术研发人员：吴长江,宋小飞,梁爱民,徐林,邵明波受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/23