一种木本纤维及淀粉合成甲基葡萄糖苷的高效催化与晶习控制方法技术

本发明专利技术公开了一种木本纤维及淀粉合成甲基葡萄糖苷的高效催化与晶习控制方法，包括以下步骤：第一步，水热合成法制得介孔材料作为催化剂载体，之后将甲苯磺酸根、硫酸根、以及酸性离子液体通过化学反应键合到载体表面制得高效催化剂。第二步，按质量比m木本原料:m甲醇:m催化剂＝100:400～1200:1～10的比例，称取木本原料(竹屑、杨木屑、纤维素、橡子淀粉等)、甲醇和催化剂同时加入到高压反应釜中。反应温度保持在100℃-200左右反应0.5～8小时。反应结束后，抽滤回收催化剂。滤液经减压蒸馏回收甲醇后，加入混合结晶溶剂(包括基础溶剂及助溶剂)结晶，经过滤得到白色结晶状产品即为甲基葡萄糖苷，原料木本原料转化率80-99％，产品收率50-85％，熔程169-171℃。

【技术实现步骤摘要】
一种木本纤维及淀粉合成甲基葡萄糖苷的高效催化与晶习控制方法
本专利技术属于生物质功能产品制备领域，主要涉及采用可再生资源合成环境友好的化学品所用催化剂及后处理的新方法。
技术介绍
甲基葡萄糖苷为白色或浅黄色粉末，稍有甜味，易溶于水，易吸潮，性能稳定，储存期长。主要用作聚醚、聚酯等多元醇合成中的起始剂，可改善与发泡剂的配伍性，使得泡沫耐压强度、尺寸稳定性、耐温性等得到提高。因此效果明显优于其它多元醇起始剂。该产品还可以用于蜜胺树脂和酚醛树脂共聚单体代用组分，可增强其流动性，加快硬化速度，还可以作为树脂调节剂"所得树脂可用于胶合板、装饰板、玻璃棉、岩棉等绝缘材料及建筑材料，提高产品质量，降低成本，还可用于三聚氰胺、甲醛、酚醛、脲醛等粘合剂的改性剂，提高胶的韧性和稳定性，降低游离醛含量。该产品在表面活性剂中应用也较为广泛，用于许多洗涤剂、化妆品等(李大虎，淀粉醇解一步法生产甲基葡萄糖苷，四川化工，2006，9(2):5-6)。传统方法采用硫酸、甲苯磺酸作为催化剂，设备腐蚀严重，而且环境污染大。
技术实现思路
为了解决现有技术中强酸性催化剂腐蚀严重、产品纯度不高的缺点，本专利技术提供了一种木本纤维及淀粉合成甲基葡萄糖苷的高效催化与晶习控制方法，催化效率高、产品结晶度高、纯度高。本专利技术的技术方案为：一种木本纤维及淀粉合成甲基葡萄糖苷的高效催化与晶习控制方法，包括以下步骤：第一步，制备介孔材料催化剂：采用水热合成法制备介孔材料作为催化剂载体，再将甲苯磺酸根、硫酸根、过硫酸根或酸性离子液体通过化学反应键合到介孔材料表面制得酸性催化剂；第二步，按质量比m木本原料:m甲醇:m酸性催化剂＝100:400～1200:1～10的比例，称取木本原料、甲醇和酸性催化剂同时加入到高压反应釜中，反应温度保持在100℃-200、反应压力为1-2MPa反应0.5～8小时，反应结束后，抽滤回收催化剂，滤液经减压蒸馏回收甲醇后，加入混合结晶溶剂结晶，经过滤得到白色结晶状产品即为甲基葡萄糖苷；所述的混合结晶溶剂为基础溶剂及助溶剂组成，所述的基础溶剂为低碳醇。所述的催化剂载体为介孔硅、介孔锆、介孔钛中任意一种，或者锆、钛、锡元素引入到介孔硅中的任意一种。锆、钛、锡元素引入到介孔硅时，反应的原料配比，以锆为例：Zr4+、SiO2、Na2O、CTMABr及H2O的摩尔比为0.01-0.1:1:0.67:0.2:102。所述的酸性离子液体通过化学反应键合到介孔材料表面具体是通过硅烷偶联剂KH-550进行。所述的酸性催化剂为在介孔材料上引入1,3-丙烷磺内酯或1,4-丁烷磺内酯与硫酸根、磷酸根复合的酸性基团中的任意一种。所述的基础溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇，助溶剂包括丙酮、乙酸乙酯、水。所述的混合结晶溶剂中基础溶剂与助溶剂的质量比例为100:5～10。所述的木本原料包括竹屑、杨木屑、纤维素、橡子淀粉中的任意种。有益效果：1.酸性中心与载体形成化学键键合，在反应中不易流失，催化剂重复使用性能较好。2.采用较强酸性活性中心，并与载体相配合，形成超强酸中心，提高原料转化效率。3.采用适宜的混合结晶溶剂得到的晶体产物结晶形态好、纯度高、熔程短。原料木本原料转化率80-99％，产品收率50-85％，熔程169-171℃。附图说明图1为结晶态的甲基葡萄糖苷的空间晶格布阵。具体实施方式一种木本纤维及淀粉合成甲基葡萄糖苷的高效催化与晶习控制方法，包括以下步骤：第一步，水热合成法制得介孔材料作为催化剂载体，之后将甲苯磺酸根、硫酸根、以及酸性离子液体通过化学反应键合到载体表面制得高效催化剂；第二步，按质量比m木本原料:m甲醇:m催化剂＝100:400～1200:1～10的比例，称取木本原料(竹屑、杨木屑、纤维素、橡子淀粉等)、甲醇和催化剂同时加入到高压反应釜中。反应温度保持在100℃-200左右反应0.5～8小时。反应结束后，抽滤回收催化剂。滤液经减压蒸馏回收甲醇后，加入混合结晶溶剂(包括基础溶剂及助溶剂)结晶，经过滤得到白色结晶状产品即为甲基葡萄糖苷。实施例1：按质量比m竹屑:m甲醇:m催化剂＝100:800:5的比例，将竹屑、甲醇和催化剂(离子液体负载的介孔硅，其中介孔硅的合成比例Zr(SO4)2、SiO2、Na2O、CTMABr及H2O的摩尔比为0.05:1:0.67:0.2:102)同时加入到高压反应釜中。反应温度保持在180℃反应2小时，反应压力0.9MPa。反应结束后，抽滤回收催化剂。滤液经减压蒸馏回收甲醇后，加水分离出木质素，加入混合结晶溶剂(包括基础溶剂甲醇95％及助溶剂水5％)结晶，经过滤得到白色结晶状产品即为甲基葡萄糖苷，竹屑转化率66％，产品收率8％，熔程149-155℃。实施例2：按质量比m杨木屑:m甲醇:m催化剂＝100:800:5的比例，将杨木屑、甲醇和催化剂(离子液体负载的介孔硅，介孔硅合成比例Zr(SO4)2、SiO2、Na2O、CTMABr及H2O的摩尔比为0.05:1:0.67:0.2:102)同时加入到高压反应釜中。反应温度保持在180℃反应2小时，反应压力1.0MPa。反应结束后，抽滤回收催化剂。滤液经减压蒸馏回收甲醇后，加水分离出木质素，加入混合结晶溶剂(包括基础溶剂乙醇95％及助溶剂水5％)结晶，经过滤得到白色结晶状产品即为甲基葡萄糖苷，杨木屑转化率70％，产品收率18％，熔程153-157℃。实施例3：按质量比m纤维素:m甲醇:m催化剂＝100:800:5的比例，将纤维素、甲醇和催化剂(离子液体负载的介孔硅，介孔硅合成比例Zr(SO4)2、SiO2、Na2O、CTMABr及H2O的摩尔比为0.05:1:0.67:0.2:102)同时加入到高压反应釜中。反应温度保持在180℃反应2小时，反应压力0.9MPa。反应结束后，抽滤回收催化剂。滤液经减压蒸馏回收甲醇后，加入混合结晶溶剂(包括基础溶剂乙醇95％及助溶剂乙酸乙酯5％)结晶，经过滤得到白色结晶状产品即为甲基葡萄糖苷，纤维素转化率76％，产品收率35％，熔程163-166℃。实施例4：按质量比m橡子淀粉:m甲醇:m催化剂＝100:800:5的比例，将橡子淀粉、甲醇和催化剂(离子液体负载的介孔硅，介孔硅合成比例Ti(SO4)2、SiO2、Na2O、CTMABr及H2O的摩尔比为0.05:1:0.67:0.2:102)同时加入到高压反应釜中。反应温度保持在120℃反应2小时，反应压力0.9MPa。反应结束后，抽滤回收催化剂。滤液经减压蒸馏回收甲醇后，加入混合结晶溶剂(包括基础溶剂乙醇95％及助溶剂丙酮5％)结晶，经过滤得到白色结晶状产品即为甲基葡萄糖苷，橡子淀粉转化率96％，产品收率65％，熔程168-171℃。实施例5：按质量比m橡子淀粉:m甲醇:m催化剂＝100:400:1的比例，将橡子淀粉、甲醇和催化剂(离子液体负载的介孔硅，介孔硅合成比例Zr(SO4)2、SiO2、Na2O、CTMABr及H2O的摩尔比为0.05:1:0.67:0.2:102)同时加入到高压反应釜中。反应温度保持在120℃反应2小时，反应压力1.0MPa。反应结束后，抽滤回收催化剂。滤液经减压蒸馏回收甲醇后，加入混合结晶溶剂(包括基础溶剂异丙醇95％及助溶剂乙酸乙酯5％)结晶，经过滤得到白色结晶状产品即为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种木本纤维及淀粉合成甲基葡萄糖苷的高效催化与晶习控制方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，制备介孔材料催化剂：采用水热合成法制备介孔材料作为催化剂载体，再将甲苯磺酸根、硫酸根、过硫酸根或酸性离子液体通过化学反应键合到介孔材料表面制得酸性催化剂；第二步，按质量比m木本原料:m甲醇:m酸性催化剂＝100:400～1200:1～10的比例，称取木本原料、甲醇和酸性催化剂同时加入到高压反应釜中，反应温度保持在100℃‑200、反应压力为1‑2MPa反应0.5～8小时，反应结束后，抽滤回收催化剂，滤液经减压蒸馏回收甲醇后，加入混合结晶溶剂结晶，经过滤得到白色结晶状产品即为甲基葡萄糖苷；所述的混合结晶溶剂为基础溶剂及助溶剂组成，所述的基础溶剂为低碳醇。

【技术特征摘要】
1.一种木本纤维及淀粉合成甲基葡萄糖苷的催化与晶习控制方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，制备介孔材料催化剂：采用水热合成法制备介孔材料作为催化剂载体，再将甲苯磺酸根、硫酸根、过硫酸根或酸性离子液体通过化学反应键合到介孔材料表面制得酸性催化剂；所述的催化剂载体为介孔硅、介孔锆、介孔钛中任意一种，或者锆、钛、锡元素任意一种引入到介孔硅中得到的催化剂载体；第二步，按质量比m木本原料:m甲醇:m酸性催化剂＝100:400～1200:1～10的比例，称取木本原料、甲醇和酸性催化剂同时加入到高压反应釜中，反应温度保持在100℃-200、反应压力为1-2MPa反应0.5～8小时，反应结束后，抽滤回收催化剂，滤液经减压蒸馏回收甲醇后，加入混合结晶溶剂结晶，经过滤得到白色结晶状产品即为甲基葡萄糖苷；所述的混合结晶溶剂为基础溶剂及助溶剂组成，所述的基础溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇，助溶剂为丙酮、乙酸乙酯或水；所述的木本原料为竹屑、杨木屑、纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐俊明，蒋剑春，冯君锋，李静，夏海虹，刘朋，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院林产化学工业研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32