本發(fā)明屬于辛酸亞錫制備，尤其是一種加壓制備辛酸亞錫的方法。

背景技術(shù)：

1、辛酸亞錫，是一種用于生產(chǎn)聚氨酯泡沫的基本催化劑、室溫固化硅橡膠、聚氨酯橡膠、聚氨酯涂料的催化劑。也用作環(huán)氧樹脂催化劑型固化劑，在固化時(shí)辛酸亞錫比二月桂酸二丁基錫催化活性大，若將二者復(fù)配使用，其效果比單獨(dú)使用好，可兼顧反應(yīng)速度和固化速度。

2、隨著全球?qū)Νh(huán)保和高效生產(chǎn)的要求不斷提高，傳統(tǒng)的辛酸亞錫制備方法逐漸暴露出諸多不足，亟需一種更先進(jìn)、更環(huán)保的技術(shù)方案來(lái)滿足市場(chǎng)需求。傳統(tǒng)催化劑如氯化亞錫(sncl2)在高溫高壓條件下才能達(dá)到較好的催化效果。這類催化劑通常具有較低的活性位點(diǎn)密度，導(dǎo)致反應(yīng)速率較慢，催化劑的選擇性不高，容易產(chǎn)生副產(chǎn)物，影響最終產(chǎn)品的純度。例如，在辛酸亞錫的合成過(guò)程中，可能會(huì)生成其他有機(jī)錫化合物或未完全反應(yīng)的中間體，由于反應(yīng)速率低，整個(gè)生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，無(wú)法滿足大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種加壓制備辛酸亞錫的方法，以解決背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種加壓制備辛酸亞錫的方法，包括以下步驟：

3、s1：使用過(guò)渡金屬配合物作為固體酸堿催化劑，并通過(guò)配體工程優(yōu)化了其電子和立體結(jié)構(gòu)，反應(yīng)溫度不超過(guò)150℃、壓力不超過(guò)10mpa；

4、s2：采用連續(xù)流動(dòng)式微波反應(yīng)器進(jìn)行合成，控制微波功率范圍為300w至800w，反應(yīng)時(shí)間為5分鐘到30分鐘，實(shí)現(xiàn)了均勻的能量傳遞；

5、s3：引入超聲波能量作為輔助手段，利用其空化效應(yīng)加速分子間的碰撞頻率和反應(yīng)速率，超聲功率設(shè)定在20khz至50khz之間，振幅范圍為0.5至2.0μm；

6、s4：建立基于紅外光譜和拉曼光譜的非侵入式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法預(yù)測(cè)反應(yīng)進(jìn)程，自動(dòng)調(diào)整溫度范圍在80℃至120℃、壓力范圍在1mpa至5mpa；

7、s5：通過(guò)建立溶劑和催化劑回收再利用流程，包括但不限于膜分離技術(shù)和吸附法，用于從廢液中提取未反應(yīng)完的原料和副產(chǎn)物；

8、s6：選用離子液體如1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽作為反應(yīng)介質(zhì)，同時(shí)離子液體本身也能夠通過(guò)物理或化學(xué)方法再生；

9、s7：通過(guò)引入所需的官能團(tuán)或構(gòu)建雜環(huán)結(jié)構(gòu)，對(duì)辛酸亞錫分子進(jìn)行改性，賦予新材料特殊的物理化學(xué)性質(zhì)。

10、本方案優(yōu)選的，所述s1中的催化劑包括至少一個(gè)過(guò)渡金屬中心與有機(jī)配體相結(jié)合，形成具有明確空間構(gòu)型的配合物。

11、本方案優(yōu)選的，所述微波輔助合成為連續(xù)流動(dòng)式反應(yīng)器中實(shí)施，允許能量傳遞和產(chǎn)品形成速度，反應(yīng)混合物流經(jīng)預(yù)熱區(qū)進(jìn)入微波腔室，在那里接受設(shè)定功率范圍內(nèi)的微波輻射，隨后立即冷卻并收集產(chǎn)物。

12、本方案優(yōu)選的，所述方法中的在線監(jiān)測(cè)與反饋調(diào)節(jié)還包括質(zhì)譜儀(ms)、核磁共振(nmr)檢測(cè)手段。集成了多種數(shù)據(jù)分析算法，能夠準(zhǔn)確識(shí)別反應(yīng)狀態(tài)變化，并據(jù)此發(fā)出指令調(diào)整相關(guān)參數(shù)。

13、本方案優(yōu)選的，所述方法中的循環(huán)利用包括為通過(guò)超濾膜分離或活性炭吸附法回收未反應(yīng)完的原料及副產(chǎn)物，并將它們重新投入到下一個(gè)反應(yīng)周期中，對(duì)于難以直接回收的成分，則采用化學(xué)轉(zhuǎn)化的方式將其轉(zhuǎn)化為有用的中間體產(chǎn)品。

14、本方案優(yōu)選的，其中所述超聲波輔助合成技術(shù)的具體參數(shù)為超聲功率p和振幅a，其關(guān)系通過(guò)公式e＝kpa2表示，其中e是能量輸入密度(單位:w/cm2)，k是比例系數(shù)(單位：cm2/w)，超聲功率p的范圍是20khz至50khz，振幅a的范圍是0.5至2.0μm。

15、本方案優(yōu)選的，其中所述結(jié)構(gòu)修飾涉及在辛酸亞錫分子鏈上添加功能性基團(tuán)，通過(guò)化學(xué)合成路線完成，所得到的新材料應(yīng)表現(xiàn)出預(yù)期的物理化學(xué)性質(zhì)變化。

16、本方案優(yōu)選的，所述方法還包括一個(gè)后處理步驟，采用超臨界流體萃取技術(shù)從反應(yīng)混合物中分離出目標(biāo)產(chǎn)物辛酸亞錫，利用二氧化碳作為超臨界流體，通過(guò)調(diào)節(jié)溫度t和壓力p條件來(lái)改變其溶解能力，將目標(biāo)化合物與其他雜質(zhì)分離開(kāi)來(lái)；

17、萃取條件通過(guò)公式d(t,p)＝αe-β/t+γp描述，其中d是溶解度(單位：g/l)，α,β,γ是常數(shù)，溫度t的范圍是31℃至40℃，壓力p的范圍是7.38mpa至10mpa，溶解度d隨溫度升高而降低，隨壓力增加而增大。

18、本方案優(yōu)選的，所述方法還包括對(duì)所得辛酸亞錫進(jìn)行表面改性處理，在改善其長(zhǎng)期儲(chǔ)存穩(wěn)定性和抗氧能力，表面改性通過(guò)化學(xué)沉積、溶膠-凝膠法多種途徑實(shí)現(xiàn)。

19、本方案優(yōu)選的，還具有一種用于制備上述改進(jìn)型辛酸亞錫的專用設(shè)備，該設(shè)備集成了微波輻射裝置、在線監(jiān)測(cè)儀器以及自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：

21、該加壓制備辛酸亞錫的方法，通過(guò)使用過(guò)渡金屬配合物作為固體酸堿催化劑(如鈀、鉑或銠)，并優(yōu)化其電子和立體結(jié)構(gòu)，使得在溫和條件下(溫度不超過(guò)150℃、壓力不超過(guò)10mpa)能夠顯著提高辛酸與錫源之間的反應(yīng)速率及選擇性。這一改進(jìn)減少了高溫高壓對(duì)設(shè)備的要求，降低了能耗。該催化劑具有高穩(wěn)定性和可回收性，確保了長(zhǎng)期使用的經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)驗(yàn)表明，經(jīng)過(guò)多次循環(huán)使用后，催化劑仍能保持高效的催化性能，從而減少了催化劑的更換頻率和成本。

22、采用連續(xù)流動(dòng)式微波反應(yīng)器進(jìn)行合成，精確控制微波功率(300w至800w)和反應(yīng)時(shí)間(5分鐘到30分鐘)，實(shí)現(xiàn)了均勻的能量傳遞，避免了傳統(tǒng)加熱方式中的局部過(guò)熱現(xiàn)象。這不僅提高了產(chǎn)物收率和純度，還縮短了反應(yīng)時(shí)間，提升了生產(chǎn)效率。整個(gè)過(guò)程自動(dòng)化程度高，易于規(guī)?；a(chǎn)，自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控和調(diào)整反應(yīng)條件，確保產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。

23、實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用過(guò)渡金屬配合物作為催化劑并結(jié)合超聲波輔助時(shí)，辛酸亞錫的合成速率和選擇性顯著高于單獨(dú)使用任何一種方法。這種協(xié)同效應(yīng)不僅提高了反應(yīng)效率，還減少了副產(chǎn)物生成，提升了最終產(chǎn)品的純度。超聲波空化效應(yīng)可能增強(qiáng)了催化劑表面活性位點(diǎn)的暴露，使得更多的反應(yīng)物分子能夠接觸到催化劑表面，從而加速了反應(yīng)進(jìn)程。

24、通過(guò)選用低揮發(fā)性的離子液體作為反應(yīng)介質(zhì)，并結(jié)合完整的溶劑回收再利用流程，大大減少了有機(jī)廢液的產(chǎn)生。這一組合不僅降低了環(huán)境負(fù)擔(dān)，還大幅削減了處理成本。實(shí)驗(yàn)表明，經(jīng)過(guò)多次循環(huán)后，離子液體仍能保持良好的溶解性能和傳質(zhì)效果，進(jìn)一步體現(xiàn)了其經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。

25、微波輔助合成實(shí)現(xiàn)了均勻的能量傳遞，而在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)則確保了反應(yīng)條件的精確控制。兩者結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)更高效的反應(yīng)過(guò)程，并通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反饋優(yōu)化反應(yīng)條件。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠迅速捕捉到反應(yīng)狀態(tài)的變化，并及時(shí)調(diào)整微波功率等參數(shù)，確保反應(yīng)始終處于最佳狀態(tài)。

26、超臨界流體萃取技術(shù)不僅提高了目標(biāo)產(chǎn)物的提取效率，還在一定程度上影響了分子結(jié)構(gòu)修飾的效果。例如，超臨界二氧化碳在萃取過(guò)程中可能帶走部分雜質(zhì)，間接促進(jìn)了后續(xù)改性步驟的成功率。萃取過(guò)程中殘留的少量超臨界流體可能會(huì)改變反應(yīng)環(huán)境，進(jìn)而優(yōu)化分子結(jié)構(gòu)修飾的條件，提升改性效果。

技術(shù)特征：

1.一種加壓制備辛酸亞錫的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加壓制備辛酸亞錫的方法，其特征在于：所述s1中的催化劑包括至少一個(gè)過(guò)渡金屬中心與有機(jī)配體相結(jié)合，形成具有明確空間構(gòu)型的配合物。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種加壓制備辛酸亞錫的方法，其特征在于：所述微波輔助合成為連續(xù)流動(dòng)式反應(yīng)器中實(shí)施，允許能量傳遞和產(chǎn)品形成速度，反應(yīng)混合物流經(jīng)預(yù)熱區(qū)進(jìn)入微波腔室，在那里接受設(shè)定功率范圍內(nèi)的微波輻射，隨后立即冷卻并收集產(chǎn)物。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種加壓制備辛酸亞錫的方法，其特征在于：所述方法中的在線監(jiān)測(cè)與反饋調(diào)節(jié)還包括質(zhì)譜儀(ms)、核磁共振(nmr)檢測(cè)手段。集成了多種數(shù)據(jù)分析算法，能夠準(zhǔn)確識(shí)別反應(yīng)狀態(tài)變化，并據(jù)此發(fā)出指令調(diào)整相關(guān)參數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種加壓制備辛酸亞錫的方法，其特征在于：所述方法中的循環(huán)利用包括為通過(guò)超濾膜分離或活性炭吸附法回收未反應(yīng)完的原料及副產(chǎn)物，并將它們重新投入到下一個(gè)反應(yīng)周期中，對(duì)于難以直接回收的成分，則采用化學(xué)轉(zhuǎn)化的方式將其轉(zhuǎn)化為有用的中間體產(chǎn)品。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種加壓制備辛酸亞錫的方法，其特征在于：其中所述超聲波輔助合成技術(shù)的具體參數(shù)為超聲功率p和振幅a，其關(guān)系通過(guò)公式e＝kpa2表示，其中e是能量輸入密度(單位:w/cm2)，k是比例系數(shù)(單位：cm2/w)，超聲功率p的范圍是20khz至50khz，振幅a的范圍是0.5至2.0μm。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種加壓制備辛酸亞錫的方法，其特征在于：其中所述結(jié)構(gòu)修飾涉及在辛酸亞錫分子鏈上添加功能性基團(tuán)，通過(guò)化學(xué)合成路線完成，所得到的新材料應(yīng)表現(xiàn)出預(yù)期的物理化學(xué)性質(zhì)變化。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種加壓制備辛酸亞錫的方法，其特征在于：所述方法還包括一個(gè)后處理步驟，采用超臨界流體萃取技術(shù)從反應(yīng)混合物中分離出目標(biāo)產(chǎn)物辛酸亞錫，利用二氧化碳作為超臨界流體，通過(guò)調(diào)節(jié)溫度t和壓力p條件來(lái)改變其溶解能力，將目標(biāo)化合物與其他雜質(zhì)分離開(kāi)來(lái)；

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種加壓制備辛酸亞錫的方法，其特征在于：所述方法還包括對(duì)所得辛酸亞錫進(jìn)行表面改性處理，在改善其長(zhǎng)期儲(chǔ)存穩(wěn)定性和抗氧能力，表面改性通過(guò)化學(xué)沉積、溶膠-凝膠法多種途徑實(shí)現(xiàn)。

10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的一種加壓制備辛酸亞錫的方法，其特征在于：還具有一種用于制備上述改進(jìn)型辛酸亞錫的專用設(shè)備，該設(shè)備集成了微波輻射裝置、在線監(jiān)測(cè)儀器以及自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種加壓制備辛酸亞錫的方法，屬于辛酸亞錫制備技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟：S1：使用過(guò)渡金屬配合物作為固體酸堿催化劑，并通過(guò)配體工程優(yōu)化了其電子和立體結(jié)構(gòu)；S2：采用連續(xù)流動(dòng)式微波反應(yīng)器進(jìn)行合成；S3：引入超聲波能量作為輔助手段；S4：建立基于紅外光譜和拉曼光譜的非侵入式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法預(yù)測(cè)反應(yīng)進(jìn)程；S5：通過(guò)建立溶劑和催化劑回收再利用流程；S6：選用離子液體如1?丁基?3?甲基咪唑六氟磷酸鹽作為反應(yīng)介質(zhì)；S7：通過(guò)引入所需的官能團(tuán)或構(gòu)建雜環(huán)結(jié)構(gòu)，對(duì)辛酸亞錫分子進(jìn)行改性。本發(fā)明顯著提高辛酸與錫源之間的反應(yīng)速率及選擇性，減少了高溫高壓對(duì)設(shè)備的要求，降低了能耗。

技術(shù)研發(fā)人員：汪煒,林偉,汪曉倩,周婕,曾思美
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江鴻浩科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28