CN101229998A - 三羟甲基丙烷脂肪酸酯的合成方法 - Google Patents
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Abstract
一种三羟甲基丙烷脂肪酸酯的合成方法，属有机化学中酯类化合物的合成技术领域，以三羟甲基丙烷和脂肪酸为原料，其特征在于在固体催化剂的作用下，氮气气氛下，进行脱水缩合反应，过滤制得三羟甲基丙烷脂肪酸酯；所述固体催化剂为氧化亚锡或Al2O3－SiO2混合氧化物，氯化铁等，其加入量为三羟甲基丙烷和脂肪酸总重量百分比的0.02～0.11％；三羟甲基丙烷与脂肪酸的重量比为1∶2.85～3.05。本发明合理选用新型固体催化剂，该类催化剂具有较高的选择性，几乎不生成副产物；新型固体催化剂还不腐蚀设备，生产工艺简单，可回收循环利用；产品质量稳定，具有良好的水解稳定性，良好的生物降解性，低挥发性。
Description
技术领域
本发明涉及一种三羟甲基丙烷脂肪酸酯的合成方法，属有机化学中酯类化合物的合成技术领域。
背景技术
三羟甲基丙烷脂肪酸酯的种类较多，应用领域比较广泛。其中三羟甲基丙烷棕榈仁油酸酯和三羟甲基丙烷椰子油酸酯具有优异的润滑性能，良好的退火清净性，良好的水解稳定性和低挥发性，适用于金属加工和轧制用油、航空发动机润滑油、化纤油剂等领域。
棕榈仁油脂肪酸和椰子油脂肪酸都是混合脂肪酸。棕榈仁油脂肪酸的组成如下：己酸＜1％，辛酸2.4～6.2％，癸酸2.6～7.0％，月桂酸41～55％，豆蔻酸14～20％，棕榈酸6.5～11％，硬脂酸1.3～3.5％，油酸10～23％，亚油酸0.7～5％。椰子油脂肪酸的组成如下：己酸0.2～2％，辛酸4～8％，癸酸5～10％，月桂酸46～50％，豆蔻酸15～21％，棕榈酸5～13％，硬脂酸＜4％，油酸5～12％，亚油酸＜3％。棕榈仁油脂肪酸和椰子油脂肪酸的组成非常相似，棕榈仁油脂肪酸的短链脂肪酸如己酸、辛酸含量比椰子油脂肪酸低，不饱和脂肪酸含量比椰子油脂肪酸高，所以其碘值较椰子油脂肪酸高。由于棕榈仁油脂肪酸和椰子油脂肪酸中的油酸含量不同，所以其合成的三羟甲基丙烷酯性能有所区别，三羟甲基丙烷棕榈仁油酸酯比三羟甲基丙烷椰子油酸酯的粘度稍高，倾点稍低，闪点稍高。
现有三羟甲基丙烷脂肪酸酯的合成方法主要有酸醇酯化法和酯交换法，酸醇酯化法以三羟甲基丙烷及脂肪酸为原料，以对甲苯磺酸、硫酸、钛酸四丁酯等为催化剂反应而成。使用该类酸性催化剂，需要水洗等过程，工艺比较复杂，而且部分催化剂仍残留在产品中，致使产品在储存过程中质量易发生变化，影响产品稳定性。酯交换法以三羟甲基丙烷及脂肪酸甲酯或乙酯为原料，以碱性催化剂为主，其工艺复杂，反应速度慢，酯化率不高，引入碱性催化剂使后处理复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺合理，操作简单，具有较好使用性能的三羟甲基丙烷脂肪酸酯的合成方法。
本发明为三羟甲基丙烷脂肪酸酯的合成方法，以三羟甲基丙烷和脂肪酸为原料，其特征在于在固体催化剂的作用下，氮气气氛下，进行脱水缩合反应，过滤制得三羟甲基丙烷脂肪酸酯；所述固体催化剂为氧化亚锡或Al2O3-SiO2混合氧化物，氯化铁等，其加入量为三羟甲基丙烷和脂肪酸总重量百分比的0.02～0.11％。
所述的脂肪酸可为椰子油脂肪酸或棕榈仁油脂肪酸。
所述三羟甲基丙烷与脂肪酸的重量比可为1∶2.85～3.05。
所述脱水缩合反应的反应温度可为150℃～230℃。
所述脱水缩合反应的反应时间可为4～8小时。
本发明与现有技术相比，具有以下突出优点和积极效果：
1、合理选用新型固体催化剂，该类催化剂具有较高的选择性，几乎不生成副产物；新型固体催化剂还不腐蚀设备，生产工艺简单，可回收循环利用。
2、经优化设计及反复试验研究，合理确定了原料配比、催化剂用量、反应温度、时间等工艺参数和条件，反应条件温和。
3、由本发明合成的三羟甲基丙烷脂肪酸酯，产品质量稳定，具有良好的水解稳定性，良好的生物降解性，低挥发性。
具体实施方式
本发明实施例使用1000ml四口烧瓶作反应釜，装有搅拌浆、N2导入管、温度计、冷凝管、分水器。
实施例1：依次加入三羟甲基丙烷107g、棕榈仁油酸(酸值214mgKOH/g)608g、氧化亚锡0.4648g，通N2，搅拌下升温至215℃，并在此温度下反应，馏出反应生成的水，反应8h后，已无水馏出，降温至70℃过滤得三羟甲基丙烷棕榈仁油酸酯670g。
实施例2：依次加入三羟甲基丙烷134g、椰子油酸(酸值271mgKOH/g)610g、Al2O3-SiO2混合氧化物0.5952g，通N2，搅拌下升温至200℃，在此温度下反应，馏出反应生成的水，反应10h后，已无水馏出，降温至70℃过滤得三羟甲基丙烷椰子油酸酯485g。
本发明不局限于上述实施例，在实际应用时，可根据三羟甲基丙烷脂肪酸酯的不同性能要求及使用场合，选择上述实施例中的不同配比，或除上述各实施例以外的不同配比，但均不以任何形式限制本发明的范围。
Claims (5)
1.一种三羟甲基丙烷脂肪酸酯的合成方法，以三羟甲基丙烷和脂肪酸为原料，其特征在于在固体催化剂的作用下，氮气气氛下，进行脱水缩合反应，过滤制得三羟甲基丙烷脂肪酸酯；所述固体催化剂为氧化亚锡或Al2O3-SiO2混合氧化物，氯化铁，其加入量为三羟甲基丙烷和脂肪酸总重量百分比的0.02～0.11％。。
2.按权利要求1所述三羟甲基丙烷脂肪酸酯的合成方法，其特征在于所述的脂肪酸为椰子油脂肪酸或棕榈仁油脂肪酸。
3.按权利要求1所述三羟甲基丙烷脂肪酸酯的合成方法，其特征在于所述三羟甲基丙烷与脂肪酸的重量比为1∶2.85～3.05。
4.按权利要求1所述三羟甲基丙烷脂肪酸酯的合成方法，其特征在于所述脱水缩合反应的反应温度为150℃～230℃。
5.按权利要求1所述三羟甲基丙烷脂肪酸酯的合成方法，其特征在于所述脱水缩合反应的反应时间为4～8小时。
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