CN102863315A - 一种由羊毛脂制备羊毛酸金属皂和羊毛醇的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种由羊毛脂制备羊毛酸金属皂和羊毛醇的方法，所述方法包括如下步骤：（1）在反应器内，羊毛脂与过量的氢氧化钠或氢氧化钾在醇类溶剂中进行皂化反应，皂化完全后回收醇类溶剂得到皂化混合物；（2）将步骤（1）所得皂化混合物在150-250℃、0.1-3Pa的条件下进行分子蒸馏，得到轻相和重相，所得轻相即为羊毛醇；（3）将步骤（2）所得重相溶解在甲苯中，水洗除去重相中的氢氧化钠或氢氧化钾，然后加入金属氯化物的水溶液，搅拌下进行离子交换反应，得到相应的羊毛酸金属皂。本发明方法可制得高纯度羊毛酸金属皂和高质量羊毛醇，该方法操作简单、制备条件温和、生产成本低，适于工业化生产。

Description

一种由羊毛脂制备羊毛酸金属皂和羊毛醇的方法

技术领域

本发明涉及一种由羊毛脂制备羊毛酸金属皂和羊毛醇的方法，尤其是由羊毛脂制备高纯度羊毛酸金属皂和高质量羊毛醇的方法。

背景技术

羊毛脂主要是由较高分子量的脂肪酸（C7~C41）与大致等量的脂肪醇（C12~C36）、甾醇、三甲基甾醇等所形成的酯，另外含有少量游离酸、游离醇、烷烃及未知物。羊毛脂粗品除精制后直接用于医药和化妆品工业外，大部分经裂解、分离、提纯，最后加工成各类高附加值的羊毛脂衍生产品，广泛用于医药、化工、化妆品、机械制造、塑料、纺织和皮革等行业。

羊毛酸金属皂是一种羊毛脂衍生产品，其是一种良好的金属防锈剂，高低温性能优异，防锈好，可以单独作为防锈剂配制各种防锈油脂，也可以和磺酸盐、苯并三氮唑等防锈剂复合使用，具有良好的配伍性、油溶性，对有色金属、黑色金属的防锈叠加性尤为显著。可用于调制各种工序间防锈油和长期封存防锈油脂产品。另外，羊毛酸金属皂还可作为稳定剂和增塑剂，广泛应用于塑料加工中。

现有技术中由羊毛脂制备羊毛酸金属皂的方法主要有两种，其中一种是一步法制备羊毛酸金属皂，得到的羊毛酸金属皂与羊毛醇不进行分离，直接作为产品。如JP57117598中将羊毛脂与氢氧化钙直接反应。CN01141470.7提供了一种羊毛脂碱土金属皂的制备方法，在0.1~0.5MPa的压力和70~170℃情况下，在水或水与有机溶剂存在下，将羊毛脂与碱土金属的碱进行皂化反应。这种方法制备得到的金属皂，由于高价值的羊毛醇没有分离出来，一方面造成产品的成本高，另一方面羊毛酸金属皂中羊毛醇的存在，会导致制得的防锈油经不住长期存放，往往析出羊毛醇而使油品分层，从而影响产品的应用。

另一种方法是使羊毛脂与氢氧化钠溶液反应，生成羊毛酸钠皂，然后再加入两价金属盐反应得到羊毛酸金属皂与羊毛醇的混合物，如CN86100362，得到的混合物水洗并脱水后，用醇类溶剂提取其中的羊毛醇，优点是得到的羊毛酸金属皂纯度较高，缺点是水洗过程产生大量含盐废水，并且提取出来的羊毛醇中会含有比较多的金属皂，影响羊毛醇的品质。

CN200610053097.8公开了一种从羊毛脂中分离羊毛醇和羊毛酸的方法，采用提取-萃取耦合的方法分离羊毛酸皂和羊毛醇，提取剂和萃取剂为苯、烷烃、醇、卤代烃等有机溶剂，可获得品质较好的羊毛酸皂和羊毛醇，但是该方法处理量比较小，不适于工业化生产。

 

发明内容

本发明的目的是提供一种由羊毛脂制备高纯度羊毛酸金属皂和高质量羊毛醇的方法，该方法操作简单、制备条件温和、生产成本低，适于工业化生产。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种由羊毛脂制备羊毛酸金属皂和羊毛醇的方法，所述方法包括如下步骤：

（1）在反应器内，羊毛脂与过量的氢氧化钠或氢氧化钾在醇类溶剂中进行皂化反应，皂化完全后回收醇类溶剂得到皂化混合物；

（2）将步骤（1）所得皂化混合物在温度150-250℃、真空度0.1-3Pa的条件下进行分子蒸馏，得到轻相和重相，所得轻相即为羊毛醇；

（3）将步骤（2）所得重相溶解在甲苯中，水洗除去重相中的氢氧化钠或氢氧化钾，然后加入金属氯化物的水溶液，所述金属氯化物为氯化钙或氯化镁，搅拌下进行离子交换反应，充分反应后分去水层，有机层水洗至水层中不含氯化物，取有机层回收甲苯，即得到相应的羊毛酸金属皂。

本发明中，所述的醇类溶剂为下列一种或任意几种的混合物：甲醇、乙醇、异丙醇，优选为甲醇或乙醇。

本发明所述皂化反应，通常在氢氧化钠或氢氧化钾过量的条件下进行，优选氢氧化钠或氢氧化钾过量10~50%。所述醇类溶剂的用量以羊毛脂的质量计为1~5mL/g。皂化反应温度优选为60~90℃，反应器内压力为0.05~0.1 MPa，皂化反应时间优选为10~15小时。

本发明使用分子蒸馏的方法分离羊毛醇和羊毛酸钠或羊毛酸钾，分子蒸馏是一种特殊的液--液分离技术，靠不同物质分子运动平均自由程的差别实现分离。 本工艺充分利用羊毛醇和羊毛酸钠或羊毛酸钾平均自由程的差别，通过大量的实验，选择最佳的实验条件实现羊毛醇和羊毛酸钠或羊毛酸钾的分离，优选分子蒸馏条件为：温度180~220℃，真空度0.1~1 Pa。

本发明中，皂化化合物经分子蒸馏过程得到轻相和重相，其中轻相为高质量的羊毛醇，可直接用于化妆品原料。重相为羊毛酸钠或羊毛酸钾及过量的碱，其在溶于甲苯后，需先进行水洗，目的是除去过量的碱，在pH值6-7左右进行离子交换反应。

本发明中，离子交换反应通常在金属氯化物略过量的情况下进行，例如过量10~30%。离子交换反应温度优选为50~80℃，离子交换反应时间优选为0.5~3小时。

本发明优选所述的由羊毛脂制备羊毛酸金属皂和羊毛醇的方法按照如下步骤进行：

（1）在反应器内，羊毛脂与过量10~50%的氢氧化钠或氢氧化钾在甲醇或乙醇中于60-90℃、0.05~0.1 MPa的条件下进行皂化反应，反应10-15小时后回收醇类溶剂得到皂化混合物；

（2）将步骤（1）得到的皂化混合物在180~220℃、0.1~1 Pa的条件下进行分子蒸馏，得到轻相和重相，所得轻相即为羊毛醇；

（3）将步骤（2）所得重相溶解在甲苯中，水洗除去氢氧化钠或氢氧化钾，然后加入金属氯化物的水溶液，搅拌下于50-80℃进行离子交换反应0.5-3小时，然后分去水层，有机层水洗至水层中不含氯化物，取有机层回收甲苯，即得到相应的羊毛酸金属皂；所述金属氯化物为氯化钙或氯化镁，所述离子交换反应在金属氯化物过量10~30%的条件下进行。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、羊毛脂皂化选择在高温、带压条件下的醇类溶剂中进行，反应速度快，反应完全。

2、采用分子蒸馏技术进行羊毛醇的分离，分离出的羊毛醇质量高，可直接用于化妆品原料，附加值高。

3、制备得到的羊毛酸金属皂纯度高，制备条件温和，生产成本低。

 

具体实施方式：

    以下用实施例对本发明的工艺作进一步说明，但本发明的保护范围不受实施例的限制。

实施例1：

将200.0克羊毛脂（皂化值为95）加入1升的反应器中，加入14.9克的氢氧化钠（过量10%）及600毫升无水乙醇，保持反应器内温度85℃（反应器内压力0.08MPa），反应时间12小时，真空回收乙醇溶剂，得到皂化混合物211.4克。将皂化混合物通过分子蒸馏装置进行羊毛醇分离：

分子蒸馏条件为：温度220℃，内置冷凝器60℃，冷阱采用液氮冷却，真空度为0.1Pa。

分子蒸馏得到淡黄色轻相100.2克，为羊毛醇。测试其酸值为0.4，皂化值为5.6，加纳尔色度5.1。产品质量符合欧洲和美国药典。

分子蒸馏得到的棕褐色重相重110.9克，为羊毛酸钠及未反应的氢氧化钠混合物。

取20克分子蒸馏重相用100毫升甲苯溶解，水洗除去重相中的氢氧化钠。将3克无水氯化镁（过量10%）的溶解于20毫升水中，然后将甲苯溶液与氯化镁水溶液均加入250毫升三口烧瓶中，60℃下搅拌反应1小时。分去水层并水洗至水层不含氯离子。将甲苯溶液真空回收溶剂至干得到18.9克羊毛酸镁皂，测试其中镁离子含量为3.5% 。

实施例2

200.0克羊毛脂（皂化值为95）加入1升的反应器中，加入16.25克的氢氧化钠（过量20%）及600毫升无水乙醇，保持反应器内温度85℃（反应器内压力0.08MPa），反应时间12小时，真空回收乙醇溶剂，得到皂化混合物212.7克。将皂化混合物通过分子蒸馏装置进行羊毛醇分离：

分子蒸馏条件为：温度220℃，内置冷凝器60℃，冷阱采用液氮冷却，真空度为0.1Pa。

分子蒸馏得到淡黄色轻相100.2克，为羊毛醇。测试其酸值为0.5，皂化值为5.6，加纳尔色度5，产品质量符合欧洲和美国药典。

分子蒸馏得到的棕褐色重相重112.2克，为羊毛酸钠及未反应的氢氧化钠混合物。

实施例3：

将200.0克羊毛脂（皂化值为95）加入1升的反应器中，加入20.8克的氢氧化钾（过量10%）及600毫升无水乙醇，保持反应器内温度85℃（反应器内压力0.08MPa），反应时间13小时，真空回收乙醇溶剂，得到皂化混合物219.4克。将皂化混合物通过分子蒸馏装置进行羊毛醇分离：

分子蒸馏条件为：温度220℃，内置冷凝器60℃，冷阱采用液氮冷却，真空度为0.1Pa。

分子蒸馏得到淡黄色轻相101.2克，为羊毛醇。测试其酸值为0.5，皂化值为5.2，加纳尔色度5.1。产品质量符合欧洲和美国药典。

分子蒸馏得到的棕褐色重相重117.9克，为羊毛酸钾及未反应的氢氧化钾混合物。

实施例4：

将200.0克羊毛脂（皂化值为95）加入1升的反应器中，加入20.8克的氢氧化钾（过量10%）及600毫升无水乙醇，保持反应器内温度85℃（反应器内压力0.08MPa），反应时间13小时，真空回收乙醇溶剂，得到皂化混合物219.4克。将皂化混合物通过分子蒸馏装置进行羊毛醇分离：

分子蒸馏条件为：温度200℃，内置冷凝器60℃，冷阱采用液氮冷却，真空度为0.3Pa。

分子蒸馏得到淡黄色轻相98.2克，为羊毛醇。测试其酸值为0.5，皂化值为5.2，加纳尔色度4.9。产品质量符合欧洲和美国药典。

分子蒸馏得到的棕褐色重相重119.9克，为羊毛酸钾及未反应的氢氧化钾混合物。

实施例5：

将200.0克羊毛脂（皂化值为95）加入1升的反应器中，加入20.8克的氢氧化钾（过量10%）及600毫升无水乙醇，保持反应器内温度85℃（反应器内压力0.08MPa），反应时间13小时，真空回收乙醇溶剂，得到皂化混合物219.4克。将皂化混合物通过分子蒸馏装置进行羊毛醇分离：

分子蒸馏条件为：温度220℃，内置冷凝器温为60℃，冷阱采用液氮冷却，真空度为1Pa。

分子蒸馏得到淡黄色轻相96克，为羊毛醇。测试其酸值为0.5，皂化值为5.2，加纳尔色度6.5。产品质量符合欧洲和美国药典。

分子蒸馏得到的棕褐色重相重123.9克，为羊毛酸钾及未反应的氢氧化钾混合物。

实施例6：

取20克实施例1中得到的分子蒸馏重相，用100毫升甲苯溶解，水洗除去重相中的氢氧化钠。将3.5克无水氯化钙（过量10%）的溶解于20毫升水中，然后将甲苯溶液与氯化钙水溶液均加入250毫升三口烧瓶中，60℃下搅拌反应1小时。分去水层并水洗至水层不含氯离子。将甲苯溶液真空回收干得到19.1克羊毛酸钙皂，测试其中钙离子含量为5.9%。

实施例7：

取20克实施例1中得到的分子蒸馏重相，用100毫升甲苯溶解，水洗除去重相中的氢氧化钠。将3.5克无水氯化钙（过量10%）的溶解于20毫升水中，然后将甲苯溶液与氯化钙水溶液均加入250毫升三口烧瓶中，70℃下搅拌反应1小时。分去水层并水洗至水层不含氯离子。将甲苯溶液真空回收干得到19.0克羊毛酸钙皂，测试其中钙离子含量为5.9%。 

Claims (9)

1.一种由羊毛脂制备羊毛酸金属皂和羊毛醇的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

（1）在反应器内，羊毛脂与过量的氢氧化钠或氢氧化钾在醇类溶剂中进行皂化反应，皂化完全后回收醇类溶剂得到皂化混合物；

（2）将步骤（1）得到的皂化混合物在温度150-250℃、真空度0.1~3 Pa的条件下进行分子蒸馏，得到轻相和重相，所得轻相即为羊毛醇；

（3）将步骤（2）所得重相溶解在甲苯中，水洗除去氢氧化钠或氢氧化钾，然后加入金属氯化物的水溶液，所述金属氯化物为氯化钙或氯化镁，搅拌下进行离子交换反应，充分反应后分去水层，有机层水洗至水层中不含氯化物，取有机层回收甲苯，即得到相应的羊毛酸金属皂。

2.如权利要求1所述的由羊毛脂制备羊毛酸金属皂和羊毛醇的方法，其特征在于：所述的醇类溶剂为下列一种或任意几种的混合物：甲醇、乙醇、异丙醇。

3.如权利要求1所述的由羊毛脂制备羊毛酸金属皂和羊毛醇的方法，其特征在于：所述的醇类溶剂为甲醇或乙醇。

4.如权利要求1~3之一所述的由羊毛脂制备羊毛酸金属皂和羊毛醇的方法，其特征在于：所述皂化反应在氢氧化钠或氢氧化钾过量10~50%的条件下进行。

5.如权利要求1~3之一所述的由羊毛脂制备羊毛酸金属皂和羊毛醇的方法，其特征在于：皂化反应温度为60-90℃，反应器内压力为0.05~0.1MPa，皂化反应时间为10-15小时。

6.如权利要求1~3之一所述的由羊毛脂制备羊毛酸金属皂和羊毛醇的方法，其特征在于：分子蒸馏条件为：温度180~220℃，真空度0.1~1 Pa。

7.如权利要求1~3之一所述的由羊毛脂制备羊毛酸金属皂和羊毛醇的方法，其特征在于：所述离子交换反应在金属氯化物过量10~30%的条件下进行。

8.如权利要求1~3之一所述的由羊毛脂制备羊毛酸金属皂和羊毛醇的方法，其特征在于：离子交换反应温度为50-80℃，离子交换反应时间为0.5-3小时。

9.如权利要求1所述的由羊毛脂制备羊毛酸金属皂和羊毛醇的方法，其特征在于所述方法按照如下步骤进行：

（1）在反应器内，羊毛脂与过量10~50%的氢氧化钠或氢氧化钾在甲醇或乙醇中于温度60-90℃、压力0.05~0.1 MPa的条件下进行皂化反应，反应10-15小时后回收醇类溶剂得到皂化混合物；

（2）将步骤（1）得到的皂化混合物在温度180~220℃、真空度0.1~1 Pa的条件下进行分子蒸馏，得到轻相和重相，所得轻相即为羊毛醇；

（3）将步骤（2）所得重相溶解在甲苯中，水洗除去氢氧化钠或氢氧化钾，然后加入金属氯化物的水溶液，搅拌下于50-80℃进行离子交换反应0.5-3小时，然后分去水层，有机层水洗至水层中不含氯化物，取有机层回收甲苯，即得到相应的羊毛酸金属皂；所述金属氯化物为氯化钙或氯化镁，所述离子交换反应在金属氯化物过量10~30%的条件下进行。