CN104230741A

CN104230741A - 一种十八烷基芥酸酰胺的合成方法

Info

Publication number: CN104230741A
Application number: CN201410442899.2A
Authority: CN
Inventors: 吴贵岚; 聂海平; 吴剑; 朱冬秀; 陈建平; 吴相岚
Original assignee: JIANGXI WEIKE GREASE CHEMICAL CO Ltd
Current assignee: JIANGXI WEIKE GREASE CHEMICAL CO Ltd
Priority date: 2014-09-03
Filing date: 2014-09-03
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2034-09-03
Also published as: CN104230741B

Abstract

本发明公开了一种十八烷基芥酸酰胺的合成方法，特征是根据原料的来源和价格、产品的收率、副产物的控制难易程度、合成反应的环境影响等综合因素，筛选出以十八伯胺和芥酸为原料，在催化剂的存在下直接反应，一步法合成十八烷基芥酸酰胺。所述催化剂由固体强酸、偏钛酸和层析硅胶组成，其中：偏钛酸比例为12-30%，层析硅胶比例为50-88%。所述的固体强酸为磷钼酸或硅钨酸或磷钨酸中的一种，其中比例为：磷钼酸0-12%，硅钨酸0-20%，磷钨酸0-15%，催化剂通过负载和活化工序制备。本发明具有简单、易于现场操作实施、省去产品精制与提纯工序、生产过程无溶剂、无环境污染、产品收率高、绿色环保、生产成本低廉、可实现规模化优质生产的优点。

Description

一种十八烷基芥酸酰胺的合成方法

技术领域

本发明涉及仲脂肪酸酰胺合成方法，尤其是涉及一种十八烷基芥酸酰胺的合成方法。

背景技术

十八烷基芥酸酰胺，化学名称：N-十八烷基-13-二十二碳烯酸酰胺，分子式：C₄₀H₇₉ON，CAS NO.：10094-45-8，是一种国内急需、出口前景好、附加值高、十分适合我国开发发展的新型橡塑助剂，具有爽滑、润滑、分散、减摩、抗擦伤、抗静电和脱模等功效。因其含有较长的分子碳链，其润滑性和脱模性能优异，抗氧化和耐高温性好，是取代高价石油类润滑剂的首选助剂，可在超过300℃的工程材料和超高分子量树脂中添加应用，用量正随耐高温聚合物和高性能高粘度树脂的不断增长而显著增加，已被FDA（美国食品与药物管理局）确认，允许在食品容器、包装材料、橡胶、纤维、陶瓷、玻璃、纸塑等制品和接触食品的涂料中广泛使用。国内缺少这类耐高温助剂的生产技术，目前国内仅有应用方面的专利文献，如：抗刮擦聚烯烃（200680020024.7）、抗刮伤的聚烯烃（200580023026.3）、抗划性聚合物和涂料组合物（200680035005.1）等。

十八烷基芥酸酰胺属于仲脂肪酸酰胺化合物，虽然制备仲脂肪酸酰胺的化学路线有多种，但由于原料、产率、副产物和环境保护等原因，可以用于工业化生产的不多。选用十八伯胺与芥酸反应合成是简单且易工业化的技术路线，此方法的关键是须同时提高十八伯胺和芥酸的转化率，省去溶剂脱除与产品精制等工序，直接获得高品质的产品。

国内在仲脂肪酸酰胺类产品的合成过程中添加使用的催化剂通常是硅胶（层析硅胶）或活性氧化铝，其活性差，酸值和胺值高（＞10），反应时间长（10-20h），效果差；近年开发的钛酸酯类催化剂，虽然活性（转化率）有所提高，但与产品的相容性好，不易与产品分离，而且对产品具有继续催化氧化作用，从而限制了其工业化应用；烷基锡类催化剂虽然活性和选择性较好，但价格昂贵，且大部分品种有毒，也限制了其应用范围；现有固体超强酸类催化剂和特殊分子筛类催化剂，对酯化反应效果较好，但在仲脂肪酸酰胺合成反应中容易产生异构化副产物；金属水合氧化物（复合物）类催化剂，其活性稳定性不好。因此，迫切需要自主开发新的高效合成催化剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单、易于现场操作实施、无环境污染、生产成本低廉、可实现规模化优质生产的十八烷基芥酸酰胺的合成方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种十八烷基芥酸酰胺的合成方法，特征是：在反应器中分别加入十八伯胺和芥酸，按照十八伯胺的实际胺值和芥酸的实际酸值计量精确的投料，以份数比计：十八伯胺：芥酸=1∶（1.15-1.28），升温至110-120℃，再加入催化剂，催化剂的添加量为芥酸量的0.5-1.2%，继续升温至反应温度：170-210℃，反应时间为3-6h，反应前期：即前2个小时在氮气保护下，在常压排空状态下进行，后期在真空减压状态下进行，反应合格后，冷却至95—105℃，将催化剂进行过滤并滤除，然后将滤液通过喷雾进行冷却，造粒或切片，制得成品，合成转化率（以芥酸计）达到98.5%以上，成品的酸值≤1.0，胺值≤2.0，色泽≤2，熔点70-73℃。

所述催化剂由固体强酸、偏钛酸和层析硅胶组成，其中：偏钛酸的比例为12-30%，层析硅胶的比例为50-88%。

所述的固体强酸为磷钼酸、硅钨酸或磷钨酸中的一种，其中比例为：磷钼酸0-12%，硅钨酸0-20%，磷钨酸0-15%。

所述催化剂的制备方法：首先将固体强酸配制成乙二醇与乙醇（1∶1）溶液，然后通过浸渍法负载到载体：层析硅胶上，即：将固体强酸溶液和层析硅胶加入到反应器中，并开启搅拌，升温至60℃，搅拌混合3h，然后加入偏钛酸并补充去离子水，升温至80℃，继续搅拌混合8h，在150℃和真空条件下干燥3h，脱除其中的溶剂和水分后，在马弗炉中活化3h，活化温度为320-400℃，冷却后粉碎过100目筛，即得成品催化剂。

本发明根据原料的来源和价格、产品的收率、副产物的控制难易程度、合成反应的环境影响等综合因素，筛选出以十八伯胺和芥酸为原料，在催化剂的存在下直接反应，一步法合成十八烷基芥酸酰胺。

因此，本发明具有简单、易于现场操作实施、省去溶剂脱除和产品精制工序、生产过程无溶剂、无环境污染、产品收率高、绿色环保、生产成本低廉、可实现规模化优质生产的优点。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

在3L反应器中分别加入560g十八伯胺和680g芥酸，然后升温至130℃，开启反应器中的搅拌，并脱尽反应器中的水气，再加入催化剂4.08g，继续升温至190℃开始反应，控制反应温度190±1℃，前期（前2h）反应在氮气保护下常压排空反应；后期反应在减压（抽真空）状态下进行，反应时间3h合格后冷却至100℃，然后通过袋式过滤器过滤催化剂，再将滤液冷却，切片成型，制得成品。然后检测合成转化率和产品质量，其结果详见表1。

催化剂制备：先将8g磷钨酸溶于150ml乙二醇与乙醇（1∶1）混合溶剂中，得到磷钨酸溶液；在1000ml反应器中加入72g层析硅胶，然后加入上述磷钨酸溶液，并开启搅拌，升温至60℃，搅拌混合3h，再加入20g偏钛酸，补加去离子水50ml，升温至80℃，继续搅拌混合8h，然后在150℃和真空条件下干燥3h，脱除其中的溶剂和水分，再在马弗炉中活化3h，活化温度350±2℃，冷却后粉碎过100目筛，密闭保存备用。

实施例2：

在3L反应器中分别加入600g十八伯胺和690g芥酸，以及4.83 g催化剂（催化剂的组分组成：硅钨酸15%，偏钛酸15%，层析硅胶70%），方法与实施例1相同。

实施例3：

在3L反应器中加入630g十八伯胺和760g芥酸，以及6.08g催化剂（催化剂组分组成：磷钼酸12%，偏钛酸25%，层析硅胶63%），方法与实施例1相同。

实施例4：

在3L反应器中加入700g十八伯胺和880g芥酸，以及7.92g催化剂（催化剂组分组成：磷钨酸15%、偏钛酸15%和层析硅胶70%），方法与实施例1相同。

实施例5：

在3L反应器中分别加入400g十八伯胺和460g芥酸，以及4.6g催化剂（催化剂的组分组成：硅钨酸20%，偏钛酸18%，层析硅胶62%），方法与实施例1相同。

实施例6：

在3L反应器中加入660g十八伯胺和845g芥酸，以及5.86g催化剂（催化剂组分组成：磷钼酸7%，偏钛酸17%，层析硅胶76%），方法与实施例1相同。

实施例7：

在3L反应器中加入610g十八伯胺和726g芥酸，以及7.3g催化剂（催化剂组分组成：磷钨酸7%、偏钛酸30%和层析硅胶63%），方法与实施例1相同。

实施例8：

在3L反应器中加入700g十八伯胺和880g芥酸，以及7.92g催化剂（催化剂组分组成：偏钛酸30%和层析硅胶70%），方法与实施例1相同。

实施例9：

在3L反应器中加入610g十八伯胺和726g芥酸，以及7.3g催化剂（催化剂组分组成：偏钛酸12%和层析硅胶88%），方法与实施例1相同。

实施例10：

在3L反应器中分别加入400g十八伯胺和460g芥酸，以及4.6g催化剂（催化剂的组分组成：偏钛酸20%，层析硅胶80%），方法与实施例1相同。

Claims

1.一种十八烷基芥酸酰胺的合成方法，其特征在于：按照十八伯胺的实际胺值和芥酸的实际酸值计量精确的投料，以份数比计：十八伯胺：芥酸=1∶（1.15-1.28），升温至110-120℃，再加入催化剂，催化剂的添加量为芥酸量的0.5-1.2%，继续升温至反应温度：170-210℃，反应时间为3-6h，反应前期：即前2个小时在氮气保护下，在常压排空状态下进行，后期在真空减压状态下进行，反应合格后，冷却至95—105℃，将催化剂进行过滤并滤除，然后将滤液通过喷雾进行冷却，造粒或切片，制得成品，合成转化率（以芥酸计）达到98.5%以上，成品的酸值≤1.0，胺值≤2.0，色泽≤2，熔点70-73℃。

2.根据权利要求1所述的十八烷基芥酸酰胺的合成方法，其特征在于：所述催化剂由固体强酸、偏钛酸和层析硅胶组成，其中：偏钛酸比例为12-30%，层析硅胶比例为50-88%。

3.根据权利要求2所述的十八烷基芥酸酰胺的合成方法，其特征在于：所述的固体强酸为磷钼酸、硅钨酸或磷钨酸中的一种，其中比例为：磷钼酸0-12%，硅钨酸0-20%，磷钨酸0-15%。

4.根据权利要求2所述的十八烷基芥酸酰胺的合成方法，其特征在于：所述催化剂的制备方法：首先将固体强酸配制成乙二醇与乙醇（1∶1）溶液，然后通过浸渍法负载到载体：层析硅胶上，即：将固体强酸溶液和层析硅胶加入到反应器中，并开启搅拌，升温至60℃，搅拌混合3h，然后加入偏钛酸并补充去离子水，升温至80℃，继续搅拌混合8h，在150℃和真空条件下干燥3h，脱除其中的溶剂和水分后，在马弗炉中活化3h，活化温度为320-400℃，冷却后粉碎过100目筛，即得成品催化剂。