CN110668966B - 一种磷钨酸季铵钛盐催化合成乙撑双硬脂酰胺的方法 - Google Patents

一种磷钨酸季铵钛盐催化合成乙撑双硬脂酰胺的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种磷钨酸季铵钛盐催化合成乙撑双硬脂酰胺的方法，其特征在于，以磷钨酸季铵钛盐为催化剂，催化硬脂酸和乙二胺合成乙撑双硬脂酰胺，所述磷钨酸季铵钛盐的结构式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，其中，R=‑C16H33，x=0.4~0.6，y=0.4~0.6。本发明的优点在于所涉及的磷钨酸季铵钛盐催化剂的分子结构中含有亲油性基团，对原料硬脂酸的亲和性好，具有较高的比表面积，适宜的酸强度和较高的表面酸量，对合成乙撑双硬脂酰胺的反应具有优异的催化性能，产物的收率高，色泽浅，纯度高。

Description

一种磷钨酸季铵钛盐催化合成乙撑双硬脂酰胺的方法
技术领域
本发明涉及一种合成乙撑双硬脂酰胺的方法，特别涉及磷钨酸季铵钛盐催化合成乙撑双硬脂酰胺的方法。
背景技术
乙撑双硬脂酰胺（简称为EBS），是一种重要的塑料助剂，具有润滑、脱模、抗静电和增加塑料制品的表面光泽等功能，广泛应用于ABS、PVC和PC等热塑性树脂的加工。在文献报道的EBS合成方法中，以硬脂酸与乙二胺为原料，经中和成盐、催化脱水两步反应制备EBS的成本相对较低，是目前工业化生产的主要方法。
目前，工业生产EBS主要采用硫酸或磷酸等为催化剂（胡丹等，精细化工中间体，2013，43(1): 59-62），具有较高的催化活性，但因反应温度较高，催化剂本身具有氧化能力，容易造成产品发黄，色泽偏高。即使添加抗氧化剂，并在反应系统中通入氮气，产品的白度仍有待提高。此外，硫酸等易腐蚀反应设备，反应完成后残留在产品中，对产品的质量与应用具有影响。
因此，开发具有高效催化性能，不易腐蚀设备，且不会促进产品氧化的催化剂，以实现高纯度、高白度EBS的高效合成，仍然是本领域的技术人员迫切需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种催化合成乙撑双硬脂酰胺的方法。
本发明提供了一种磷钨酸季铵钛盐催化合成乙撑双硬脂酰胺的方法，其特征在 于，以磷钨酸季铵钛盐为催化剂，催化硬脂酸和乙二胺合成乙撑双硬脂酰胺，所述磷钨酸季 铵钛盐的结构式为：
Figure 775324DEST_PATH_IMAGE001
，其中，R= -C16H33，x=0.4~0.6，y=0.4~ 0.6。
进一步地，所述磷钨酸季铵钛盐的制备方法：将硫酸钛、十六烷基三甲基氯化铵与磷钨酸混合于水中，反应后分离得到的沉淀物即为所述磷钨酸季铵钛盐。
进一步地，所述合成乙撑双硬脂酰胺的步骤包括：
（1）加入硬脂酸和抗氧化剂，通入氮气，升温至90～110℃，其中，硬脂酸与抗氧化剂的质量比为100：0.3～0.5；
（2）在步骤（1）的反应体系中加入乙二胺，反应1~2 h，其中，硬脂酸与乙二胺的摩尔比为2：1.12~1.16；
（3）在步骤（2）的反应体系中加入磷钨酸季铵钛盐作为催化剂，升温至190～210℃，反应3~5 h，其中，磷钨酸季铵钛盐与硬脂酸的质量比为0.5～1：100。
进一步地，所述抗氧化剂为亚硫酸氢钠或硼氢化钠。
本发明所涉及的磷钨酸季铵钛盐催化剂分子结构中含有亲油性基团，对原料硬脂酸的亲和性好，且具有较高的比表面积，适宜的酸强度和较高的表面酸量，对合成乙撑双硬脂酰胺的反应具有优异的催化性能，产物的收率高，色泽浅，纯度高。此外，磷钨酸季铵钛盐不会腐蚀反应设备，反应完成后无需分离，不会影响产品乙撑双硬脂酰胺的使用。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。对于所属技术领域的技术人员而言，从对本发明的详细说明中，本发明的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。
实施例1：
催化剂的制备：称取0.5 mmol十六烷基三甲基氯化铵、 0.5 mmol硫酸钛和1 mmol磷钨酸分别溶解在20 ml去离子水中；完全溶解后，在室温和持续搅拌的条件下，先将十六烷基三甲基氯化铵溶液缓慢滴加至磷钨酸溶液中，再继续缓慢滴加硫酸钛溶液，逐渐生成白色沉淀；滴加完之后，继续搅拌0.5 h，再静置陈化1 h。白色沉淀经过滤分离后，干燥，即可得到分子式为[(C16H33)N(CH3)3]0.5Ti0.5 H0.5PW12O40的磷钨酸季铵钛盐。
实施例2：
催化剂的制备：制备过程同实施例1，仅将十六烷基三甲基氯化铵的加入量改为0.4 mmol，硫酸钛的加入量改为0.6 mmol，可得到分子式为[(C16H33)N(CH3)3]0.4Ti0.6H0.2PW12O40的磷钨酸季铵钛盐。
实施例3：
催化剂的制备：制备过程同实施例1，仅将十六烷基三甲基氯化铵的加入量改为0.6 mmol，硫酸钛的加入量改为0.4 mmol，可得到分子式为[(C16H33)N(CH3)3]0.6Ti0.4H0.8PW12O40的磷钨酸季铵钛盐。
实施例4：
在反应器中加入100 g硬脂酸和0.4 g抗氧化剂，通入氮气，升温至100℃，加入12.7g乙二胺，中和成盐反应1.5 h后，加入0.7 g实施例1中制备的磷钨酸季铵钛盐催化剂，升温至200℃，脱水反应4 h，得到白色的乙撑双硬脂酰胺产品，产品的酸值：2.1 mg/g，熔程：143～148℃，白度值：91。
实施例5：
采用与实施例4相同的反应条件，仅将催化剂改为实施例2中制备的磷钨酸季铵钛盐，乙撑双硬脂酰胺产品的酸值：2.9 mg/g，熔程：142～147℃，白度值：88。
实施例6：
采用与实施例4相同的反应条件，仅将催化剂改为实施例3中制备的磷钨酸季铵钛盐，乙撑双硬脂酰胺产品的酸值：2.7 mg/g，熔程：144～148℃，白度值：89。
实施例7：
在反应器中加入100 g硬脂酸和0.5 g抗氧化剂，通入氮气，升温至90℃，加入12.4g乙二胺，中和成盐反应2 h后，加入0.5 g实施例1中制备的磷钨酸季铵钛盐催化剂，升温至210℃，脱水反应3 h，得到白色的乙撑双硬脂酰胺产品，产品的酸值：3.1 mg/g，熔程：145～150℃，白度值：88。
实施例8：
在反应器中加入100 g硬脂酸和0.3 g抗氧化剂，通入氮气，升温至110℃，加入12.8g乙二胺，中和成盐反应1 h后，加入1 g实施例1中制备的磷钨酸季铵钛盐催化剂，升温至190℃，脱水反应5 h，得到白色的乙撑双硬脂酰胺产品，产品的酸值：3.9 mg/g，熔程：142～147℃，白度值：91。
根据实施例4-8的结果，本发明涉及的磷钨酸季铵钛盐催化剂对合成乙撑双硬脂酰胺的反应具有优异的催化性能，产物的酸值低，表明其收率高；熔程短，表明纯度高；白度值高，色泽浅。与目前工业上使用的硫酸、磷酸等传统催化剂相比，磷钨酸季铵钛盐对反应设备无腐蚀，不会造成产品的氧化，反应完成后无需分离，不会影响产品乙撑双硬脂酰胺的使用。
应当理解，本发明虽然已通过以上实施例进行了清楚说明，然而在不背离本发明精神及其实质的情况下，所属技术领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的变化和修正，但这些相应的变化和修正都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种磷钨酸季铵钛盐催化合成乙撑双硬脂酰胺的方法，其特征在于，以磷钨酸季铵钛盐为催化剂，催化硬脂酸和乙二胺合成乙撑双硬脂酰胺，所述磷钨酸季铵钛盐的结构式为：
Figure FDA0003644106000000011
其中，R＝-C16H33，x＝0.4～0.6，y＝0.4～0.6。
2.根据权利要求1所述的合成乙撑双硬脂酰胺的方法，其特征在于，所述合成乙撑双硬脂酰胺的步骤包括：
(1)加入硬脂酸和抗氧化剂，通入氮气，升温至90～110℃，其中，硬脂酸与抗氧化剂的质量比为100：0.3～0.5；
(2)在步骤(1)的反应体系中加入乙二胺，反应1～2h，其中，硬脂酸与乙二胺的摩尔比为2：1.12～1.16；
(3)在步骤(2)的反应体系中加入磷钨酸季铵钛盐作为催化剂，升温至190～210℃，反应3～5h，其中，磷钨酸季铵钛盐与硬脂酸的质量比为0.5～1：100。
3.根据权利要求2所述的合成乙撑双硬脂酰胺的方法，所述抗氧化剂为亚硫酸氢钠或硼氢化钠。
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