CN112237930B - 一种催化剂、该催化剂的制备方法及其在制备油基棕榈酸酰胺上的应用 - Google Patents

一种催化剂、该催化剂的制备方法及其在制备油基棕榈酸酰胺上的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种催化剂、该催化剂的制备方法及其在制备油基棕榈酸酰胺上的应用，催化剂由重量份数的如下组分组成：磷酸三钠2‑21份、偏钛酸10‑16份、层析硅胶69‑82份；本发明的催化剂活性高、稳定性好，与产品易分离；本发明油基棕榈酸酰胺的制备方法通过一步法合成，省去溶剂脱除和产品提纯的工序，无环境污染，绿色环保，易实现工业化；本发明油基棕榈酸酰胺的制备方法产物收率高，超过95.3%；本发明油基棕榈酸酰胺的制备方法简单，便于操作，安全环保。

Description

一种催化剂、该催化剂的制备方法及其在制备油基棕榈酸酰 胺上的应用
技术领域
本发明涉及化学品制备技术领域，尤其涉及一种催化剂、该催化剂的制备方法及其在制备油基棕榈酸酰胺上的应用。
背景技术
油基棕榈酸酰胺，化学名为十八碳-9-烯基十六烷酸酰胺，是一种国内急需、出口前景好、附加值高，适合我国开发的新型耐高温润滑剂，具有润滑、分散、降低摩擦系数、耐刮擦、抗静电和脱模等功效。因其含有较大的分子量，其润滑性和脱模性能优异，抗氧化和耐高温性好，是替代石油类润滑剂的首选助剂，可在超过280℃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，允许在食品与药品容器、包装材料、儿童玩具、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。而国内缺少这种耐高温助剂得的制备技术，目前国内仅有应用方面的专利文献。
油基棕榈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。选用油基伯胺和棕榈酸反应合成是简单且易工业化的技术路线，此方法的关键是必须同时提高油基伯胺和棕榈酸的转化率，省去溶剂脱除与产品精制等工序，直接获得高品质的产品。
但是，现有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（10-12h）,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，但与产品的相容性较好，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，稳定性不好。因此，迫切需要开发新的高效合成催化剂用于制备油基棕榈酸酰胺。
发明内容
为了解决现有油基棕榈酸酰胺制备工艺中所使用的催化剂活性差、稳定性不好、与产品不易分离等问题，本发明的目的是提供一种催化剂、该催化剂的制备方法及其在制备油基棕榈酸酰胺上的应用。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一方面，提供一种催化剂，由重量份数的如下组分组成：磷酸三钠2-21份、偏钛酸10-16份、层析硅胶69-82份。
其中，上述催化剂的制备方法包括如下步骤：
S1，称取2-21重量份的磷酸三钠、10-16重量份的偏钛酸、69-82重量份的层析硅胶；
S2，配制磷酸三钠水溶液；
S3，将S2配制的磷酸三钠水溶液和层析硅胶分别加入反应器中，搅拌，加热至55-65℃混合2-5h；
S4，向S3的反应器中加入偏钛酸，继续升温至70-90℃，搅拌混合2-5h；
S5，真空干燥后置于马弗炉中活化，制得催化剂。
本发明的第二方面，提供上述催化剂的制备方法，包括如下步骤：
S1，称取2-21重量份的磷酸三钠、10-16重量份的偏钛酸、69-82重量份的层析硅胶；
S2，配制磷酸三钠水溶液；
S3，将S2配制的磷酸三钠水溶液和层析硅胶分别加入反应器中，搅拌，加热至55-65℃混合2-5h；
S4，向S3的反应器中加入偏钛酸，继续升温至70-90℃，搅拌混合2-5h；
S5，真空干燥后置于马弗炉中活化，制得催化剂。
通过上述方法制得的催化剂，外观为粉末固体，添加使用方便，与反应物及产物皆不相溶，容易与产物分离。
优选的是，所述S2中磷酸三钠水溶液的质量浓度为6-10%。
优选的是，所述S5中真空干燥的温度为110-130℃，真空干燥的时间为3-6h，马弗炉中活化的温度为310-380℃，活化时间为5-8h。
优选的是，还包括活化后冷却过筛的步骤。
本发明的第三方面，提供上述催化剂的用途，在制备润滑剂中的应用。
其中，所述润滑剂为油基棕榈酸酰胺。
本发明的第四方面，提供一种油基棕榈酸酰胺的制备方法，包括如下步骤：
S01，向反应釜中分别加入油基伯胺和棕榈酸，所述油基伯胺和棕榈酸的重量比为1：（0.9-0.98），抽真空，并升温至110-130℃；
S02，向S01的体系中加入催化剂，继续升温至170-210℃，反应4-8h，降温至100-120℃，所述催化剂由2-21重量份的磷酸三钠、10-16重量份的偏钛酸、69-82重量份的层析硅胶组成，所述催化剂的添加量为棕榈酸用量的0.6%-1.5%；
S03，过滤，喷雾冷却造粒或切片，制得油基棕榈酸酰胺。
其中，S02步骤中反应的前2-3个小时，为反应前期，反应条件是：氮气保护，常压状态；反应后期的反应条件是真空减压状态。
其中，所述S02中催化剂的制备方法包括如下步骤：
S1，配制磷酸三钠水溶液；
S2，将S1配制的磷酸三钠水溶液和层析硅胶分别加入反应器中，搅拌，加热至55-65℃混合2-5h；
S3，向S2的反应器中加入偏钛酸，继续升温至70-90℃，搅拌混合2-5h；
S4，真空干燥后置于马弗炉中活化，制得催化剂。
与现有技术相比，本发明实现的有益效果：本发明的催化剂活性高、稳定性好，与产物易分离；本发明油基棕榈酸酰胺的制备方法通过一步法合成，省去产品提纯与精制的工序，在反应过程中也无需添加任何溶剂和其他介质，简化了工序，降低了成本，且无环境污染，绿色环保，易实现工业化；本发明油基棕榈酸酰胺的制备方法产物收率高，超过95.3%；本发明油基棕榈酸酰胺的制备方法简单，便于操作，安全环保。
具体实施方式
实施例1
S1，先将8 g磷酸三钠溶于92mL去离子水中，得到磷酸三钠溶液；
S2，向2000mL反应器中加入76g层析硅胶和S1制备的磷酸三钠溶液，开启搅拌，升温至60℃，搅拌混合3h；
S3，向S2中加入14g偏钛酸，补加去离子水100mL，升温至80℃，继续搅拌混合3h；
S4，于120℃下真空干燥4h，脱除其中的水分，再在马弗炉中活化6h，活化温度为360±2℃，冷却后粉碎过60目筛，得到催化剂，密封保存。
实施例2
S1，先将2 g磷酸三钠溶于48mL去离子水中，得到磷酸三钠溶液；
S2，向2000mL反应器中加入82g层析硅胶和S1制备的磷酸三钠溶液，开启搅拌，升温至55℃，搅拌混合4h；
S3，向S2中加入16g偏钛酸，补加去离子水100mL，升温至75℃，继续搅拌混合2h；
S4，于130℃下真空干燥3h，脱除其中的水分，再在马弗炉中活化8h，活化温度为330±2℃，冷却后粉碎过60目筛，得到催化剂，密封保存。
实施例3
S1，先将21 g磷酸三钠溶于190mL去离子水中，得到磷酸三钠溶液；
S2，向2000mL反应器中加入69g层析硅胶和S1制备的磷酸三钠溶液，开启搅拌，升温至65℃，搅拌混合5h；
S3，向S2中加入10g偏钛酸，补加去离子水100mL，升温至90℃，继续搅拌混合4h；
S4，于115℃下真空干燥6h，脱除其中的水分，再在马弗炉中活化6h，活化温度为320±2℃，冷却后粉碎过60目筛，得到催化剂，密封保存。
实施例4
S1，在3L反应釜中分别加入948g油基伯胺和900g棕榈酸，抽真空，然后升温至115℃；
S2，开启反应釜中的搅拌，加入实施例1制备的催化剂7.8g，继续升温至190℃，开始反应，控制反应温度190±1℃，前2h在氮气保护下常压排空反应，再在减压状态下反应时间2h，取样分析合格后冷却至100℃；
S3，通过袋式过滤器过滤催化剂，再将滤液冷却，切片成型，制成成品，经检测其产品酸值1.68mgKOH/g,胺值1.23mgKOM/g，熔点69.2℃，色泽3.5#，产品收率为96.2%。。
实施例5
S1，在3L反应釜中分别加入945g油基伯胺和900g棕榈酸，抽真空，然后升温至110℃；
S2，开启反应釜中的搅拌，加入实施例2制备的催化剂5.8g，继续升温至195℃，开始反应，控制反应温度185±1℃，前3h在氮气保护下常压排空反应，再在减压状态下反应时间2h，取样分析合格后冷却至95℃；
S3，通过袋式过滤器过滤催化剂，再将滤液冷却，切片成型，制成成品，经检测其产品酸值2.12mgKOH/g,胺值1.62mgKOM/g，熔点68.9℃，色泽3.0#，产品收率为96.9%。
实施例6
S1，在3L反应釜中分别加入938g油基伯胺和900g棕榈酸，抽真空，然后升温至130℃；
S2，开启反应釜中的搅拌，加入实施例3制备的催化剂13.5g，继续升温至210℃，开始反应，控制反应温度210±1℃，前2h在氮气保护下常压排空反应，再在减压状态下反应时间2h，取样分析合格后冷却至110℃；
S3，通过袋式过滤器过滤催化剂，再将滤液冷却，切片成型，制成成品，经检测其产品酸值2.81mgKOH/g,胺值0.92mgKOH/g，熔点69.6℃，色泽4.0#，产品收率为95.3%。上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好地使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。

Claims (1)

1.一种油基棕榈酸酰胺的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： S01，向反应釜中分别加入油基伯胺和棕榈酸，所述油基伯胺和棕榈酸的重量比为1： （0 .9-0 .98），抽真空，并升温至110-130℃； S02，向S01的体系中加入催化剂，继续升温至170-210℃，反应4-8h，降温至100-120℃，所述催化剂的添加重量为棕榈酸重量的0 .6%-1 .5%； S03，过滤，喷雾冷却造粒或切片，制得油基棕榈酸酰胺；
所述催化剂由重量份数的如下组分组成：磷酸三钠2-21份、偏钛酸10- 16份、层析硅胶69-82份；
所述催化剂的制备方法，包括如下步骤：
S1，称取2-21重量份的磷酸三钠、10-16重量份的偏钛酸、69-82重量份的层析硅胶；S2，配制磷酸三钠水溶液； S3，将S2配制的磷酸三钠水溶液和层析硅胶分别加入反应器中，搅拌，加热至55-65℃ 混合2-5h； S4，向S3的反应器中加入偏钛酸，继续升温至70-90℃，搅拌混合2-5h； S5，真空干燥后置于马弗炉中活化，制得催化剂；还包括活化后冷却过筛的步骤；
所述S2中磷酸三钠水溶液的质量 浓度为6-10%，所述S5中真空干燥的温度为110- 130℃，真空干燥的时间为3-6h，马弗炉中活化的温度为310-380℃，活化时间为5-8h。
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