CN1320950C - 一种油脂的乙氧基化物及制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种油脂的乙氧基化物，其特征在于油脂乙氧基化物有以下形式：其中R为C1～30烃基或它们的混合物，x，y，z相同或不同，x+y+z＝1～180。采用将油脂和催化剂混合后，用N2置换掉反应器中的空气，升温至反应温度和操作压力后，保持反应压力条件下导入环氧乙烷，老化10～20分钟，降温制得本发明的产物。本发明具有合成的产品无毒、无刺激；皮肤相容性好，可降低配方产品的刺激性的优点。
Description
技术领域
本发明属于一种涉及一种非离子表面活性剂，具体地说涉及一种油脂的乙氧基化物及制备方法。
发明背景
传统意义上的油脂化学品一般都是将油脂进行预酯化、酯交换得到脂肪酸甲酯，甲酯加氢制得脂肪醇，再经乙氧基化反应制备出醇醚类非离子表面活性剂。
此过程工艺路线较长，制备甲酯还需要经过水洗，脱水，蒸馏等操作过程，工艺繁琐。因收集副产甲醇而需要配置冷冻盐水体系，且甲酯加氢需要高温高压，因而设备复杂，导致产品成本较高，另外醇醚类非离子表面活性剂的刺激性和生态毒性并不理想，泡沫过于丰富，不易漂洗。而从油脂一步法直接乙氧基化合成非离子产品则有一定难度。天然油脂主要以三甘油脂为主，不仅原料本身无活泼氢与杂原子相连，而且分子中含有三长链，分子量大且空间位阻也较大，传统的乙氧基化催化剂如氢氧化钠，氢氧化钾难以达到有效的催化效果，催化速度极慢，反应转化率低，未反应油脂含量高，副产物如聚乙二醇含量高。
发明内容
本发明的目的是发明一种油脂一步法直接合成油脂乙氧基化物的方法。
中国专利ZL 03108570.9描述了一种用于端基无活泼氢原料的乙氧基化合成反应的催化剂及其应用。这种催化剂可有效催化脂肪酸酯的乙氧基化，此外我们也发现该催化剂对具有三甘油酯结构的油脂包括天然动植物油脂及C8～10三甘油酯也具有较好的乙氧基化催化效果，在这种有效催化剂作用下，环氧乙烷直接插入到羰基与甘油基之间，而且平均的乙氧基单元可在1～60(相对油脂单个烃基链而言)之间任意选择。
本发明所述的油脂乙氧基化物有以下形式：
R-CO(C2H4O)xCH2
|
R-CO(C2H4O)yCH
|
R-CO(C2H4O)zCH2
其中R为C1～30烃基或它们的混合物，优选C8～18烃基或它们的混合物，x，y，z可以相同或不同，x+y+z＝1～180，优选1～120，更优选1～60。
本发明合成过程如下：
其中R、x、y、z 同上，n＝x+y+z，
本发明合成工艺包括如下步骤：
将油脂和催化剂按催化剂用量为油脂重量的0.1～5.0wt％，优选0.2～3.0wt％，更优选0.5～2.0wt％混合后，搅拌下加入反应器，开启搅拌，用N2置换掉反应器中的空气，升温至反应温度150～220℃，优选170～200℃，操作压力0.1～2.0MPa，优选0.3～1.8MPa后，保持反应压力条件下导入环氧乙烷，环氧乙烷的加入量是油脂：环氧乙烷的摩尔比为摩尔比为1∶1～180，优选1∶1～120，更优选1∶1～60，老化10～20分钟，降温至70～100℃，出料。
如上所述的油脂包括天然动植物油脂和C8～10三甘油酯，植物油有豆油、菜籽油、棉籽油、椰子油、棕榈油、橄榄油、棕榈仁油、乌桕油、山苍籽油、米糠油或香果油等；动物油有：牛油、羊油或猪油等。
如上所述的催化剂为碱土金属氧化物为30～90wt％，III族金属离子为1～40wt％，载体为1～30wt％，催化剂的制备在中国专利ZL 03108570.9中有详细描述。
本发明可在任意一种乙氧基化反应器上完成，如高压釜式反应器、外循环喷雾式反应器、环路喷射式反应器等。
本发明的优点为合成的产品无毒、无刺激；皮肤相容性好，可降低配方产品的刺激性；由于产品特有的三甘油酯结构，因而具有对食用油及矿物油优越的乳化性能和优异的油污增溶能力；由于产品本身具有一定的黏度，因而对阴离子体系增稠效果明显；本身属中等发泡产品，对配方体系泡沫无明显抑制作用；具有良好的富脂作用，可用于个人保护用品增加调理性；HLB值随意可调，低温溶解性好，抗硬水，易生物降解，润滑性好等等，可用于餐具洗涤剂、油相调节剂、食品乳化剂、皮革加脂剂、金属切削液及一些化纤油剂中。
具体实施方式
实施例1：
将催化剂2.6g加入90g大豆油中，边搅拌边投入1L高压釜中，开启搅拌，N2置换空气，升温至180℃，导入环氧乙烷，保持体系压力0.4MPa，至环氧乙烷加入量为238g时，关闭EO进料阀，老化10min，冷却至70℃，放出物料，称重329.5g，得到单链平均氧乙烯基含量为18.0的产物——豆油乙氧基化物。
实施例2：
将催化剂6.3g加入132gC8～10三甘油酯中，边搅拌边投入1L高压釜中，开启搅拌，N2置换空气，升温至150℃，导入环氧乙烷，保持体系压力0.3MPa，至环氧乙烷加入量为275g时反应结束，老化10min，冷却至70℃放料，称重345g，得到单链平均氧乙烯含量为8.0的产物——C8～10三甘油酯的乙氧基化物。
实施例3：
将催化剂1.2g加入147.7g橄榄油中，边搅拌边投入1L高压釜中，开启搅拌，N2置换空气，升温至200℃，导入环氧乙烷，保持体系压力0.5MPa，环氧乙烷加入量为396g时，关闭环氧乙烷进料阀，老化10min，冷却至70℃放料，称重544g，得到单链平均氧乙烯含量为15.0的产物——橄榄油乙氧基化物。
实施例4：
将催化剂4.9g加入137.5g羊油中，边搅拌边投入1L高压釜中，开启搅拌，N2置换空气，升温至190℃，导入环氧乙烷，保持体系压力0.4MPa，至环氧乙烷加入量为550g时，关闭环氧乙烷进料阀，老化10min，冷却至70℃放料，称重692g，得到单链平均氧乙烯含量为25的产物——羊油乙氧基化物。
实施例5：
将催化剂2.9g加入144g棕榈仁油中，边搅拌边投入1L高压釜中，开启搅拌，N2置换空气，升温至170℃，导入环氧乙烷，保持体系压力0.2MPa，至环氧乙烷加入量为80g时，关闭EO进料阀，老化10min，冷却至70℃，放出物料，称重226g，得到单链平均氧乙烯基含量为3.0的产物——棕榈仁油乙氧基化物。
实施例6：
将催化剂120g混入30kg棉籽油中，搅拌下真空吸入200L环路反应器中，开启主循环泵，N2置换空气，待升温至210℃，体系压力为0.3MPa时，导入少量环氧乙烷，使其诱导，待诱导完成后，重新开启环氧乙烷进料阀，保持反应温度200-210℃，直至环氧乙烷加至132kg，此时体系压力升至1.58MPa，关闭环氧乙烷进料阀，老化20min，冷却至70℃，关闭循环泵，放料，得到单链平均氧乙烯含量为30的产物——棉籽油乙氧基化物。
实施例7：
将催化剂15g混入1.0kg棕榈油，搅拌下真空吸入10L外循环喷雾式反应器中，开启循环泵，N2置换空气，升温至160℃，开启环氧乙烷进料阀，保持体系压力0.4MPa，直至环氧乙烷加至7.0kg时，停止进料，老化20min，冷却至100℃放出4.0kg加成产物，将反应器中剩余的物料加热至160℃，开启环氧乙烷进料阀，保持体系压力0.4MPa，直至环氧乙烷加至3.5kg时停止进料，老化20min，冷却至70℃，关闭循环泵，放料称重，得到单链平均氧乙烯含量为80的产物——棕榈油乙氧基化物。
Claims (14)
1、一种油脂的乙氧基化物，其特征在于油脂乙氧基化物有以下形式：
其中R为C1-30烃基或它们的混合物，x，y，z相同或不同，x+y+z＝1～180。
2、如权利要求1所述的一种油脂的乙氧基化物，其特征在于R为C8～18烃基或它们的混合物。
3、如权利要求1所述的一种油脂的乙氧基化物，其特征在于所述的x+y+z＝1～120。
4、如权利要求3所述的一种油脂的乙氧基化物，其特征在于所述的x+y+z＝1～60。
5、如权利要求1-4任一项所述的一种油脂的乙氧基化物的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
将油脂和催化剂按催化剂用量为油脂重量的0.1～5.0wt％，混合后，搅拌下加入反应器，开启搅拌，用N2置换掉反应器中的空气，升温至反应温度150～220℃，操作压力0.1～2.0MPa后，保持反应压力条件下导入环氧乙烷，环氧乙烷的加入量是油脂：环氧乙烷的摩尔比为1∶1～180，，老化10～20分钟，降温至70～100℃，出料；
所述的催化剂是碱土金属氧化物为30～90wt％，III族金属离子为1～40wt％，载体为1～30wt％。
6、如权利要求5所述的一种油脂的乙氧基化物的制备方法，其特征在于所述的催化剂用量为油脂重量的0.2～3.0wt％。
7、如权利要求6所述的一种油脂的乙氧基化物的制备方法，其特征在于所述的催化剂用量为油脂重量的0.5～2.0wt％。
8、如权利要求5所述的一种油脂的乙氧基化物的制备方法，其特征在于所述的反应温度为170～200℃。
9、如权利要求5所述的一种油脂的乙氧基化物的制备方法，其特征在于所述的操作压力为0.3～1.8MPa。
10、如权利要求5所述的一种油脂的乙氧基化物的制备方法，其特征在于所述的油脂：环氧乙烷的摩尔比为1∶1～120。
11、如权利要求10所述的一种油脂的乙氧基化物的制备方法，其特征在于所述的油脂：环氧乙烷的摩尔比为1∶1～60。
12、如权利要求5所述的一种油脂的乙氧基化物的制备方法，其特征在于所述的油脂包括天然动植物油脂和C8～10三甘油酯。
13、如权利要求12所述的一种油脂的乙氧基化物的制备方法，其特征在于所述的植物油脂有豆油、菜籽油、棉籽油、椰子油、棕榈油、橄榄油、棕榈仁油、乌桕油、山苍籽油、米糠油或香果油。
14、如权利要求12所述的一种油脂的乙氧基化物的制备方法，其特征在于所述的动物油有牛油、羊油或猪油。
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