專利名稱：有機硅改性地溝油制備的二酯季銨鹽柔軟劑及生產方法
有機硅改性地溝油制備的二酯季銨鹽柔軟劑及生產方法技術領域：
本發明涉及化工領域，具體地說是一種有機硅改性地溝油制備的二酯季銨鹽柔軟劑及生產方法。背景技術：
柔軟劑是一類能改變纖維的動、靜摩擦系數的化學物質，是一類能夠賦予產品良好手感及使用性能的重要精細化工產品，被廣泛應用于造紙、紡織和日化等行業。脂肪酸類衍生物作為柔軟劑使用的時間較長，最早使用的脂肪烴季銨鹽因在環境中難以代謝而被禁用；其后的可生物降解類脂肪酸衍生物，咪唑啉、氨基酰胺和酯季銨鹽的發展速度較快，此類產品主要以飽和脂肪酸或者甘油酯，如硬脂酸、棕櫚酸或棕櫚油及氫化牛油為原料進行制備，雖具有飽滿的手感，但是水可分散性較差，使用時需要在很高的溫度下化料，且在工作液中不穩定，容易產生破乳現象；飽和脂肪酸近年來在食品和生物柴油中的需求量大增，價格上漲較快，致使生產成本也大大提高；生產柔軟劑的另一重要原料是多胺類化合物和醇胺類化合物，都是在高溫下易氧化變質的熱敏性物質，而生產過程中適當降低反應溫度有利于提高柔軟劑的質量；甲酯化脂肪酸雖然可以在遠低于一般脂肪酸為原料所需的溫度下進行柔軟劑的生產，但其油脂在甲醇中的溶解度較小，需要用到的甲醇量較大， 而甲醇的毒性大、沸點低，對于工作過程的控制要求較高，因此也不是最佳原料；有機硅柔軟劑具有極好的柔軟平滑性能，被稱為超級柔軟劑，但其價格昂貴，成本較高；二酯季銨鹽是近年研究較多的一類脂肪酸柔軟劑，具有良好的手感與抗黃變性能，但是其貨架期非常短暫，使用過程中也比較容易破乳而出現分層變質。地溝油是城市下水道里流淌的垃圾，人們談油色變是因為它對環境造成嚴重污染，甚至被不法商販收集、加工提煉成食用油進入餐飲市場。為了改變現狀，人們開始研究如何將地溝油變廢為寶。現有技術中有利用地溝油生產生物柴油、制備選礦藥劑、生產乙醇和沼氣等，但沒有發現運用地溝油加工生產柔軟的事例。
發明內容本發明針對上述柔軟劑在制備和使用過程中存在的問題，提供一種有機硅改性地溝油制備的二酯季銨鹽柔軟劑及生產方法。這種有機硅改性地溝油制備的二酯季銨鹽柔軟劑，其特征是，在過濾分水的地溝油中，加入強酸性催化劑和異丙醇進行酯化，再加入碳酸鈉中和，得到異丙酯化油脂；在異丙酯化油脂中加入弱酸型陽離子交換樹脂，再加入陰離子交換樹脂進行凈化處理；在經過凈化處理的異丙酯化油脂中，加入含氫量大于O. 01%的含氫硅油和氯鉬酸含量為1%的氯鉬酸異丙醇溶液，得到有機硅改性異丙酯化油脂；在有機硅改性異丙酯化油脂中加入三乙醇胺，再均勻滴加硫酸二乙酯，得到深黃色油狀二酯季銨鹽柔軟劑。所述強酸性催化劑選用固體強酸或液體強酸，用量為地溝油原料重量的 O.05%-2%。所述固體強酸為甲苯磺酸或氨基磺酸，液體強酸為濃硫酸或三氟甲磺酸。所述異丙醇的用量為過濾分水后油脂用量的20%_40%。所述碳酸鈉的用量為過濾分水后油脂用量的O. 05%_2%。所述弱酸型陽離子交換樹脂的用量為酯化油脂用量的O. 1%_2%。所述陰尚子交換樹脂的用量為酯化油脂用量的O. 1%_2%。
所述三乙醇胺的用量為改性后油脂用量的5%_20%。所述硫酸二乙酯的用量為改性后油脂用量的5%_20%。有機硅改性地溝油制備二酯季銨鹽柔軟劑的生產方法，其特征是，生產過程為以下步驟
一、地溝油過濾分水
取地溝油原料重量5%-30%的硅藻土，加入原料地溝油中，攪拌3小時后過濾；將過濾液靜置8-12小時，分去下層濁液，保留上層油脂；
二、異丙醇進行酯化
在保留的油脂中加入強酸性催化劑和異丙醇，加熱到80度反應2小時，加入碳酸鈉中和，過濾除去固體物質；在過濾后的油脂中再次加入強酸性催化劑和異丙醇，加熱到80度反應2小時，加入碳酸鈉中和，過濾除去固體物質，得到異丙酯化油脂；
三、凈化處理
在異丙酯化油脂中加入弱酸型陽離子交換樹脂，攪拌I小時后過濾；而后分批加入陰離子交換樹脂，攪拌1-2小時，測定pH為中性時，過濾去除樹脂；
四、硅氫化改性
在經過凈化處理的異丙酯化油脂中，加入含氫量大于O. 01%的含氫硅油，氯鉬酸含量為1%的氯鉬酸異丙醇溶液，溫度升至100度反應4小時，得到有機硅改性異丙酯化油脂；
五、三乙醇胺反應并進行季銨化
在有機硅改性異丙酯化油脂中加入三乙醇胺，真空下升溫到120度反應4小時，將溫度降至90度，2小時內均勻滴加硫酸二乙酯，繼續保溫2小時結束反應，得到深黃色油狀二酯季銨鹽柔軟劑。本發明的有益效果1、將地溝油變廢為寶，拓展了生產柔軟劑原料的新領域。2、地溝油中以不飽和脂肪酸為主，經清除處理影響催化劑性能的物質，進行硅氫加成改性，可以大大提高油脂衍生物的性能。3、采用異丙醇代替甲醇，能夠更好的對地溝油進行酯化。4、產品生產成本不高，適用范圍廣，具有良好的穩定性。5、有機硅改性油脂生產的二酯季銨鹽， 不僅具有良好的手感，其耐水解性能和水中的分散性能明顯提高，抗黃變性能、產品的貨架期和易使用性也得到明顯提升。
具體實施方式下面結合具體的實施方式闡述本發明的制作過程。實施例I :
一、地溝油過濾分水
在IOOkg原料地溝油中加入IOkg硅藻土，攪拌3小時后過濾；將過濾液靜置8小時，分去下層濁液，保留上層油脂，稱得上層油脂重量為82kg ；
二、異丙醇進行酯化
在保留的油脂中加入80g濃硫酸和IOkg異丙醇，加熱到80度反應2小時，加入90g碳酸鈉中和濃硫酸，過濾除去固體物質；在過濾后的油脂中再次加入80g濃硫酸和IOkg異丙醇，加熱到80度反應2小時，加入90g碳酸鈉中和濃硫酸，過濾除去固體物質，得到異丙酯化油脂91. 7kg;
三、凈化處理
在異丙酯化油脂中加入JKllO弱酸型陽離子交換樹脂1kg，攪拌I小時后過濾；而后分批加入500g陰離子交換樹脂400，攪拌I小時，測定pH為中性時，過濾去除樹脂；
四、硅氫化改性
在經過凈化處理的異丙酯化油脂中，加入IOOkg含氫量O. 3%的含氫硅油，500g氯鉬酸含量為1%的氯鉬酸異丙醇溶液，溫度升至100度反應4小時，得到有機硅改性異丙酯化油
五、三乙醇胺反應并進行季銨化
在有機硅改性異丙酯化油脂中加入25kg三乙醇胺，真空下升溫到120度反應4小時， 將溫度降至90度，2小時內均勻滴加25kg硫酸二乙酯，繼續保溫2小時結束反應，得到深黃色油狀二酯季銨鹽柔軟劑。實施例2:
一、地溝油過濾分水
在IOOkg原料地溝油中加入5kg硅藻土，攪拌3小時后過濾；將過濾液靜置10小時，分去下層濁液，保留上層油脂，稱得上層油脂重量為87kg ；
二、異丙醇進行酯化
在保留的油脂中加入80g濃硫酸和IOkg異丙醇，加熱到80度反應2小時，加入90g碳酸鈉中和濃硫酸，過濾除去固體物質；在過濾后的油脂中再次加入80g濃硫酸和IOkg異丙醇，加熱到80度反應2小時，加入90g碳酸鈉中和濃硫酸，過濾除去固體物質，得到異丙酯化油脂95. 4kg ；
三、凈化處理
在異丙酯化油脂中加入JKllO弱酸型陽離子交換樹脂1kg，攪拌I小時后過濾；而后分批加入550g陰離子交換樹脂400，攪拌I. 5小時，測定pH為中性時，過濾去除樹脂；
四、硅氫化改性
在經過凈化處理的異丙酯化油脂中，加入IOOkg含氫量O. 3%的含氫硅油，500g氯鉬酸含量為1%的氯鉬酸異丙醇溶液，溫度升至100度反應4小時，得到有機硅改性異丙酯化油
五、三乙醇胺反應并進行季銨化
在有機硅改性異丙酯化油脂中加入25kg三乙醇胺，真空下升溫到120度反應4小時， 將溫度降至90度，2小時內均勻滴加25kg硫酸二乙酯，繼續保溫2小時結束反應，得到深黃色油狀二酯季銨鹽柔軟劑。實施例3:
一、地溝油過濾分水
在IOOkg原料地溝油中加入20kg硅藻土，攪拌3小時后過濾；將過濾液靜置12小時， 分去下層濁液，保留上層油脂，稱得上層油脂重量為78. 7kg ；
二、異丙醇進行酯化
在保留的油脂中加入80g濃硫酸和IOkg異丙醇，加熱到80度反應2小時，加入90g碳酸鈉中和濃硫酸，過濾除去固體物質；在過濾后的油脂中再次加入80g濃硫酸和IOkg異丙醇，加熱到80度反應2小時，加入90g碳酸鈉中和濃硫酸，過濾除去固體物質，得到異丙酯化油脂82. 4kg ；
三、凈化處理在異丙酯化油脂中加入JKllO弱酸型陽離子交換樹脂1kg，攪拌I小時后過濾；而后分批加入600g陰離子交換樹脂400，攪拌2小時，測定pH為中性時，過濾去除樹脂；
四、硅氫化改性
在經過凈化處理的異丙酯化油脂中，加入IOOkg含氫量O. 3%的含氫硅油，500g氯鉬酸含量為1%的氯鉬酸異丙醇溶液，溫度升至100度反應4小時，得到有機硅改性異丙酯化油
五、三乙醇胺反應并進行季銨化
在有機硅改性異丙酯化油脂中加入25kg三乙醇胺，真空下升溫到120度反應4小時， 將溫度降至90度，2小時內均勻滴加25kg硫酸二乙酯，繼續保溫2小時結束反應，得到深黃色油狀二酯季銨鹽柔軟劑。實施例4
一、地溝油過濾分水
在IOOkg原料地溝油中加入IOkg硅藻土，攪拌3小時后過濾；將過濾液靜置10小時， 分去下層濁液，保留上層油脂，稱得上層油脂重量為82kg ；
二、異丙醇進行酯化
在保留的油脂中加入80g濃硫酸和IOkg異丙醇，加熱到80度反應2小時，加入90g碳酸鈉中和濃硫酸，過濾除去固體物質；在過濾后的油脂中再次加入80g濃硫酸和IOkg異丙醇，加熱到80度反應2小時，加入90g碳酸鈉中和濃硫酸，過濾除去固體物質，得到異丙酯化油脂91. 7kg;
三、凈化處理
在異丙酯化油脂中加入JKllO弱酸型陽離子交換樹脂2kg，攪拌I小時后過濾；而后分批加入IOOOg陰離子交換樹脂400，攪拌2小時，測定pH為中性時，過濾去除樹脂；
四、硅氫化改性
在經過凈化處理的異丙酯化油脂中，加入IOOkg含氫量O. 3%的含氫硅油，500g氯鉬酸含量為1%的氯鉬酸異丙醇溶液，溫度升至100度反應4小時，得到有機硅改性異丙酯化油
五、三乙醇胺反應并進行季銨化
在有機硅改性異丙酯化油脂中加入25kg三乙醇胺，真空下升溫到120度反應4小時， 將溫度降至90度，2小時內均勻滴加25kg硫酸二乙酯，繼續保溫2小時結束反應，得到深黃色油狀二酯季銨鹽柔軟劑。實施例5:
一、地溝油過濾分水
在IOOkg原料地溝油中加入IOkg硅藻土，攪拌3小時后過濾；將過濾液靜置12小時， 分去下層濁液，保留上層油脂，稱得上層油脂重量為82kg ；
二、異丙醇進行酯化
在保留的油脂中加入80g濃硫酸和IOkg異丙醇，加熱到80度反應2小時，加入90g碳酸鈉中和濃硫酸，過濾除去固體物質；在過濾后的油脂中再次加入80g濃硫酸和IOkg異丙醇，加熱到80度反應2小時，加入90g碳酸鈉中和濃硫酸，過濾除去固體物質，得到異丙酯化油脂91. 7kg;三、凈化處理
在異丙酯化油脂中加入JKllO弱酸型陽離子交換樹脂1kg，攪拌I小時后過濾；而后分批加入1200g陰離子交換樹脂400，攪拌2小時，測定pH為中性時，過濾去除樹脂；
四、硅氫化改性
在經過凈化處理的異丙酯化油脂中，加入300kg含氫量O. 3%的含氫硅油，1500g氯鉬酸含量為1%的氯鉬酸異丙醇溶液，溫度升至100度反應4小時，得到有機硅改性異丙酯化油
五、三乙醇胺反應并進行季銨化
在有機硅改性異丙酯化油脂中加入25kg三乙醇胺，真空下升溫到120度反應4小時， 將溫度降至90度，2小時內均勻滴加25kg硫酸二乙酯，繼續保溫2小時結束反應，得到深黃色油狀二酯季銨鹽柔軟劑。本發明柔軟劑可以廣泛應用于紡織、造紙、日化等領域，與同類產品相比，具有水可分散性強，穩定性好、柔軟性高等特點，其成本遠遠低于純硅油柔軟劑，目前國內尚無通過改性地溝油制備的柔軟劑。 取實施例I到實施例5的樣品進行柔軟性測試，選擇市售二酯季銨鹽WE-15作為對照。將各樣品溶于水中得到O. 2%的測試溶液，結果見下表
性能評價實例 I實例 2實例3實例 4實例 5WE-15未處 Ii手感柔軟4++++++++++++—豐滿++++++—3次柔軟+++++++++—柔和豐滿++++++一洗滌周期后的手慼
手感由五人評價。符號的含義如下
-:初始值；+/_ :手感略有改善；+ :手感明顯改善；++ :手感顯著改善； +++ :手感極顯著改善。 取實施例I到實施例5的樣品進行穩定性測試，將上述樣品制成10%工作液，放置二周觀察有無分層或沉淀產生，結果見下表
權利要求
1.有機硅改性地溝油制備的二酯季銨鹽柔軟劑，其特征是，在過濾分水的地溝油中，加入強酸性催化劑和異丙醇進行酯化，再加入碳酸鈉中和，得到異丙酯化油脂；在異丙酯化油脂中加入弱酸型陽離子交換樹脂，再加入陰離子交換樹脂進行凈化處理；在經過凈化處理的異丙酯化油脂中，加入含氫量大于O. 01%的含氫硅油和氯鉬酸含量為1%的氯鉬酸異丙醇溶液，得到有機硅改性異丙酯化油脂；在有機硅改性異丙酯化油脂中加入三乙醇胺，再均勻滴加硫酸二乙酯，得到深黃色油狀二酯季銨鹽柔軟劑。
2.根據權利要求I所述的有機硅改性地溝油制備的二酯季銨鹽柔軟劑，其特征是，所述強酸性催化劑選用固體強酸或液體強酸，用量為地溝油原料重量的O. 05%-2%。
3.根據權利要求2所述的有機硅改性地溝油制備的二酯季銨鹽柔軟劑，其特征是，所述固體強酸為甲苯磺酸或氨基磺酸，液體強酸為濃硫酸或三氟甲磺酸。
4.根據權利要求I所述的有機硅改性地溝油制備的二酯季銨鹽柔軟劑，其特征是，所述異丙醇的用量為過濾分水后油脂用量的20%-40%。
5.根據權利要求I所述的有機硅改性地溝油制備的二酯季銨鹽柔軟劑，其特征是，所述碳酸鈉的用量為過濾分水后油脂用量的O. 05%-2%。
6.根據權利要求I所述的有機硅改性地溝油制備的二酯季銨鹽柔軟劑，其特征是，所述弱酸型陽離子交換樹脂的用量為酯化油脂用量的O. 1%-2%。
7.根據權利要求I所述的有機硅改性地溝油制備的二酯季銨鹽柔軟劑，其特征是，所述陰離子交換樹脂的用量為酯化油脂用量的O. 1%-2%。
8.根據權利要求I所述的有機硅改性地溝油制備的二酯季銨鹽柔軟劑，其特征是，所述三乙醇胺的用量為改性后油脂用量的5%-20%。
9.根據權利要求I所述的有機硅改性地溝油制備的二酯季銨鹽柔軟劑，其特征是，所述硫酸二乙酯的用量為改性后油脂用量的5%-20%。
10.有機硅改性地溝油制備二酯季銨鹽柔軟劑的生產方法，其特征是，生產過程為以下步驟一、地溝油過濾分水取地溝油原料重量5%-30%的硅藻土，加入原料地溝油中，攪拌3小時后過濾；將過濾液靜置8-12小時，分去下層濁液，保留上層油脂；二、異丙醇進行酯化在保留的油脂中加入強酸性催化劑和異丙醇，加熱到80度反應2小時，加入碳酸鈉中和，過濾除去固體物質；在過濾后的油脂中再次加入強酸性催化劑和異丙醇，加熱到80度反應2小時，加入碳酸鈉中和，過濾除去固體物質，得到異丙酯化油脂；三、凈化處理在異丙酯化油脂中加入弱酸型陽離子交換樹脂，攪拌I小時后過濾；而后分批加入陰離子交換樹脂，攪拌1-2小時,測定pH為中性時，過濾去除樹脂；四、硅氫化改性在經過凈化處理的異丙酯化油脂中，加入含氫量大于O. 01%的含氫硅油，氯鉬酸含量為1%的氯鉬酸異丙醇溶液，溫度升至100度反應4小時，得到有機硅改性異丙酯化油脂；五、三乙醇胺反應并進行季銨化在有機硅改性異丙酯化油脂中加入三乙醇胺，真空下升溫到120度反應4小時，將溫度降至90度，2小時內均勻滴加硫酸二乙酯，繼續保溫2小時結束反應，得到深黃色油狀二酯季銨鹽柔軟劑。
全文摘要
有機硅改性地溝油制備的二酯季銨鹽柔軟劑及生產方法，在過濾分水的地溝油中，加入強酸性催化劑和異丙醇進行酯化，得到異丙酯化油脂；在異丙酯化油脂中加入弱酸型陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂進行凈化處理；在經過凈化處理的異丙酯化油脂中，加入含氫硅油和氯鉑酸異丙醇溶液，得到有機硅改性異丙酯化油脂；在有機硅改性異丙酯化油脂中加入三乙醇胺和硫酸二乙酯，得到深黃色油狀二酯季銨鹽柔軟劑。本發明的有益效果1、將地溝油變廢為寶，拓展了生產柔軟劑原料的新領域。2、地溝油進行硅氫加成改性，可以大大提高油脂衍生物的性能。3、產品生產成本不高，適用范圍廣，具有良好的穩定性。
文檔編號C11C3/04GK102586030SQ201210007278
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月11日 優先權日2012年1月11日
發明者姚義, 張靜, 林麗美, 黃友生 申請人:常德市鼎城區博塔絲妮綠色生活研究所