專利名稱：一種油脂的乙氧基化物及制備方法
技術領域：
本發明屬于一種涉及一種非離子表面活性劑，具體地說涉及一種油脂的乙氧基化物及制備方法。
背景技術：
傳統意義上的油脂化學品一般都是將油脂進行預酯化、酯交換得到脂肪酸甲酯，甲酯加氫制得脂肪醇，再經乙氧基化反應制備出醇醚類非離子表面活性劑。
此過程工藝路線較長，制備甲酯還需要經過水洗，脫水，蒸餾等操作過程，工藝繁瑣。因收集副產甲醇而需要配置冷凍鹽水體系，且甲酯加氫需要高溫高壓，因而設備復雜，導致產品成本較高，另外醇醚類非離子表面活性劑的刺激性和生態毒性并不理想，泡沫過于豐富，不易漂洗。而從油脂一步法直接乙氧基化合成非離子產品則有一定難度。天然油脂主要以三甘油脂為主，不僅原料本身無活潑氫與雜原子相連，而且分子中含有三長鏈，分子量大且空間位阻也較大，傳統的乙氧基化催化劑如氫氧化鈉，氫氧化鉀難以達到有效的催化效果，催化速度極慢，反應轉化率低，未反應油脂含量高，副產物如聚乙二醇含量高。
發明內容
本發明的目的是發明一種油脂一步法直接合成油脂乙氧基化物的方法。
中國專利ZL 03108570.9描述了一種用于端基無活潑氫原料的乙氧基化合成反應的催化劑及其應用。這種催化劑可有效催化脂肪酸酯的乙氧基化，此外我們也發現該催化劑對具有三甘油酯結構的油脂包括天然動植物油脂及C8～10三甘油酯也具有較好的乙氧基化催化效果，在這種有效催化劑作用下，環氧乙烷直接插入到羰基與甘油基之間，而且平均的乙氧基單元可在1～60(相對油脂單個烴基鏈而言)之間任意選擇。
本發明所述的油脂乙氧基化物有以下形式
其中R為C1～30烴基或它們的混合物，優選C8～18烴基或它們的混合物，x，y，z可以相同或不同，x+y+z＝1～180，優選1～120，更優選1～60。
本發明合成過程如下 其中R、x、y、z同上，n＝x+y+z，本發明合成工藝包括如下步驟將油脂和催化劑按催化劑用量為油脂重量的0.1～5.0wt％，優選0.2～3.0wt％，更優選0.5～2.0wt％混合后，攪拌下加入反應器，開啟攪拌，用N2置換掉反應器中的空氣，升溫至反應溫度150～220℃，優選170～200℃，操作壓力0.1～2.0MPa，優選0.3～1.8MPa后，保持反應壓力條件下導入環氧乙烷，環氧乙烷的加入量是油脂∶環氧乙烷的摩爾比為摩爾比為1∶1～180，優選1∶1～120，更優選1∶1～60，老化10～20分鐘，降溫至70～100℃，出料。
如上所述的油脂包括天然動植物油脂和C8～10三甘油酯，植物油有豆油、菜籽油、棉籽油、椰子油、棕櫚油、橄欖油、棕櫚仁油、烏桕油、山蒼籽油、米糠油或香果油等；動物油有牛油、羊油或豬油等。
如上所述的催化劑為堿土金屬氧化物為30～90wt％，III族金屬離子為1～40wt％，載體為1～30wt％，催化劑的制備在中國專利ZL 03108570.9中有詳細描述。
本發明可在任意一種乙氧基化反應器上完成，如高壓釜式反應器、外循環噴霧式反應器、環路噴射式反應器等。
本發明的優點為合成的產品無毒、無刺激；皮膚相容性好，可降低配方產品的刺激性；由于產品特有的三甘油酯結構，因而具有對食用油及礦物油優越的乳化性能和優異的油污增溶能力；由于產品本身具有一定的黏度，因而對陰離子體系增稠效果明顯；本身屬中等發泡產品，對配方體系泡沫無明顯抑制作用；具有良好的富脂作用，可用于個人保護用品增加調理性；HLB值隨意可調，低溫溶解性好，抗硬水，易生物降解，潤滑性好等等，可用于餐具洗滌劑、油相調節劑、食品乳化劑、皮革加脂劑、金屬切削液及一些化纖油劑中。
具體實施例方式
實施例1將催化劑2.6g加入90g大豆油中，邊攪拌邊投入1L高壓釜中，開啟攪拌，N2置換空氣，升溫至180℃，導入環氧乙烷，保持體系壓力0.4MPa，至環氧乙烷加入量為238g時，關閉EO進料閥，老化10min，冷卻至70℃，放出物料，稱重329.5g，得到單鏈平均氧乙烯基含量為18.0的產物——豆油乙氧基化物。
實施例2將催化劑6.3g加入132gC8～10三甘油酯中，邊攪拌邊投入1L高壓釜中，開啟攪拌，N2置換空氣，升溫至150℃，導入環氧乙烷，保持體系壓力0.3MPa，至環氧乙烷加入量為275g時反應結束，老化10min，冷卻至70℃放料，稱重345g，得到單鏈平均氧乙烯含量為8.0的產物——C8～10三甘油酯的乙氧基化物。
實施例3將催化劑1.2g加入147.7g橄欖油中，邊攪拌邊投入1L高壓釜中，開啟攪拌，N2置換空氣，升溫至200℃，導入環氧乙烷，保持體系壓力0.5MPa，環氧乙烷加入量為396g時，關閉環氧乙烷進料閥，老化10min，冷卻至70℃放料，稱重544g，得到單鏈平均氧乙烯含量為15.0的產物——橄欖油乙氧基化物。
實施例4將催化劑4.9g加入137.5g羊油中，邊攪拌邊投入1L高壓釜中，開啟攪拌，N2置換空氣，升溫至190℃，導入環氧乙烷，保持體系壓力0.4MPa，至環氧乙烷加入量為550g時，關閉環氧乙烷進料閥，老化10min，冷卻至70℃放料，稱重692g，得到單鏈平均氧乙烯含量為25的產物——羊油乙氧基化物。
實施例5將催化劑2.9g加入144g棕櫚仁油中，邊攪拌邊投入1L高壓釜中，開啟攪拌，N2置換空氣，升溫至170℃，導入環氧乙烷，保持體系壓力0.2MPa，至環氧乙烷加入量為80g時，關閉EO進料閥，老化10min，冷卻至70℃，放出物料，稱重226g，得到單鏈平均氧乙烯基含量為3.0的產物——棕櫚仁油乙氧基化物。
實施例6將催化劑120g混入30kg棉籽油中，攪拌下真空吸入200L環路反應器中，開啟主循環泵，N2置換空氣，待升溫至210℃，體系壓力為0.3MPa時，導入少量環氧乙烷，使其誘導，待誘導完成后，重新開啟環氧乙烷進料閥，保持反應溫度200-210℃，直至環氧乙烷加至132kg，此時體系壓力升至1.58MPa，關閉環氧乙烷進料閥，老化20min，冷卻至70℃，關閉循環泵，放料，得到單鏈平均氧乙烯含量為30的產物——棉籽油乙氧基化物。
實施例7將催化劑15g混入1.0kg棕櫚油，攪拌下真空吸入10L外循環噴霧式反應器中，開啟循環泵，N2置換空氣，升溫至160℃，開啟環氧乙烷進料閥，保持體系壓力0.4MPa，直至環氧乙烷加至7.0kg時，停止進料，老化20min，冷卻至100℃放出4.0kg加成產物，將反應器中剩余的物料加熱至160℃，開啟環氧乙烷進料閥，保持體系壓力0.4MPa，直至環氧乙烷加至3.5kg時停止進料，老化20min，冷卻至70℃，關閉循環泵，放料稱重，得到單鏈平均氧乙烯含量為80的產物——棕櫚油乙氧基化物。
權利要求
1.一種油脂的乙氧基化物，其特征在于油脂乙氧基化物有以下形式 其中R為C1～30烴基或它們的混合物，x，y，z相同或不同，x+y+z＝1～180。
2.如權利要求1所述的一種油脂的乙氧基化物，其特征在于R為C8～18烴基或它們的混合物。
3.如權利要求1所述的一種油脂的乙氧基化物，其特征在于所述的x+y+z＝1～120。
4.如權利要求3所述的一種油脂的乙氧基化物，其特征在于所述的x+y+z＝1～60。
5.如權利要求1-4任一項所述的一種油脂的乙氧基化物的制備方法，其特征在于包括如下步驟將油脂和催化劑按催化劑用量為油脂重量的0.1～5.0wt％，混合后，攪拌下加入反應器，開啟攪拌，用N2置換掉反應器中的空氣，升溫至反應溫度150～220℃，操作壓力0.1～2.0MPa后，保持反應壓力條件下導入環氧乙烷，環氧乙烷的加入量是油脂環氧乙烷的摩爾比為1∶1～180，，老化10～20分鐘，降溫至70～100℃，出料。
6.如權利要求5所述的一種油脂的乙氧基化物的制備方法，其特征在于所述的催化劑用量為油脂重量的0.2～3.0wt％。
7.如權利要求6所述的一種油脂的乙氧基化物的制備方法，其特征在于所述的催化劑用量為油脂重量的0.5～2.0wt％。
8.如權利要求5所述的一種油脂的乙氧基化物的制備方法，其特征在于所述的反應溫度為170～200℃。
9.如權利要求5所述的一種油脂的乙氧基化物的制備方法，其特征在于所述的操作壓力為0.3～1.8MPa。
10.如權利要求5所述的一種油脂的乙氧基化物的制備方法，其特征在于所述的油脂∶環氧乙烷的摩爾比為1∶1～120。
11.如權利要求10所述的一種油脂的乙氧基化物的制備方法，其特征在于所述的油脂∶環氧乙烷的摩爾比為1∶1～60。
12.如權利要求5所述的一種油脂的乙氧基化物的制備方法，其特征在于所述的油脂包括天然動植物油脂和C8～10三甘油酯。
13.如權利要求12所述的一種油脂的乙氧基化物的制備方法，其特征在于所述的植物油脂有豆油、菜籽油、棉籽油、椰子油、棕櫚油、橄欖油、棕櫚仁油、烏桕油、山蒼籽油、米糠油或香果油。
14.如權利要求12所述的一種油脂的乙氧基化物的制備方法，其特征在于所述的動物油有牛油、羊油或豬油。
15.如權利要求5所述的一種油脂的乙氧基化物的制備方法，其特征在于所述的催化劑為堿土金屬氧化物為30～90wt％，III族金屬離子為1～40wt％，載體為1～30wt％。
全文摘要
一種油脂的乙氧基化物，其特征在于油脂乙氧基化物有以下形式
文檔編號B01F17/00GK1730145SQ20051001277
公開日2006年2月8日 申請日期2005年8月29日 優先權日2005年8月29日
發明者孫永強, 羅毅, 張高勇, 田春花, 劉廣宇 申請人:中國日用化學工業研究院