一種脂肪酸異丙酯的合成方法及其在特種油中的應用
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及化工領域，具體地說是一種脂肪酸異丙酯的合成方法及在特種油中的 應用。
【背景技術】
[0002] 脂肪酸異丙酯，它具有合成酯類的優(yōu)良抗磨性能、良好的低溫特性、高溫穩(wěn)定性、 低揮發(fā)性，因而能滿足較高的潤滑要求；此外它還具有抗靜電性，使頭發(fā)梳理性好、爽滑，有 利于保護損傷性頭發(fā)。將脂肪酸異丙酯用于化妝品中作膏、霜、蜜的油性成分，可使填料及 色素分散效果更好，是優(yōu)良的油性溶劑，尤其適合在特種油行業(yè)中的應用。
[0003] 脂肪酸異丙酯具有潤滑性能優(yōu)、粘度指數(shù)高、生物降解率高、毒性低等特性，是一 種綠色潤滑油，其作為油性劑在冷乳薄板乳制油、鋼管拉拔油、切削油及其它金屬加工液中 廣泛使用，脂肪酸異丙酯也可作為紡織皮革助劑的中間體和紡織油劑。
[0004] 現(xiàn)有脂肪酸異丙酯的合成方法主要有直接酯化法與酯交換法，這些方法多使用質(zhì) 子酸、金屬氧化物、無機鹽催化劑等，合成法反應主要使用帶水劑，而且存在反應時間長、轉 化率低、產(chǎn)品質(zhì)量差、設備腐蝕嚴重、反應后處理困難、廢酸污染嚴重等問題。
[0005] 工業(yè)上，脂肪酸異丙酯的生產(chǎn)方法主要是異丙醇與脂肪酸進行直接酯化。這是一 可逆反應，由于反應生成的水能與異丙醇形成共沸，在蒸出水的同時異丙醇也被蒸出，在反 應期間中異丙醇與脂肪酸的摩爾比在不斷地減少，不利于酯化反應的進行。這也是反應中 酸價一直降不下來的原因，為此應設法使水分盡量多地蒸出，而盡可能少地帶出異丙醇，提 高酯化率。通過引入帶水劑，使酯化反應生成的水與引入的帶水劑、異丙醇一起形成恒沸， 被大量帶出，就能相應的減少所帶出的異丙醇的量。但目前文獻報道中使用的帶水劑一般 為環(huán)己烷、苯、甲苯，毒性較高，對脂肪酸異丙酯在化妝品中的應用并不適合。此外，目前在 脂肪酸異丙酯生產(chǎn)中多以硫酸作催化劑，設備腐蝕嚴重，酯化率不高，產(chǎn)品后處理復雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明為了避免現(xiàn)有技術存在的不足之處，提供一種脂肪酸異丙酯的合成方法及 在特種油中的應用。
[0007] 本發(fā)明解決技術問題采用如下技術方案：
[0008] 本發(fā)明脂肪酸異丙酯的合成方法，其特點在于：是以有機酸和異丙醇為原料，在催 化劑的催化作用下，85°C~95°C條件下常壓反應3~5小時，即得脂肪酸異丙酯；所述催化 劑為N-烷基吡咯烷酮基團甲基磷酸離子液體催化劑。
[0009] 具體的是，設置如圖1所示的反應裝置和分餾裝置，將有機酸、異丙醇及催化劑加 入反應裝置中，加熱至85°C~95°C反應，反應過程中生成的水與異丙醇形成共沸，進入分 餾裝置，根據(jù)異丙醇的沸點低于水的原理，通過分餾裝置把異丙醇分餾回到反應裝置中繼 續(xù)作為原料參加反應，反應進行3~5小時結束，即得脂肪酸異丙酯。
[0010] 所述有機酸選自油酸、月桂酸、辛酸、硬脂酸和棕櫚酸中的任意一種。
[0011] 所述有機酸和異丙醇的摩爾比為I :3~10 ;所述催化劑的添加量為原料質(zhì)量的 0· 15% -0· 35%〇
[0012] 由于脂肪酸異丙酯的合成反應生成的水需要被蒸出，才能有利于反應的進行，本 發(fā)明的上述合成方法不引入新的帶水劑，是直接以原料異丙醇為帶水劑，通過反應裝置把 反應物中的產(chǎn)物水帶到分流裝置中，然后根據(jù)異丙醇的沸點低與水的原理，在分餾塔中把 異丙醇通過分流裝置經(jīng)冷凝管回到反應裝置中，異丙醇又可以作為原料參加反應，保證了 異丙醇具有足夠的量參加反應，同時又可以把反應物中的產(chǎn)物水帶到分流裝置中，這樣循 環(huán)利用，有利于降低成本，異丙醇即作為反應原料又可以作為帶水劑，反應生成的水被異丙 醇不斷帶走，提高酯化效率；多余的異丙醇可以回收利用。
[0013] 反應后整個反應液是終產(chǎn)品，不需要分離純化等后處理，催化劑可以在產(chǎn)品中， 產(chǎn)品酸值已經(jīng)很小，催化劑和產(chǎn)品中少量游離酸在特油體系中不會產(chǎn)生影響。
[0014] 本發(fā)明進一步公開了按上述合成方法所合成的脂肪酸異丙酯及其在特種油中的 應用。
[0015] 與已有技術相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在：
[0016] 1、本發(fā)明通過選擇N-烷基吡咯烷酮基團甲基磷酸離子液體催化劑合成脂肪酸異 丙酯，具有反應溫度低，催化劑添加量少，不引入新的帶水劑，反應時間短，酯化率高等特 點，生產(chǎn)的產(chǎn)品酸值小。
[0017] 2、本發(fā)明所合成的脂肪酸異丙酯具有生物降解性，同時具有毒性低和潤滑功能。
[0018] 3、本發(fā)明在特種油中用脂肪酸異丙酯代替部分潤滑劑，可以提高特種油的使用壽 命。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明脂肪酸異丙酯的合成裝置的示意圖。
【具體實施方式】
[0020] 本發(fā)明實施例所用N-烷基吡咯烷酮基團甲基磷酸離子液體催化劑購買自合肥綠 酯金屬保護材料有限公司。
[0021] 本發(fā)明有機酸選擇油酸、月桂酸、辛酸、硬脂酸和棕櫚酸等，通過正交化試驗研究 異丙醇與有機酸的不同反應摩爾比，催化劑添加量、反應時間、反應溫度對酯化程度的影 響，如下表（酸值越低，酯化度越高）：
[0022] 表1、油酸和異丙醇的不同摩爾比試驗
[0024] 從表1油酸和異丙醇的不同摩爾比試驗結果可知，當催化劑添加量為0. 35%、反 應溫度為90°C、在常壓下反應4個小時、醇/酸摩爾比1 :10時，酸值為3. lmgKOH/g的相對 較好。
[0025] 表2、油酸和異丙醇的正交化試驗
[0027] 由表2可知，當有機酸和異丙醇的反應摩爾比為1 :10、催化劑添加量為0. 25%， 反應溫度為90°C、在常壓下反應4個小時，酸值為I. 2mgK0H/g，酯化度最高；當異丙醇和有 機酸的反應摩爾比為1 :1〇、催化劑添加量為原料的0. 35%，反應溫度85°C，在常壓下反應 3個小時，酸值為I. 8mgK0H/g，酯化度次之；當異丙醇和有機酸的反應摩爾比為1 :10、催化 劑添加量為〇. 35%、反應溫度為95°C、在常壓下反應5個小時，酸值為2. 6mgK0H/g。
[0028] 根據(jù)油酸和異丙醇的正交試驗結果，本發(fā)明又利用辛酸、硬脂酸、月桂酸和棕櫚酸 進行了反應，結果如下表：
[0029] 表3、辛酸和異丙醇的反應
[0032] 表4、月桂酸和異丙醇的反應
[0033]
[0038] 通過表2-6,可以看出在同等條件下，五種有機酸都可以和異丙醇進行酯化反應。
[0039] 實施例1
[0040] 稱取600g異丙醇和282g油酸加入平底燒瓶中，攪拌均勻后加入I. 023gN-烷基吡 咯烷酮基團甲基磷酸離子液體催化劑，攪拌，加熱，控制溫度為90°C，反應3小時，即得最終 產(chǎn)品，酸值為11.2mgK0H/g。
[0041] 實施例2
[0042] 稱取600g異丙醇和282g油酸加入平底燒瓶中，攪拌均