專利名稱：超聲條件下環(huán)氧化油脂的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)氧化油脂的制備方法，具體地說是涉及一種在超聲條件 下環(huán)氧化油脂的制備方法。該技術涉及聲化學領域，也涉及環(huán)氧類增塑劑制備 領域。
背景技術：
增塑劑是重要的化工原料，廣泛用于塑料、橡膠制品的加工。目前常用的 增塑劑鄰苯二甲酸酯為低分子物質(zhì)，易使制品老化，有毒；而且隨著石油危機 的加劇，鄰苯二甲酸酯的價格急劇升高。因此，采用可再生資源制備環(huán)境友好 的增塑劑成為研究熱點。環(huán)氧植物油是用精煉植物油采用過氧化物處理而制得 的一種產(chǎn)品，適用于各種聚氯乙烯制品，各種食品包裝材料，醫(yī)用制品"輸血 袋"，各種薄膜、人造革、塑料壁紙及其他日用塑料制品，還可用于特種油墨， 液體復合穩(wěn)定劑等。其中聚氯乙烯戶外使用的塑料制品、塑料膜等必須使用環(huán) 氧植物油保證制品無毒、透明、耐熱、耐低溫、增韌、抗老化等。環(huán)氧植物油 是世界上承認的無毒增塑劑，可作為食品藥物的包裝材料、玩具及家庭裝飾材 料的助劑。但是現(xiàn)有環(huán)氧植物油環(huán)氧值和環(huán)氧轉化率低，環(huán)氧化反應時間長， 不能滿足發(fā)展的需要。
很多學者已對環(huán)氧油脂的制備方法進行了研究，如中國專利申請?zhí)?br> 200810026739.4 "—種環(huán)氧棕櫚油增塑劑的生產(chǎn)方法"公開了一種環(huán)氧棕櫚油 增塑劑的生產(chǎn)方法，在不加任何溶劑的條件下，用棕櫚油為原料，與環(huán)氧化劑 在濃硫酸和/磷酸的催化作用下，在一定的溫度、時間、配比等條件下合成環(huán) 氧棕櫚油增塑劑的方法。中國專利申請?zhí)?00610085270.2 "—種環(huán)氧菜籽油的 制備方法"公開了將菜籽油與環(huán)氧化劑進行環(huán)氧化反應，生成環(huán)氧菜籽油的方 法。中國專利申請?zhí)?0105315.5 "環(huán)氧油脂增塑劑的生產(chǎn)方法"則公開了在不 加任何溶劑的條件下，用棉籽油或大豆油為原料，與低濃度的雙氧水、冰醋酸 和濃硫酸，在一定的溫度、時間、配比等條件下合成環(huán)氧油脂增塑劑的方法。 但是以上所述專利文獻所公開的方法均存在進行環(huán)氧化反應的時間過長，環(huán)氧 值和環(huán)氧轉化率低的不足之處。因此，尋求一種更好的環(huán)氧油脂的制備方法是非常必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是針對上述現(xiàn)有技術中所存在的不足之處而提供一種在 超聲條件下環(huán)氧化油脂的制備方法。該方法主要利用超聲的空化作用、機械作 用和超混合作用來加速植物油的環(huán)氧化反應，與現(xiàn)有技術相比不失為一種快速 制備環(huán)氧化植物油的方法，且通過該方法可得到環(huán)氧值和環(huán)氧轉化率均較高的 環(huán)氧植物油產(chǎn)品，具有很好的經(jīng)濟可行性。
本發(fā)明的目的可通過下述技術措施來實現(xiàn)
本發(fā)明的在超聲條件下環(huán)氧化油脂的制備方法包括以下步驟
a、 取一定量的植物油置于反應容器中，再將反應容器置于超聲設備中；
b、 取3步驟所取植物油體積的10% 25%的甲酸、冰乙酸或甲酸與冰乙酸 的混合物，以及3步驟所取植物油體積的0.75%~1.05%的催化劑進行攪拌混合， 制備成混合液；
c、 將b步驟所制備的混合液邊攪拌邊加入到a步驟的反應容器中；
d、 調(diào)節(jié)體系的溫度后開啟超聲設備，同時開始向c步驟所得體系中緩慢 滴加雙氧水，控制超聲的頻率和功率；滴加雙氧水時體系的溫度為35°C~60°C， 滴加的雙氧水體積為所取植物油體積的30%~70%，超聲的頻率為28 kHz~100 kHz,超聲功率為120w 300w;
e、 雙氧水滴加完畢后，再次調(diào)節(jié)體系溫度至50°C~75°C，并在超聲頻率 為28kHz 100kHz，超聲功率為120w 300w，時間為15 min~75 min條件下進 行環(huán)氧化反應；反應完成后，降至室溫，靜置后去除下層，得到粗環(huán)氧化植物 油；
f、 將e步驟得到的粗環(huán)氧化植物油轉移至水洗設備中，進行水洗，靜置 后去除水層；
g、 將f步驟得到的液體轉移到減壓蒸餾裝置中，減壓蒸餾脫除水分，得 到環(huán)氧化植物油產(chǎn)品。
本發(fā)明中所述的催化劑為硫酸、磷酸、硬脂酸、油酸、硫酸鋁、氯磺酸、 酒石酸、雜多酸中的一種或一種以上；所述的植物油是大豆油、紅花油、向曰 葵油、亞麻油、蓖麻油、菜籽油、桐油、棕櫚油、花生油、脫水蓖麻油中的一 種或一種以上混合物；所述的雙氧水的質(zhì)量百分比濃度為30% 80%。本發(fā)明的有益效果如下
由于超聲有明顯的空化效應，空化泡崩潰時產(chǎn)生的瞬間局部高溫和高壓可 以加速化學反應；在液-液反應體系中，超聲的機械作用和超混合效應可以使 液-液相混合，形成很細小的乳化液，增加了相間接觸從而加速化學反應，這 些可能就是超聲能加速植物油的環(huán)氧化反應的原因。因此本發(fā)明也正是利用了 超聲特有的這些效應，首次利用超聲條件來制備環(huán)氧植物油，可同時提高環(huán)氧 化植物油的環(huán)氧值和環(huán)氧轉化率，同時縮短了環(huán)氧化反應的時間，與未使用超
聲條件相比環(huán)氧化反應時間縮短了 70% 90%，可以減少運行費用，從而使本
發(fā)明經(jīng)濟性更好。
具體實施例方式
本發(fā)明以下將結合實施例作進一步詳述 實施例1:
a、 取一定量的大豆油置于反應容器中，再將反應容器置于超聲設備中；
b、 取a步驟所取大豆油體積的15%的甲酸，以及a步驟所取大豆油體積 的0.75%的催化劑(硫酸)進行攪拌混合，制備成混合液；
c、 將b步驟所制備的混合液邊攪拌邊加入到a步驟的反應體系中；
d、 調(diào)節(jié)c步驟所得體系的溫度后開啟超聲裝置，同時向其中緩慢滴加雙 氧水，控制超聲的頻率和功率；滴加雙氧水時體系的溫度為35°C，滴加的雙 氧水的質(zhì)量百分比濃度為70%，體積為大豆油體積的35%,超聲的頻率為28 kHz,超聲功率為150w;
e、 雙氧水滴加完畢后，再次調(diào)節(jié)體系溫度為50°C，并在超聲頻率為28 kHz，超聲功率為120w，時間為15min條件下進行環(huán)氧化反應；反應完成后， 降至室溫，靜置后去除下層，得到粗環(huán)氧化植物油；
f、 將e步驟得到的粗環(huán)氧化植物油轉移至水洗設備中，進行水洗，靜置 后去除水層；
g、 將f步驟得到的液體轉移到減壓蒸餾裝置中，減壓蒸餾脫除水分，得 到環(huán)氧化豆油產(chǎn)品。環(huán)氧值為6.93%，環(huán)氧轉化率為89.53%。
實施例2:
a、取一定量的大豆油置于反應容器中，再將反應容器置于超聲設備中；b、 取a步驟所取大豆油體積的10%的冰乙酸，以及a步驟所取大豆油體 積的0.95%的催化劑(硬脂酸)進行攪拌混合，制備成混合液；
c、 將b步驟所制備的混合液邊攪拌邊加入到a步驟的反應體系中；
d、 調(diào)節(jié)c步驟所得體系的溫度后開啟超聲，同時向其中緩慢滴加雙氧水， 控制超聲的頻率和功率。滴加雙氧水時體系的溫度為45°C，滴加的雙氧水的 質(zhì)量百分比濃度為30%，體積為大豆油體積的70%,超聲的頻率為45 kHz， 超聲功率為180w;
e、 雙氧水滴加完畢后，再次調(diào)節(jié)體系溫度為70°C，并在超聲頻率為100 kHz,超聲功率為210w，時間為30min條件下進行環(huán)氧化反應；反應完成后， 降至室溫，靜置后去除下層，得到粗環(huán)氧化豆油；
f、 將e步驟得到的粗環(huán)氧化豆油轉移至水洗設備中，進行水洗，靜置后 去除水層；
g、 將f步驟得到的液體轉移到減壓蒸餾裝置中，減壓蒸餾脫除水分，得 到環(huán)氧化豆油產(chǎn)品。環(huán)氧值為7.26，環(huán)氧轉化率為93.80%。
實施例3:
a、 取一定量的亞麻油置于反應容器中，再將反應容器置于超聲設備中；
b、 取a步驟所取亞麻油體積的20。/。的甲酸，以及a步驟所取亞麻油體積 的1.05%的催化劑(磷酸)進行攪拌混合，制備成混合液；
c、 將b步驟所制備的混合液邊攪拌邊加入到a步驟的反應體系中；
d、 調(diào)節(jié)c步驟所得體系的溫度后開啟超聲，同時向其中緩慢滴加雙氧水， 控制超聲的頻率和功率；滴加雙氧水時體系的溫度為55°C，滴加的雙氧水的 質(zhì)量百分比濃度為80%，體積為亞麻油體積的30%,超聲的頻率為45 kHz, 超聲功率為300w;
e、 雙氧水滴加完畢后，再次調(diào)節(jié)體系溫度為70°C，并在超聲頻率為28 kHz,超聲功率為210w，時間為65min條件下進行環(huán)氧化反應；反應完成后， 降至室溫，靜置后去除下層，得到粗環(huán)氧化亞麻油；
f、 將e步驟得到的粗環(huán)氧化亞麻油轉移至水洗設備中，進行水洗，靜置 后去除水層；
g、 將f步驟得到的液體轉移到減壓蒸餾裝置中，減壓蒸餾脫除水分，得 到環(huán)氧化亞麻油產(chǎn)品。環(huán)氧值為9.18%，環(huán)氧轉化率為90.13%。實施例4:
a、 取一定量的棉籽油置于反應容器中，再將反應容器置于超聲設備中；
b、 取a步驟所取棉籽油體積的25M的甲酸，以及a步驟所取棉籽油體積 的0.80%的催化劑(磷酸)進行攪拌混合，制備成混合液；
c、 將b步驟所制備的混合液邊攪拌邊加入到a步驟的反應體系中；
d、 調(diào)節(jié)c步驟所得體系的溫度后開啟超聲，同時向其中緩慢滴加雙氧水， 控制超聲的頻率和功率。滴加雙氧水時體系的溫度為60°C，滴加的雙氧水的 質(zhì)量百分比濃度為50%，體積為棉籽油體積的40%，超聲的頻率為28 kHz， 超聲功率為240w;
e、 雙氧水滴加完畢后，再次調(diào)節(jié)體系溫度為50°C，并在超聲頻率為45 kHz,超聲功率為180w，時間為75min條件下進行環(huán)氧化反應；反應完成后， 降至室溫，靜置后去除下層，得到粗環(huán)氧化棉籽油；
f、 將e步驟得到的粗環(huán)氧化棉籽油轉移至水洗設備中，進行水洗，靜置 后去除水層；
g、 將f步驟得到的液體轉移到減壓蒸餾裝置中，減壓蒸餾脫除水分，得 到環(huán)氧化棉籽油產(chǎn)品。環(huán)氧值為5.61%，環(huán)氧轉化率為87.26%。
權利要求
1、一種超聲條件下環(huán)氧化油脂的制備方法，其特征在于所述方法包括以下步驟a、取一定量的植物油置于反應容器中，再將反應容器置于超聲設備中；b、取a步驟所取植物油體積的10％～25％的甲酸、冰乙酸或甲酸與冰乙酸的混合物，以及a步驟所取植物油體積的0.75％～1.05％的催化劑進行攪拌混合，制備成混合液；c、將b步驟所制備的混合液邊攪拌邊加入到a步驟的反應容器中；d、調(diào)節(jié)體系的溫度后開啟超聲設備，同時開始向c步驟所得體系中緩慢滴加雙氧水，控制超聲的頻率和功率；滴加雙氧水時體系的溫度為35℃～60℃，滴加的雙氧水體積為所取植物油體積的30％～70％，超聲的頻率為28kHz～100kHz，超聲功率為120w～300w；e、雙氧水滴加完畢后，再次調(diào)節(jié)體系溫度至50℃～75℃，并在超聲頻率為28kHz～100kHz，超聲功率為120w～300w，時間為15min～75min條件下進行環(huán)氧化反應；反應完成后，降至室溫，靜置后去除下層，得到粗環(huán)氧化植物油；f、將e步驟得到的粗環(huán)氧化植物油轉移至水洗設備中，進行水洗，靜置后去除水層；g、將f步驟得到的液體轉移到減壓蒸餾裝置中，減壓蒸餾脫除水分，得到環(huán)氧化植物油產(chǎn)品。
2、 根據(jù)權利要求1所述的在超聲條件下環(huán)氧化油脂的制備方法，其特征 在于所述催化劑為硫酸、磷酸、硬脂酸、油酸、硫酸鋁、氯磺酸、酒石酸、 雜多酸中的一種或一種以上。
3、 根據(jù)權利要求1所述的在超聲條件下環(huán)氧化油脂的制備方法，其特征 在于所述的植物油是大豆油、紅花油、向日葵油、亞麻油、蓖麻油、菜籽油、 桐油、棕櫚油、花生油、脫水蓖麻油中的一種或一種以上混合物。
4、 根據(jù)權利要求1所述的在超聲條件下環(huán)氧化油脂的制備方法，其特征 在于所述的雙氧水的質(zhì)量百分比濃度為30%~80%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超聲條件下環(huán)氧化油脂的制備方法，所述制備方法包括a.取一定量的植物油于反應容器中，將反應容器置于超聲設備中，邊攪拌邊加入甲酸(冰乙酸或甲酸與冰乙酸的混合物)與催化劑的混合液。調(diào)節(jié)體系的溫度，緩慢滴加雙氧水，同時開啟超聲，控制超聲的頻率和功率；滴加完畢后，調(diào)節(jié)體系溫度，并在一定的反應頻率、功率和反應時間內(nèi)超聲；反應完成后，降至室溫，靜置后去除下層，得到粗環(huán)氧化植物油；b.將a步驟得到的粗環(huán)氧化植物油轉移至水洗設備中，進行水洗，靜置后去除水層；c.將b步驟得到的液體轉移到減壓蒸餾裝置中，減壓蒸餾脫除水分，得到環(huán)氧化植物油產(chǎn)品。
文檔編號C11C3/00GK101613639SQ20091006546
公開日2009年12月30日 申請日期2009年7月20日 優(yōu)先權日2009年7月20日
發(fā)明者劉國琴, 琳 李, 韓立娟 申請人:河南工業(yè)大學