專利名稱：有機(jī)硅改性地溝油制備的二酯季銨鹽柔軟劑及生產(chǎn)方法
有機(jī)硅改性地溝油制備的二酯季銨鹽柔軟劑及生產(chǎn)方法技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，具體地說是一種有機(jī)硅改性地溝油制備的二酯季銨鹽柔軟劑及生產(chǎn)方法。背景技術(shù)：
柔軟劑是一類能改變纖維的動(dòng)、靜摩擦系數(shù)的化學(xué)物質(zhì)，是一類能夠賦予產(chǎn)品良好手感及使用性能的重要精細(xì)化工產(chǎn)品，被廣泛應(yīng)用于造紙、紡織和日化等行業(yè)。脂肪酸類衍生物作為柔軟劑使用的時(shí)間較長，最早使用的脂肪烴季銨鹽因在環(huán)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(fā)展速度較快，此類產(chǎn)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(jìn)行制備，雖具有飽滿的手感，但是水可分散性較差，使用時(shí)需要在很高的溫度下化料，且在工作液中不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生破乳現(xiàn)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(jià)格上漲較快，致使生產(chǎn)成本也大大提高；生產(chǎn)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(zhì)的熱敏性物質(zhì)，而生產(chǎn)過程中適當(dāng)降低反應(yīng)溫度有利于提高柔軟劑的質(zhì)量；甲酯化脂肪酸雖然可以在遠(yuǎn)低于一般脂肪酸為原料所需的溫度下進(jìn)行柔軟劑的生產(chǎn)，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(diǎn)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(jī)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(jià)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(xiàn)分層變質(zhì)。地溝油是城市下水道里流淌的垃圾，人們談?dòng)蜕兪且驗(yàn)樗鼘Νh(huán)境造成嚴(yán)重污染，甚至被不法商販?zhǔn)占⒓庸ぬ釤挸墒秤糜瓦M(jìn)入餐飲市場。為了改變現(xiàn)狀，人們開始研究如何將地溝油變廢為寶。現(xiàn)有技術(shù)中有利用地溝油生產(chǎn)生物柴油、制備選礦藥劑、生產(chǎn)乙醇和沼氣等，但沒有發(fā)現(xiàn)運(yùn)用地溝油加工生產(chǎn)柔軟的事例。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)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(jī)硅改性地溝油制備的二酯季銨鹽柔軟劑及生產(chǎn)方法。這種有機(jī)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(qiáng)酸性催化劑和異丙醇進(jìn)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(jìn)行凈化處理；在經(jīng)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(jī)硅改性異丙酯化油脂；在有機(jī)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(qiáng)酸性催化劑選用固體強(qiáng)酸或液體強(qiáng)酸，用量為地溝油原料重量的 O.05%-2%。所述固體強(qiáng)酸為甲苯磺酸或氨基磺酸，液體強(qiáng)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(jī)硅改性地溝油制備二酯季銨鹽柔軟劑的生產(chǎn)方法，其特征是，生產(chǎn)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(shí)后過濾；將過濾液靜置8-12小時(shí)，分去下層濁液，保留上層油脂；
二、異丙醇進(jìn)行酯化
在保留的油脂中加入強(qiáng)酸性催化劑和異丙醇，加熱到80度反應(yīng)2小時(shí)，加入碳酸鈉中和，過濾除去固體物質(zhì)；在過濾后的油脂中再次加入強(qiáng)酸性催化劑和異丙醇，加熱到80度反應(yīng)2小時(shí)，加入碳酸鈉中和，過濾除去固體物質(zhì)，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(shí)后過濾；而后分批加入陰離子交換樹脂，攪拌1-2小時(shí)，測定pH為中性時(shí)，過濾去除樹脂；
四、硅氫化改性
在經(jīng)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(yīng)4小時(shí)，得到有機(jī)硅改性異丙酯化油脂；
五、三乙醇胺反應(yīng)并進(jìn)行季銨化
在有機(jī)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(yīng)4小時(shí)，將溫度降至90度，2小時(shí)內(nèi)均勻滴加硫酸二乙酯，繼續(xù)保溫2小時(shí)結(jié)束反應(yīng)，得到深黃色油狀二酯季銨鹽柔軟劑。本發(fā)明的有益效果1、將地溝油變廢為寶，拓展了生產(chǎn)柔軟劑原料的新領(lǐng)域。2、地溝油中以不飽和脂肪酸為主，經(jīng)清除處理影響催化劑性能的物質(zhì)，進(jìn)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(jìn)行酯化。4、產(chǎn)品生產(chǎn)成本不高，適用范圍廣，具有良好的穩(wěn)定性。5、有機(jī)硅改性油脂生產(chǎn)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(chǎn)品的貨架期和易使用性也得到明顯提升。
具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體的實(shí)施方式闡述本發(fā)明的制作過程。實(shí)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(shí)后過濾；將過濾液靜置8小時(shí)，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(jìn)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(yīng)2小時(shí)，加入90g碳酸鈉中和濃硫酸，過濾除去固體物質(zhì)；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(yīng)2小時(shí)，加入90g碳酸鈉中和濃硫酸，過濾除去固體物質(zhì)，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(shí)后過濾；而后分批加入500g陰離子交換樹脂400，攪拌I小時(shí)，測定pH為中性時(shí)，過濾去除樹脂；
四、硅氫化改性
在經(jīng)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(yīng)4小時(shí)，得到有機(jī)硅改性異丙酯化油
五、三乙醇胺反應(yīng)并進(jìn)行季銨化
在有機(jī)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(yīng)4小時(shí)， 將溫度降至90度，2小時(shí)內(nèi)均勻滴加25kg硫酸二乙酯，繼續(xù)保溫2小時(shí)結(jié)束反應(yīng)，得到深黃色油狀二酯季銨鹽柔軟劑。實(shí)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(shí)后過濾；將過濾液靜置10小時(shí)，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(jìn)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(yīng)2小時(shí)，加入90g碳酸鈉中和濃硫酸，過濾除去固體物質(zhì)；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(yīng)2小時(shí)，加入90g碳酸鈉中和濃硫酸，過濾除去固體物質(zhì)，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(shí)后過濾；而后分批加入550g陰離子交換樹脂400，攪拌I. 5小時(shí)，測定pH為中性時(shí)，過濾去除樹脂；
四、硅氫化改性
在經(jīng)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(yīng)4小時(shí)，得到有機(jī)硅改性異丙酯化油
五、三乙醇胺反應(yīng)并進(jìn)行季銨化
在有機(jī)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(yīng)4小時(shí)， 將溫度降至90度，2小時(shí)內(nèi)均勻滴加25kg硫酸二乙酯，繼續(xù)保溫2小時(shí)結(jié)束反應(yīng)，得到深黃色油狀二酯季銨鹽柔軟劑。實(shí)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(shí)后過濾；將過濾液靜置12小時(shí)， 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(jìn)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(yīng)2小時(shí)，加入90g碳酸鈉中和濃硫酸，過濾除去固體物質(zhì)；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(yīng)2小時(shí)，加入90g碳酸鈉中和濃硫酸，過濾除去固體物質(zhì)，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(shí)后過濾；而后分批加入600g陰離子交換樹脂400，攪拌2小時(shí)，測定pH為中性時(shí)，過濾去除樹脂；
四、硅氫化改性
在經(jīng)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(yīng)4小時(shí)，得到有機(jī)硅改性異丙酯化油
五、三乙醇胺反應(yīng)并進(jìn)行季銨化
在有機(jī)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(yīng)4小時(shí)， 將溫度降至90度，2小時(shí)內(nèi)均勻滴加25kg硫酸二乙酯，繼續(xù)保溫2小時(shí)結(jié)束反應(yīng)，得到深黃色油狀二酯季銨鹽柔軟劑。實(shí)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(shí)后過濾；將過濾液靜置10小時(shí)， 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(jìn)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(yīng)2小時(shí)，加入90g碳酸鈉中和濃硫酸，過濾除去固體物質(zhì)；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(yīng)2小時(shí)，加入90g碳酸鈉中和濃硫酸，過濾除去固體物質(zhì)，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(shí)后過濾；而后分批加入IOOOg陰離子交換樹脂400，攪拌2小時(shí)，測定pH為中性時(shí)，過濾去除樹脂；
四、硅氫化改性
在經(jīng)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(yīng)4小時(shí)，得到有機(jī)硅改性異丙酯化油
五、三乙醇胺反應(yīng)并進(jìn)行季銨化
在有機(jī)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(yīng)4小時(shí)， 將溫度降至90度，2小時(shí)內(nèi)均勻滴加25kg硫酸二乙酯，繼續(xù)保溫2小時(shí)結(jié)束反應(yīng)，得到深黃色油狀二酯季銨鹽柔軟劑。實(shí)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(shí)后過濾；將過濾液靜置12小時(shí)， 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(jìn)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(yīng)2小時(shí)，加入90g碳酸鈉中和濃硫酸，過濾除去固體物質(zhì)；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(yīng)2小時(shí)，加入90g碳酸鈉中和濃硫酸，過濾除去固體物質(zhì)，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(shí)后過濾；而后分批加入1200g陰離子交換樹脂400，攪拌2小時(shí)，測定pH為中性時(shí)，過濾去除樹脂；
四、硅氫化改性
在經(jīng)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(yīng)4小時(shí)，得到有機(jī)硅改性異丙酯化油
五、三乙醇胺反應(yīng)并進(jìn)行季銨化
在有機(jī)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(yīng)4小時(shí)， 將溫度降至90度，2小時(shí)內(nèi)均勻滴加25kg硫酸二乙酯，繼續(xù)保溫2小時(shí)結(jié)束反應(yīng)，得到深黃色油狀二酯季銨鹽柔軟劑。本發(fā)明柔軟劑可以廣泛應(yīng)用于紡織、造紙、日化等領(lǐng)域，與同類產(chǎn)品相比，具有水可分散性強(qiáng)，穩(wěn)定性好、柔軟性高等特點(diǎn)，其成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于純硅油柔軟劑，目前國內(nèi)尚無通過改性地溝油制備的柔軟劑。 取實(shí)施例I到實(shí)施例5的樣品進(jìn)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(jié)果見下表
性能評價(jià)實(shí)例 I實(shí)例 2實(shí)例3實(shí)例 4實(shí)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(jià)。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(shí)施例I到實(shí)施例5的樣品進(jìn)行穩(wěn)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(chǎn)生，結(jié)果見下表
權(quán)利要求
1.有機(jī)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(qiáng)酸性催化劑和異丙醇進(jìn)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(jìn)行凈化處理；在經(jīng)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(jī)硅改性異丙酯化油脂；在有機(jī)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(jù)權(quán)利要求I所述的有機(jī)硅改性地溝油制備的二酯季銨鹽柔軟劑，其特征是，所述強(qiáng)酸性催化劑選用固體強(qiáng)酸或液體強(qiáng)酸，用量為地溝油原料重量的O. 05%-2%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有機(jī)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(qiáng)酸為甲苯磺酸或氨基磺酸，液體強(qiáng)酸為濃硫酸或三氟甲磺酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的有機(jī)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(jù)權(quán)利要求I所述的有機(jī)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(jù)權(quán)利要求I所述的有機(jī)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(jù)權(quán)利要求I所述的有機(jī)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(jù)權(quán)利要求I所述的有機(jī)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(jù)權(quán)利要求I所述的有機(jī)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(jī)硅改性地溝油制備二酯季銨鹽柔軟劑的生產(chǎn)方法，其特征是，生產(chǎn)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(shí)后過濾；將過濾液靜置8-12小時(shí)，分去下層濁液，保留上層油脂；二、異丙醇進(jìn)行酯化在保留的油脂中加入強(qiáng)酸性催化劑和異丙醇，加熱到80度反應(yīng)2小時(shí)，加入碳酸鈉中和，過濾除去固體物質(zhì)；在過濾后的油脂中再次加入強(qiáng)酸性催化劑和異丙醇，加熱到80度反應(yīng)2小時(shí)，加入碳酸鈉中和，過濾除去固體物質(zhì)，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(shí)后過濾；而后分批加入陰離子交換樹脂，攪拌1-2小時(shí),測定pH為中性時(shí)，過濾去除樹脂；四、硅氫化改性在經(jīng)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(yīng)4小時(shí)，得到有機(jī)硅改性異丙酯化油脂；五、三乙醇胺反應(yīng)并進(jìn)行季銨化在有機(jī)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(yīng)4小時(shí)，將溫度降至90度，2小時(shí)內(nèi)均勻滴加硫酸二乙酯，繼續(xù)保溫2小時(shí)結(jié)束反應(yīng)，得到深黃色油狀二酯季銨鹽柔軟劑。
全文摘要
有機(jī)硅改性地溝油制備的二酯季銨鹽柔軟劑及生產(chǎn)方法，在過濾分水的地溝油中，加入強(qiáng)酸性催化劑和異丙醇進(jìn)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(jìn)行凈化處理；在經(jīng)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(jī)硅改性異丙酯化油脂；在有機(jī)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(fā)明的有益效果1、將地溝油變廢為寶，拓展了生產(chǎn)柔軟劑原料的新領(lǐng)域。2、地溝油進(jìn)行硅氫加成改性，可以大大提高油脂衍生物的性能。3、產(chǎn)品生產(chǎn)成本不高，適用范圍廣，具有良好的穩(wěn)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(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者姚義, 張靜, 林麗美, 黃友生 申請人:常德市鼎城區(qū)博塔絲妮綠色生活研究所