CN102660388A - 一种高效制备二聚脂肪酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效制备二聚脂肪酸的方法，所述方法是采用超支化剥离型有机蒙脱土催化不饱和脂肪酸进行聚合反应。与现有技术相比，本发明采用超支化剥离型有机蒙脱土作为催化剂，可实现高产率制备二聚脂肪酸，产率可达80～95％；且所制备的二聚脂肪酸的重均分子量达到10,000～25,000，重均分子量分布指数达到1.5～2.8，热失重中心温度达到250～400℃，具有高催化活性；另外，未分离的超支化剥离型有机蒙脱土留存于二聚脂肪酸中，可赋予之后的高分子材料许多其它优良性能，如：低粘度、高流变性、高热稳定性能、高强度等，因此具有十分广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种二聚脂肪酸的制备方法，具体说，是涉及一种以高产率制备催化效率显著的二聚脂肪酸的方法。
背景技术
二聚脂肪酸，通常称为二聚酸，是两个不饱和脂肪酸的二聚体的总称，是一种成分复杂的混合物，它的结构和性状随原料脂肪酸的种类及合成方式不同而异。二聚酸的基本结构有3种：单环、双环和链状。纯二聚酸为淡褐色透明黏稠液体，有较好的热稳定性，在-20℃低温下不结晶，不失透明流动性，250℃不蒸发、不凝胶化；在空气中加热，色泽显著变深。二聚酸的主要用途是：①生产聚酰胺树脂，产品特点是柔韧性好，黏合力高，并有防腐防锈特性，用于制造涂料、黏合剂等，广泛应用于船舶、机械、电机、汽车、土木建筑等行业；②二聚酸的聚合物有良好的柔韧性、附着力、密封性和耐水性，可用于电子、涂料、油墨等行业；③二聚酸与石油制品、有机溶剂有良好的相溶性，热稳定性好，可作为金属加工切削油、润滑油、防锈油等添加剂；④二聚酸衍生物可作为表面活性剂用于洗涤剂、流平剂、匀染剂、分散剂、抗静电剂等。
二聚酸的生产通常采用植物油脚作为原料在催化剂作用下经高温高压反应得到粗品，再经分子蒸馏处理得到纯品。所述的催化剂一般用200目活性白土或无机蒙脱土，反应温度为180～260℃，上述制备技术存在催化剂与产品分离困难，产率较低等缺陷问题。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种以高产率制备催化效率显著的二聚脂肪酸的方法。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种高效制备二聚脂肪酸的方法，其特征在于：采用超支化剥离型有机蒙脱土催化不饱和脂肪酸进行聚合反应。
作为一种优选方案，所述的制备方法包括如下步骤：
a)将超支化剥离型有机蒙脱土加入水中，搅拌使混合均匀；
b)加入不饱和脂肪酸，搅拌使混合物进一步分散；
c)将获得的混合物料在真空度为130～150Pa、室温下进行真空抽气，以排出其中的气泡；
d)将步骤c)处理得到的混合物置入高压反应釜中，在真空度为100～120Pa、室温下再次进行真空抽气，以进一步排出其中的气泡；
e)将高压反应釜的压力调到0.8～1.1MPa，温度调到200～250℃，聚合反应4～8小时后停止加热，排除水汽，冷却至室温，即得二聚脂肪酸。
作为进一步优选方案，超支化剥离型有机蒙脱土与水及不饱和脂肪酸间的配比如下：超支化剥离型有机蒙脱土为5～10质量份，水为10～25质量份，不饱和脂肪酸为65～85质量份。
作为进一步优选方案，所述的不饱和脂肪酸为红花油脂肪酸、豆油脂肪酸、菜籽油脂肪酸或含不饱和脂肪酸的废弃食用油脂。
作为进一步优选方案，所述的超支化剥离型有机蒙脱土的支化度为0.7～0.9，平均粒径为30～50nm。
作为更进一步优选方案，所述的超支化剥离型有机蒙脱土是由中国专利ZL200910052857.7中所述方法制备而得。
与现有技术相比，本发明采用超支化剥离型有机蒙脱土作为催化剂，可实现高产率制备二聚脂肪酸，产率可达80～95％；且所制备的二聚脂肪酸的重均分子量达到10,000～25,000，重均分子量分布指数达到1.5～2.8，热失重中心温度(失重最快时的温度)达到250～400℃，具有高催化活性；另外，未分离的超支化剥离型有机蒙脱土留存于二聚脂肪酸中，可赋予之后的高分子材料许多其它优良性能，如：低粘度、高流变性、高热稳定性能、高强度等，因此其应用前景十分广阔。
具体实施方式
下面结合实施例及对比例对本发明作进一步详细、完整地说明。
实施例及对比例中均以四氢呋喃为溶剂，采用凝胶色谱法进行二聚脂肪酸的重均分子量及其分布指数的测定；采用热失重法进行二聚脂肪酸的热稳定性能测定；采用高效液相色谱法分析二聚脂肪酸的产率，该法依据粗二聚脂肪酸中不同成分间的极性差异，利用梯度洗脱，使二聚脂肪酸和其它成分得到分离。
实施例1
①参照中国专利ZL 200910052857.7中的实施例1所述方法【详见说明书第0029行至0035行】制备超支化剥离型有机蒙脱土：支化度为0.7，平均粒径为30nm；
②将5克上述的超支化剥离型有机蒙脱土加入10克水中，搅拌10分钟，使其与水均匀混合；
③加入85克红花油脂肪酸，搅拌30分钟，使混合物进一步分散；
④将获得的混合物料，在真空度为130Pa、室温下进行真空抽气，以排出其中的气泡；再将混合物倒入高压反应釜中，在真空度为100Pa、室温下进行再次真空抽气，以进一步排出其中的气泡；
⑤将高压反应釜的压力调到0.8MPa，温度调到200℃，反应8小时后停止加热，排除水汽，冷却至室温，即得二聚脂肪酸。
对本实施例得到的二聚脂肪酸的重均分子量、重均分子量分布指数、热失重中心温度和产率的测定数据见表1所示。
对比例1
本对比例与实施例1的区别仅在于：以无机蒙脱土作为催化剂制备二聚脂肪酸，制备步骤和工艺条件均与实施例1中所述相同。
对本对比例得到的二聚脂肪酸的重均分子量、重均分子量分布指数、热失重中心温度和产率的测定数据见表1所示。
实施例2
①参照中国专利ZL 200910052857.7中的实施例2所述方法【详见说明书第0037行至0043行】制备超支化剥离型有机蒙脱土：支化度为0.8，平均粒径为40nm；
②将8克上述的超支化剥离型有机蒙脱土加入15克水中，搅拌20分钟，使其与水均匀混合；
③加入77克豆油脂肪酸，搅拌40分钟，使混合物进一步分散；
④将获得的混合物料，在真空度为140Pa、室温下进行真空抽气，以排出其中的气泡；再将混合物倒入高压反应釜中，在真空度为110Pa、室温下进行再次真空抽气，以进一步排出其中的气泡；
⑤将高压反应釜的压力调到1.0MPa，温度调到220℃，反应6小时后停止加热，排除水汽，冷却至室温，即得二聚脂肪酸。
对本实施例得到的二聚脂肪酸的重均分子量、重均分子量分布指数、热失重中心温度和产率的测定数据见表1所示。
对比例2
本对比例与实施例2的区别仅在于：以无机蒙脱土作为催化剂制备二聚脂肪酸，制备步骤和工艺条件均与实施例2中所述相同。
对本对比例得到的二聚脂肪酸的重均分子量、重均分子量分布指数、热失重中心温度和产率的测定数据见表1所示。
实施例3
①参照中国专利ZL 200910052857.7中的实施例3所述方法【详见说明书第0045行至0051行】制备超支化剥离型有机蒙脱土：支化度为0.9，平均粒径为50nm；
②将10克上述的超支化剥离型有机蒙脱土加入25克水中，搅拌30分钟，使其与水均匀混合；
③加入65克菜籽油脂肪酸，搅拌50分钟，使混合物进一步分散；
④将获得的混合物料，在真空度为150Pa、室温下进行真空抽气，以排出其中的气泡；再将混合物倒入高压反应釜中，在真空度为120Pa、室温下进行再次真空抽气，以进一步排出其中的气泡；
⑤将高压反应釜的压力调到11MPa，温度调到250℃，反应4小时后停止加热，排除水汽，冷却至室温，即得二聚脂肪酸。
对本实施例得到的二聚脂肪酸的重均分子量、重均分子量分布指数、热失重中心温度和产率的测定数据见表1所示。
对比例3
本对比例与实施例3的区别仅在于：以无机蒙脱土作为催化剂制备二聚脂肪酸，制备步骤和工艺条件均与实施例3中所述相同。
对本对比例得到的二聚脂肪酸的重均分子量、重均分子量分布指数、热失重中心温度和产率的测定数据见表1所示。
表1
| 样品 | 重均分子量 | 重均分子量分布指数 | 热失重中心温度/℃ | 产率/％ |
| 实施例1 | 10,000～15,000 | 1.5～1.8 | 250～300 | 80～85 |
| 实施例2 | 15,000～20,000 | 2.0～2.3 | 300～350 | 85～90 |
| 实施例3 | 20,000～25,000 | 2.5～2.8 | 350～400 | 90～95 |
| 对比例1 | 5000～5500 | 3.0～3.5 | 180～200 | 50～55 |
| 对比例2 | 6000～6500 | 4.0～4.5 | 200～220 | 55～60 |
| 对比例3 | 7000～7500 | 5.0～5.5 | 220～240 | 60～65 |
由表1可见：本发明采用超支化剥离型有机蒙脱土作为催化剂，可实现高产率制备二聚脂肪酸，产率可达80～95％；且所制备的二聚脂肪酸的重均分子量达到10,000～25,000，重均分子量分布指数达到1.5～2.8，热失重中心温度(失重最快时的温度)达到250～400℃，具有高催化活性；相比于以无机蒙脱土作为催化剂的现有技术，具有显著性有益效果。
最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种高效制备二聚脂肪酸的方法，其特征在于：采用超支化剥离型有机蒙脱土催化不饱和脂肪酸进行聚合反应。
2.根据权利要求1所述的高效制备二聚脂肪酸的方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：
a)将超支化剥离型有机蒙脱土加入水中，搅拌使混合均匀；
b)加入不饱和脂肪酸，搅拌使混合物进一步分散；
c)将获得的混合物料在真空度为130～150Pa、室温下进行真空抽气，以排出其中的气泡；
d)将步骤c)处理得到的混合物置入高压反应釜中，在真空度为100～120Pa、室温下再次进行真空抽气，以进一步排出其中的气泡；
e)将高压反应釜的压力调到0.8～1.1MPa，温度调到200～250℃，聚合反应4～8小时后停止加热，排除水汽，冷却至室温，即得二聚脂肪酸。
3.根据权利要求2所述的高效制备二聚脂肪酸的方法，其特征在于：超支化剥离型有机蒙脱土与水及不饱和脂肪酸间的配比如下：超支化剥离型有机蒙脱土为5～10质量份，水为10～25质量份，不饱和脂肪酸为65～85质量份。
4.根据权利要求2所述的高效制备二聚脂肪酸的方法，其特征在于：所述的不饱和脂肪酸为红花油脂肪酸、豆油脂肪酸、菜籽油脂肪酸或含不饱和脂肪酸的废弃食用油脂。
5.根据权利要求2所述的高效制备二聚脂肪酸的方法，其特征在于：所述的超支化剥离型有机蒙脱土的支化度为0.7～0.9，平均粒径为30～50nm。
6.根据权利要求5所述的高效制备二聚脂肪酸的方法，其特征在于：所述的超支化剥离型有机蒙脱土是由中国专利ZL 200910052857.7中所述方法制备而得。
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