CN113929576B - 一种大豆油多元醇的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种大豆油多元醇的制备方法,包括:大豆油与双氧水和甲酸发生环氧化反应,反应结束后直接加入甲醇和氟硼酸进行开环反应,反应结束后,后处理得所述大豆油多元醇。本发明的大豆油多元醇的制备方法,直接使用大豆油原料,一步法合成大豆油多元醇。相对于先合成环氧化大豆油,再利用环氧大豆油合成大豆油多元醇的两步法,本发明的一步法节省了酸性催化剂的加入,减少了对设备的腐蚀性,节约了原料成本;省去了环氧大豆油的后处理步骤,简化了生产流程,缩短了生产时间,减少了生产成本,利于实现工业化生产。

Description

一种大豆油多元醇的制备方法
技术领域
本发明属于多元醇的制备技术领域,具体涉及一种大豆油多元醇的制备方法。
背景技术
随着石油消耗量增加,人类面临着石油资源的日益短缺和原油价格的不断上涨,用可再生资源代替石油资源生产化工原料、生物材料和燃料越来越得到人们的重视。植物油作为一种可再生资源,原料易得,种类较多,是替代石化资源的首选。例如,大豆油可以通过一系列化学反应合成大豆油多元醇,比石油类多元醇温室气体排放更少,能耗更低,过程更安全。
专利CN102731770B公布了一种大豆油多元醇的制备方法,将环氧大豆油、聚醚多元醇和催化剂钛酸酯混合,在惰性气体保护和搅拌条件下,于100-170℃进行酯化反应,维持反应8小时;将酯化反应得到的反应混合物在180-250℃搅拌1-6小时,环氧键发生断裂生成羟基,得到大豆油多元醇。
目前制备大豆油多元醇的路线大多分为两步,先由大豆油进行环氧化反应制备环氧大豆油,再以环氧大豆油为原料,在氟硼酸等催化剂的作用下,与低元醇反应制备大豆油多元醇,该技术路线,步骤繁琐、能耗较高。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题,本发明提供一种直接由大豆油一步法制备大豆油多元醇的方法,途径环氧化和开环两个过程,方法简单,处理容易,缩短时间,节约能耗,利于工业化生产。制备的大豆油多元醇可以部分或全部代替石油基多元醇,合成涂料、粘合剂、弹性体、填缝剂等。
一种大豆油多元醇的制备方法,包括:
大豆油与双氧水和甲酸进行环氧化反应,反应结束后直接加入甲醇和氟硼酸进行开环反应,反应结束后,后处理得所述大豆油多元醇。
本发明的制备方法,以大豆油为原料,经环氧化反应生成环氧大豆油后不需要后处理,直接进行开环反应制备大豆油多元醇,实现了一步法制备环氧大豆油的改进,省略了中间产物环氧大豆油的后处理,简化了生成流程,缩短了生成时间,降低了生产成本;且环氧化过程中不添加酸性催化剂,有效减少了对设备的腐蚀,节省了原料成本。
作为优选,环氧化反应中所用大豆油的碘值为100~130。
作为优选,甲酸的质量为大豆油质量的2.5~4%。
作为优选,双氧水中过氧化氢的浓度为40~60%,双氧水与甲酸的质量比为(6~9):1。进一步优选为双氧水中过氧化氢的浓度为50%。
作为优选,甲醇的质量为大豆油质量的20~28%。
作为优选,氟硼酸以其水溶液的形式进行添加,该水溶液的浓度为30~50%。进一步优选为40%。
作为优选,氟硼酸的质量为大豆油质量的1.2~2.5%。
作为优选,所述环氧化反应时,将双氧水与甲酸的混合液滴加至大豆油中,控制滴加时间为1~3h,滴加温度为55~80℃;
双氧水与甲酸的混合液滴加完毕后,保温反应20~50min。
作为进一步优选,双氧水与甲酸的混合液的滴加时间为1.5~2.5h,滴加完毕后的保温时间为25~35min。
作为优选,所述环氧化反应的反应温度为55~80℃。进一步优选为58~65℃。
作为优选,所述开环反应时,将甲醇与氟硼酸的混合液滴加至反应液中,控制滴加时间为20~50min,滴加温度为55~80℃;
甲醇与氟硼酸的混合液滴加完毕后,保温反应3~6h。
作为进一步优选,双氧水与甲酸的混合液的滴加时间为25~35min,滴加完毕后的保温时间为3~5h。
作为优选,所述开环反应的反应温度为55~80℃。进一步优选为58~65℃。
作为优选,所述环氧化反应和开环反应均在水浴中搅拌状态下进行。
作为优选,开环反应结束后,进行如下后处理:
将反应液洗涤至中性,减压蒸馏脱去产品中残留的水,即得所述大豆油多元醇。
作为具体优选,一种大豆油多元醇的制备方法,包括:
取一定量大豆油加入反应器中,放在水浴中进行搅拌,滴加双氧水和甲酸混合液进行环氧化反应,一段时间后直接滴加甲醇与氟硼酸混合液,滴加完成后继续搅拌直至反应结束。反应结束在分液漏斗中对反应液进行水洗、碱洗、水洗至中性,减压蒸馏脱去产品中残留的水,即得所述大豆油多元醇。
本发明的大豆油多元醇的制备方法,直接使用大豆油原料,一步法合成大豆油多元醇。去除了环氧化过程的酸性催化剂,减少了对反应器的腐蚀伤害,同时省去了中间环氧大豆油与水的分离过程,避免了中间处理中环氧大豆油的损失,反应时间缩短为5~7小时,制得的大豆油多元醇的粘度为220~900mPa·s(25℃),羟值为100~150mg KOH/g,主要用途是可以部分或全部代替石油基多元醇,合成涂料、粘合剂、弹性体、填缝剂等。对环境保护、可再生发展等方面具有重要意义。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
本发明的大豆油多元醇的制备方法,直接使用大豆油原料,一步法合成大豆油多元醇。相对于先合成环氧化大豆油,再利用环氧大豆油合成大豆油多元醇的两步法,本发明的一步法节省了酸性催化剂的加入,减少了对设备的腐蚀性,节约了原料成本;省去了环氧大豆油的后处理步骤,简化了生产流程,缩短了生产时间,减少了生产成本,利于实现工业化生产。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进一步说明,按本发明所述的参数范围取不同参数进行试验。
实施例1
将200g大豆油(碘值在120~130之间)加入到带有搅拌器的500ml三口烧瓶中,放入60℃水浴进行加热搅拌,然后滴加48.72g双氧水(其中,过氧化氢的浓度为50%)和5.85g甲酸的混合液,控制滴加时间为2小时内,滴加完反应半小时(测碘值在60左右),温度保持在60℃,然后滴加40g甲醇和3g氟硼酸(40%水溶液)控制滴加时间为0.5小时,滴加完反应3个小时,反应结束用分液漏斗进行水洗碱洗、直到pH值为7。将洗涤后的产物减压蒸馏去除残留的水分和有机溶剂,即得大豆油多元醇。制备出的大豆油多元醇的羟值为120.79mgKOH/g,粘度382mPa·s(25℃)。
实施例2
将200g大豆油(碘值在120~130之间)加入到带有搅拌器的500ml三口烧瓶中,放入60℃水浴进行加热搅拌,然后滴加44.97g双氧水(其中,过氧化氢的浓度为50%)和5.40g甲酸的混合液,控制滴加时间为2小时内,滴加完反应半小时(测碘值为70左右),温度保持在60℃,然后滴加40g甲醇和3g氟硼酸(40%水溶液)控制滴加时间为0.5小时,滴加完反应3个小时,反应结束用分液漏斗进行水洗碱洗、直到pH值为7。将洗涤后的产物减压蒸馏去除残留的水分和有机溶剂,即得大豆油多元醇。制备出的大豆油多元醇的羟值为108.76mgKOH/g,粘度225mPa·s(25℃)。
实施例3
将200g大豆油(碘值在120~130之间)加入到带有搅拌器的500ml三口烧瓶中,放入60℃水浴进行加热搅拌,然后滴加48.72g双氧水(其中,过氧化氢的浓度为50%)和7.31g甲酸的混合液,控制滴加时间为2小时内,滴加完反应半小时(测碘值在60左右),温度保持在60℃,然后滴加47g甲醇和4.8g氟硼酸(40%水溶液)控制滴加时间为0.5小时,滴加完反应3个小时,反应结束用分液漏斗进行水洗碱洗、直到pH值为7。将洗涤后的产物减压蒸馏去除残留的水份和有机溶剂,即得大豆油多元醇。制备出的大豆油多元醇的羟值为138.91mgKOH/g,粘度555mPa·s(25℃)。
实施例4
将200g大豆油(碘值在120~130之间)加入到带有搅拌器的500ml三口烧瓶中,放入60℃水浴进行加热搅拌,然后滴加48.72g双氧水(其中,过氧化氢的浓度为50%)和7.31g甲酸的混合液,控制滴加时间为2小时内,滴加完反应半小时(测碘值在60左右),温度保持在60℃,然后滴加53g甲醇和3g氟硼酸(40%水溶液)控制滴加时间为0.5小时,滴加完反应4个小时,反应结束用分液漏斗进行水洗碱洗、直到pH值为7。将洗涤后的产物减压蒸馏去除残留的水分和有机溶剂,即得大豆油多元醇。制备出多元醇的羟值为146.21mgKOH/g,粘度875mPa·s(25℃)。
对比例1
将200g大豆油(碘值在120~130之间)加入到带有搅拌器的500ml三口烧瓶中,放入60℃水浴进行加热搅拌,然后滴加48.72g双氧水(其中,过氧化氢的浓度为50%)和7.31g甲酸的混合液,控制滴加时间为2小时内,滴加完反应半小时(测碘值在60左右),温度保持在60℃,然后滴加47g甲醇和8g氟硼酸(40%水溶液)控制滴加时间为0.5小时,滴加完反应4个小时,反应结束用分液漏斗进行水洗碱洗、直到pH值为7。将洗涤后的产物减压蒸馏去除残留的水份和有机溶剂,即得大豆油多元醇。制备出多元醇的羟值为129.53mgKOH/g,粘度9500Pa·s(25℃)。
对比例2
将200g大豆油(碘值在120~130之间)加入到带有搅拌器的500ml三口烧瓶中,放入60℃水浴进行加热搅拌,然后滴加48.72g双氧水(其中,过氧化氢的浓度为50%)和7.31g甲酸的混合液,控制滴加时间为2小时内,滴加完反应半小时(测碘值在60左右),温度保持在60℃,然后滴加20g甲醇和3g氟硼酸(40%水溶液)控制滴加时间为0.5小时,滴加完反应4个小时,反应结束用分液漏斗进行水洗碱洗、直到pH值为7。将洗涤后的产物减压蒸馏去除残留的水份和有机溶剂,即得大豆油多元醇。制备出多元醇的羟值为116mgKOH/g,粘度2850Pa·s(25℃)。

Claims (4)

1.一种大豆油多元醇的制备方法,其特征在于,包括:
大豆油与双氧水和甲酸进行环氧化反应,反应结束后直接加入甲醇和氟硼酸进行开环反应,反应结束后,后处理得所述大豆油多元醇;
所述环氧化反应时,将双氧水与甲酸的混合液滴加至大豆油中,控制滴加时间为1~3h;
双氧水与甲酸的混合液滴加完毕后,保温反应20~50min;
所述环氧化反应的反应温度为55~80℃;
所述开环反应时,将甲醇与氟硼酸的混合液滴加至反应液中,控制滴加时间为20~50min;
甲醇与氟硼酸的混合液滴加完毕后,保温反应3~6h;
所述开环反应的反应温度为55~80℃;
甲醇的质量为大豆油质量的20~28%;
氟硼酸的质量为大豆油质量的1.2~2.5%。
2.根据权利要求1所述的大豆油多元醇的制备方法,其特征在于,甲酸的质量为大豆油质量的2.5~4%。
3.根据权利要求1所述的大豆油多元醇的制备方法,其特征在于,双氧水中过氧化氢的浓度为40~60%,双氧水与甲酸的质量比为(6~9):1。
4.根据权利要求1所述的大豆油多元醇的制备方法,其特征在于,氟硼酸以其水溶液的形式进行添加,该水溶液的浓度为30~50%。
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