一种高浓高纯甜菜碱水溶液的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种采用植物油先与烷基叔胺进行酰胺化；酰胺化产品烷基酰胺基叔胺再与卤代羧酸通过季铵化反应制备高浓、高纯且在较低温度下（２℃）流动性良好的甜菜碱水溶液的方法。其中，在季铵化期间通过控制反应体系酸碱度使季铵化反应更完全，且反应期间无须加入胶束增稠剂；在季铵化反应完成后经过进一步的后处理反应，使卤代羧酸残留＜２０ｐｐｍ，从而达到了高浓、高纯的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制备高浓、高纯甜菜碱水溶液的制备方法，其活性物含量高达 37重量％以上。
技术介绍
由于甜菜碱是一种非常温和的助表面活性剂，能与所有表面活性剂配伍，具有 高起泡性、极好的增粘性、洗净力的特点，目前其已成为家居产品、化妆品行业中 各种洗涤护理配方中的固定成分。另外，甜菜碱还具有良好的去污能力，刺激性低， 甚至对敏感性皮肤也不会造成任何毒副作用，尤其是用于清洁头发和身体的各类个 人洗涤用品。现有的甜菜碱水溶液的制备方法，通常是将含叔胺氮原子的脂肪酰胺与卤代羧 酸或其盐在水中进行季铵化反应。所用含叔胺氮原子的脂肪酰胺具有以下通式R3-CONH-(CH2)m-N+R,R2 ( I )R3为具有8至18个碳原子的天然植物脂肪烷基，以及它们天然存在或特 殊改进的混合物。Rl R2为相同或不同的具有1至4个碳原子的垸基。 m可以为1至3。在第一歩酰胺化反应中，利用碳链长8至18个碳原子的天然存在的脂肪酸，例 如椰子油酸或棕榈油酸，以及它们的氢化物在130至18(TC下与具有下列通式的胺进行縮合反应X-(CH2) m-NR,R2 (II)Rl R2为相同或不同的具有1至4个碳原子的垸基，m可以为1至3 得到具有通式(I )的含叔胺氮原子的脂肪酰胺。接着，在第二歩季铵化反应中，由含叔胺氮原子的脂肪酰胺与卤代羧酸在水介 质中进行季铵化反应，卤代羧酸具有以下通式 X- (CH2) yCOOH (III) y可以为1至3X表示卤原子 得到具有以下通式的甜菜碱R3-CONH-(CH2)m-N+RiR2(CH2)yCOCrR3为具有8至18个碳原子的天然植物脂肪垸基，以及它们天然存在或特 殊改进的混合物。R,, R2为相同或不同的具有1至4个碳原子的烷基。 m可以为1至3。 y可以为1至3。所述季铵化反应通常在水介质中向含叔胺氮原子的脂肪酰胺中加入卤代羧酸 (优选氯乙酸)或卤代羧酸的钠盐，并在约70-10(TC下反应完成季铵化。目前，按此方法合成、普遍生产和使用的甜菜碱溶液其固体物含量约为30%-35% 或以下。但是，为了降低生产、储存与运输成本，以及后继的使用或复配等原因，在很 多情况下，不管是生产厂家还是使用单位，均希望其有更高的浓度。因此，到目前 已提出过许多解决这一问题的方法。但是，这些方法所制备的甜菜碱水溶液的固含 量有些只能提高到40%;而固含量达到或接近50%的产品，要么非常粘稠，流动性差， 使用不方便，或者是向反应体系中加入了过多的粘度调节剂，如非离子表面活性剂 (聚氧乙烯醚类等)、两性甘氨酸盐、三甲基甘氨酸、环糊精、葡聚糖等，但这些物 质的加入在降低甜菜碱粘度的同时，也会在用户使用时使配方体系粘度大大降低， 对产品的使用影响较大；还有一些方法是向反应体系中加入有机溶剂，而含有机溶 剂对用户配方造成潜在的负面影响则可能更大。所以，目前己提出的一些方法对于 解决这一 问题还是不能令人满意的。此外，就目前普遍使用的甜菜碱而言， 一般都存在垸基酰胺和卤代羧酸(主要 是一氯乙酸、二氯乙酸)残留过多的问题。而烷基酰胺和卤代羧酸都是具有较大刺 激性和毒性的化学物质，它们过多残留在各种洗涤护理产品中并与人体直接接触， 势必对人的皮肤造成危害，甚至影响人的身体健康。因此，具有更低有害物质残留 和刺激性的甜菜碱溶液产品，将能更好地满足消费者对洗护产品提出的无毒、无刺 激的要求，这也是技术发展的大势所趋。
技术实现思路
本专利技术的目的，就是提供一种高浓、高纯、流动性良好的甜菜碱水溶液的制备 力—法，且无需添加各种粘度调节物质，并能降低有害物质的残留。本专利技术的甜菜碱水溶液的制备方法，其依次包括以下歩骤i .酰胺化1) 按摩尔比1 : 3.0 5.0备料植物油和烷基叔胺；2) 分别将原料植物油、垸基叔胺及碱性催化剂加入到烧瓶中，通往惰性气体(优选氮气)，升温至130°C 180°C，并在13(TC 180'C下回流5小时~10 小时进行酰胺化反应，其中碱性催化剂加入量为植物油重量的0.1% 2%;3) 酰胺化反应完毕后，在13(TC-180。C下减压至负的0.05-0.1Mpa，蒸熘1-4 小时将过量叔胺蒸出，即得中间体产品烷基酰胺基叔胺；ii.季钕化及后处理1) 按摩尔比1 : 1.0 1.5备料烷基酰胺基叔胺和卤代羧酸；2) 将卤代羧酸用碱按摩尔比l: l中和；3) 烷基酰胺基叔胺加水搅拌均匀，加入中和后的卤代羧酸，升温至70-100'C， 保温反应6-12小时；4) 季钕化反应期间，通过加入碱使反应体系PH值维持在8-12;5) 季铵化反应完成后，加入物料重量0.1-1%的亚硫酸盐或亚硫酸氢盐，保温 2-10小时进行后处理反应。6) 保温完后按摩尔比亚硫酸盐双氧水=1: l加入双氧水，保温1小时。 所述季铵化及后处理中，烷基酰胺基叔胺加水搅拌均匀，水的加入的量可根据垸基酰胺基叔胺用量调节，使用不同的垸基酰胺基叔胺，会影响到产品的固含量及 活性物含量，从而水的用量自然也随之变化，故水的用量只能依配方计算，这是本 行业的常识。酰胺化所述碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠、甲醇钾、碳酸钠、碳 酸钾，优选甲醇钠、甲醇钾。酰胺化所述植物油包括棕榈油、棕榈仁油、椰子油、大豆油、菜籽油等及其氢 化物。酰胺化所述烷基叔胺具有以下通式H2N- (CH2) m陽NR,R2 R,. R2为相同或不同的具有1至4个碳原子的烷基， m可以为1至3 季铵化所述卤代羧酸具有以下通式 X- (CH2) yCOOH y可以为1至3 X表示卤原子。(如Cl.Br) 季钹化所述用于中和卤代羧酸碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化镁 等，优选氢氧化钠、氢氧化钾；用于保持反应体系PH值所用碱为氢氧化钠、氢氧 化钾、碳酸钠、碳酸钾，优选氢氧化钠、氢氧化钾。 所述惰性气体为氩气、氦气、氖气或氙气。所述后处理反应采用的亚硫酸(氢)盐为亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸氢钠、 亚硫酸氢钾，优选亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾。 依上述歩骤制备所得的甜菜碱水溶液R3-CONH-(CH2)m-N+R'R2(CH2)yCO(J R3为具有8至18个碳原子的天然植物脂肪烷基，以及它们天然存在或特 殊改进的混合物；R,. R2为相同或不同的具有1至4个碳原子的烷基；m可以为1至3; y可以为1至3;其甜菜碱固含量至少为甜菜碱水溶液重量的45%、活性物含量至少为 甜菜碱水溶液重量的37%，高浓、高纯且流动性良好。所得的甜菜碱水溶液用于制备家居、工业和个人护理产品，起洗涤和清洁作用。 本专利技术制得的甜菜碱溶液无需添加各种粘度调节物质(胶束增稠剂)；此外，本 专利技术使用天然存在的植物油，如椰子油、棕榈油、棕榈仁油、大豆油、菜籽油等及 其氢化物，优选椰子油和棕榈油及其氢化物，特别优选椰子油及其氢化物，与烷基 叔胺在碱催化剂的存在下进行酰胺化反应，所得中间体垸基酰胺基叔胺，通过这一 方法所得到的烷基酰胺基叔胺，其中含有一定重量百分比的甘油，用其与卤代羧酸 进行季铵化反应可避免在反应期间出现凝胶而无法搅动的现象，所得甜菜碱在固含 量达45-55%时粘度仍然很低，甚至在温度低至2"C时也能自由流动，不会凝胶，在 零下15。C也不会出现混浊，与其它方法制备的高浓甜菜碱区别，还在于其不会使配 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高浓高纯甜菜碱水溶液的制备方法，其特征是依次包括以下步骤：　ｉ．酰胺化　１）按摩尔比１∶３．０～５．０备原料植物油和烷基叔胺；　２）将原料及碱性催化剂加入到烧瓶中，在１３０℃～１８０℃下回流５小时～１０小时进行酰胺化反应，其中碱性催化剂加入量为植物油重量的０．１％～２％；　３）酰胺化反应完毕后，在１３０℃－１８０℃下减压至负的０．０５－０．１Ｍｐａ，蒸馏１－４小时将过量烷基叔胺蒸出，即得中间体产品烷基酰胺基叔胺；　ｉｉ．季铵化及后处理　１）按摩尔比１∶１．０～１．５备料烷基酰胺基叔胺和卤代羧酸；　２）将卤代羧酸用碱按摩尔比１∶１中和；　３）烷基酰胺基叔胺加水搅拌均匀，加入中和后的卤代羧酸，升温至７０－１００℃，保温反应６－１２小时；　４）季铵化反应期间，通过加入碱使反应体系ＰＨ值维持在８－１２；　５）季铵化反应完成后，加入反应后所得的溶液重量０．１－１％的亚硫酸盐或亚硫酸氢盐，保温２－１０小时；　６）保温完后按摩尔比亚硫酸盐或亚硫酸氢盐∶双氧水＝１∶１加入双氧水，保温１小时即得产品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶建忠，孟巨光，
申请(专利权)人：广州市星业科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]