蓖麻油基季铵盐乳化剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种蓖麻油基季铵盐乳化剂及其制备方法，涉及乳化剂工业技术领域，本发明专利技术提供的蓖麻油基季铵盐乳化剂主要由蓖麻油和N,N‑二甲基乙醇胺在离子液体催化剂[Hmim]HSO4的作用下进行酯交换反应首先得到蓖麻油基酰胺，然后将所得蓖麻油基酰胺再进行季铵化反应制得。本发明专利技术蓖麻油基季铵盐乳化剂与现有传统的以化学有机物为原料制得的季铵盐乳化剂相比，本发明专利技术应用可以大量再生的蓖麻为原料，通过化学改性方法得到蓖麻油基季铵盐乳化剂，有效缓解了现有传统季铵盐合成方法中往往涉及大量有害的有机物及有机溶剂，容易对环境造成污染的问题。

Castor oil based quaternary ammonium salt emulsifier and preparation method thereof

The invention provides a castor oil-based quaternary ammonium salt emulsifier and its preparation method, which relates to the technical field of emulsifier industry. The castor oil-based quaternary ammonium salt emulsifier provided by the invention is mainly composed of castor oil and N, N-dimethyl ethanolamine, which are transesterified under the action of ionic liquid catalyst [Hmim] HSO4 to obtain castor oil acyl first. Amine, then the castor oil amide was further quaternion reaction. Compared with the conventional quaternary ammonium salt emulsifier prepared from chemical organic matter, the castor oil-based quaternary ammonium salt emulsifier of the present invention uses a large amount of regenerated castor oil as raw material to obtain the castor oil-based quaternary ammonium salt emulsifier by chemical modification method, effectively alleviating the common involvement of the existing traditional quaternary ammonium salt synthesis method. And a large number of harmful organic and organic solvents, which are easy to cause pollution to the environment.

【技术实现步骤摘要】
蓖麻油基季铵盐乳化剂及其制备方法
本专利技术涉及乳化剂工业
，尤其是涉及一种蓖麻油基季铵盐乳化剂及其制备方法。
技术介绍
季铵盐乳化剂是阳离子乳化剂中使用最广泛一类。季铵盐型乳化剂的性质与无机氨盐相似，无论在酸性、中性、碱性溶液中均以季铵离子形式存在，因此应用范围最广。它与其他类型乳化剂有着良好的相容性，可与阴离子乳化剂的复配，具有优异的抗菌性能。此外，季铵盐乳化剂通过离子化基团或极性基团的离子吸附于固体表面，可以构成电荷的泄漏通道，达到抗静电的目的。季铵盐型阳离子乳化剂作为目前产量最大、用途最广的一类乳化剂，其新型结构的开发及其应用性能的研究一直都是人们关注的热点。蓖麻油是重要的化工原料，广泛用于生产高级润滑油、油漆、涂料、肥皂、油墨、助染剂、增塑剂、聚氨酯及乳化剂等。随着能源危机的出现，采用植物油制备植物油基乳化剂已得到广泛推广，在各种植物油的选择上，蓖麻油因其独特的化学结构备受青睐。因此，由于蓖麻油具有广泛的用途和较高的经济价值，在国民经济中占有重要的地位，特别是在当今世界石油面临消耗殆尽的危机时，作为植物源油料的蓖麻由于其具有可持续生产的重要价值，正日益受到世界各国的重视，其产业前景非常广阔。目前国内外合成季铵盐大多使用先酰胺化，后季铵化的工艺路线。其中合成季铵盐的关键步骤是酰胺化反应，大致的工艺为先合成脂肪酸酰氯，再与胺进行酰胺化反应；或先合成脂肪酸甲酯，再与胺进行酰胺化反应。但是上述方法均存在催化剂的催化效率较低，反应过程中需要消耗大量的有机试剂、工艺复杂繁琐，反应时间较长以及产物收率较低等问题，不利于实现蓖麻油基季铵盐乳化剂的工业化大规模生产。因此，研究开发出一种应用可再生资源为原料制备得到的，具有生产工艺简单，成本低廉，反应所需时间短等优点的季铵盐乳化剂，进而缓解了现有传统合成季铵盐的方法中催化效率低，同时制备过程中涉及大量有害的有机溶剂，容易对环境造成污染的问题，变得十分必要和迫切。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种蓖麻油基季铵盐乳化剂，所述蓖麻油基季铵盐乳化剂与现有传统的以化学有机物为原料制得的季铵盐乳化剂相比，本专利技术以可大量再生的蓖麻为原料，通过化学改性方法得到蓖麻油基季铵盐乳化剂，有效缓解了现有合成季铵盐的传统方法中涉及到大量有害的有机物及有机溶剂，容易对环境造成污染的缺陷。本专利技术的第二目的在于提供一种蓖麻油基季铵盐乳化剂的制备方法，该方法生产工艺简单，成本低廉，反应所需时间比现有技术中采用先酰胺化再季铵化所需时间缩短4～24h，极大地缩短了反应时间，节约了生产成本，且产物的收率较高(最高达到90.44％)，提高了蓖麻产业的经济效益，有利于实现蓖麻油基季铵盐乳化剂的工业化大规模生产。本专利技术提供的一种蓖麻油基季铵盐乳化剂，所述蓖麻油基季铵盐乳化剂主要由蓖麻油和N,N-二甲基乙醇胺在离子液体催化剂[Hmim]HSO4的作用下进行酯交换反应首先得到蓖麻油基酰胺，然后将所得蓖麻油基酰胺再进行季铵化反应制得。进一步的，所述N,N-二甲基乙醇胺与蓖麻油的摩尔质量比为2～8:1。进一步的，所述离子液体催化剂[Hmim]HSO4的加入量为蓖麻油重量的5～20％。进一步的，所述酯交换反应为在60～80℃的条件下搅拌反应2～10h。进一步的，所述季铵化反应的季铵化试剂为环氧氯丙烷。更进一步的，所述环氧氯丙烷与蓖麻油基酰胺的摩尔质量比为1～4:1。更进一步的，所述季铵化反应为先将蓖麻油基酰胺加热至45～50℃，加入环氧氯丙烷，随后在40～60℃下搅拌反应1～2h，得到蓖麻油基季铵盐乳化剂。本专利技术提供的一种蓖麻油基季铵盐乳化剂的制备方法包括以下步骤：(a)首先，将蓖麻油和N,N-二甲基乙醇胺以2～8:1的摩尔质量比进行混合，并加入占蓖麻油重量5～20％的离子液体催化剂[Hmim]HSO4，随后在60～80℃的条件下搅拌反应2～10h，分离回收得到蓖麻油基酰胺；(b)将分离回收得到的蓖麻油基酰胺加热至45～50℃，加入环氧氯丙烷，随后在40～60℃下搅拌反应1～2h，得到蓖麻油基季铵盐乳化剂。进一步的，所述步骤(a)蓖麻油基酰胺分离回收的方法为：在搅拌反应后静置分层，并将上清液洗涤后干燥得到蓖麻油基季铵盐。进一步的，所述制备方法还包括对步骤(b)得到的蓖麻油基季铵盐乳化剂进行分离纯化的步骤；优选的，所述对蓖麻油基季铵盐乳化剂进行分离纯化的步骤为：在步骤(b)搅拌反应后静置分层，取上层淡黄色浊液，并用正己烷除去上层浊液中过量环氧氯丙烷，干燥得蓖麻油基季铵盐乳化剂。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的蓖麻油基季铵盐乳化剂主要由蓖麻油和N,N-二甲基乙醇胺在离子液体催化剂[Hmim]HSO4的作用下进行酯交换反应首先得到蓖麻油基酰胺，然后将所得蓖麻油基酰胺再进行季铵化反应制得。本专利技术蓖麻油基季铵盐乳化剂与现有传统的以化学有机物为原料制得的季铵盐乳化剂相比，本专利技术以可大量再生的蓖麻为原料，通过化学改性方法得到蓖麻油基季铵盐乳化剂，有效缓解了现有合成季铵盐的传统方法中涉及到大量有害的有机物及有机溶剂，容易对环境造成污染的缺陷。本专利技术提供的蓖麻油基季铵盐乳化剂的制备方法生产工艺简单，成本低廉，反应所需时间比现有技术中采用先酰胺化再季铵化所需时间缩短4～24h，极大地缩短了反应时间，节约了生产成本，且产物的收率较高(最高达到90.44％)，提高了蓖麻产业的经济效益，有利于实现蓖麻油基季铵盐乳化剂的工业化大规模生产。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的蓖麻油基季铵盐乳化剂的生产工艺流程图；图2为本专利技术实施例4提供的蓖麻油基酰胺的液相色谱质谱联用图；图3为本专利技术实施例4提供的蓖麻油基酰胺的质谱图；图4为本专利技术实施例4提供的蓖麻油基酰胺的红外光谱图；图5为本专利技术实施例9提供的蓖麻油基季铵盐的液相色谱质谱联用图；图6为本专利技术实施例9提供的蓖麻油基季铵盐的质谱图；图7为本专利技术实施例9提供的蓖麻油基季铵盐的红外光谱图；图8为本专利技术实施例9提供的蓖麻油基季铵盐的表面张力。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，根据本专利技术的一个方面，一种蓖麻油基季铵盐乳化剂，所述蓖麻油基季铵盐乳化剂主要由蓖麻油和N,N-二甲基乙醇胺在离子液体催化剂[Hmim]HSO4的作用下进行酯交换反应首先得到蓖麻油基酰胺，然后将所得蓖麻油基酰胺再进行季铵化反应制得。优选的，所述离子液体催化剂[Hmim]HSO4由浓硫酸和N-甲基咪唑制得。本专利技术提供的蓖麻油基季铵盐乳化剂主要由蓖麻油和N,N-二甲基乙醇胺在离子液体催化剂[Hmim]HSO4的作用下进行酯交换反应首先得到蓖麻油基酰胺，然后将所得蓖麻油基酰胺再进行季铵化反应制得。本专利技术蓖麻油基季铵本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蓖麻油基季铵盐乳化剂，其特征在于，所述蓖麻油基季铵盐乳化剂主要由蓖麻油和N,N‑二甲基乙醇胺在离子液体催化剂[Hmim]HSO4的作用下进行酯交换反应首先得到蓖麻油基酰胺，然后将所得蓖麻油基酰胺再进行季铵化反应制得。

【技术特征摘要】
1.一种蓖麻油基季铵盐乳化剂，其特征在于，所述蓖麻油基季铵盐乳化剂主要由蓖麻油和N,N-二甲基乙醇胺在离子液体催化剂[Hmim]HSO4的作用下进行酯交换反应首先得到蓖麻油基酰胺，然后将所得蓖麻油基酰胺再进行季铵化反应制得。2.根据权利要求1所述的蓖麻油基季铵盐乳化剂，其特征在于，所述N,N-二甲基乙醇胺与蓖麻油的摩尔质量比为2～8:1。3.根据权利要求1所述的蓖麻油基季铵盐乳化剂，其特征在于，所述离子液体催化剂[Hmim]HSO4的加入量为蓖麻油重量的5～20％。4.根据权利要求1所述的蓖麻油基季铵盐乳化剂，其特征在于，所述酯交换反应为在60～80℃的条件下搅拌反应2～10h。5.根据权利要求1所述的蓖麻油基季铵盐乳化剂，其特征在于，所述季铵化反应的季铵化试剂为环氧氯丙烷。6.根据权利要求5所述的蓖麻油基季铵盐乳化剂，其特征在于，所述环氧氯丙烷与蓖麻油基酰胺的摩尔质量比为1～4:1。7.根据权利要求5所述的蓖麻油基季铵盐乳化剂，其特征在于，所述季铵化反应为先将蓖麻油基酰胺加热至45～50℃加入环氧氯丙烷，随后在40～60℃下搅拌反应1～2h，得到蓖...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜秀花，许伟，邵荣，石文艳，唐兰勤，陈立根，葛小东，陆未，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32