【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及可再生能源、润滑油基础油、表面活性剂等领域，具体涉及一种磺化生物炭催化环氧脂肪酸甲酯合成支链脂肪酸甲酯的方法。
技术介绍
1、近年来润滑油消耗量在逐年增加，对润滑油的使用性能、可生物降解性低或无毒害等提出了不同的使用要求。废弃的食用油脂如处理不当，将会导致严重的环境灾难。如果使用废弃食用油脂为原料，农业废弃物为催化剂生产具有高附加值的化学品如生物基润滑油，这样即实现了变废为宝，又减少了城市污染物和农村废弃物处理的成本，推动了资源的可持续发展。由于环氧脂肪酸甲酯的分子结构中存在环氧键以及缺少支链，使得其热稳定性和低温流动性都不能满足润滑油的要求，而增加支链对天然油脂进行化学改性，改性后的植物油热稳定性、氧化稳定性和润滑性都能满足润滑油基础油的使用要求。
2、环氧脂肪酸甲酯中存在环氧键，相比c＝c化学性质更活泼，在酸催化下可与多种亲核试剂发生开环反应。开环反应过程如下：在酸性环境里环氧键中的氧原子与h+结合带正电荷，这使相邻碳原子带正电并使环氧键中一侧的c-o断裂后，醇中羟基的o向c正离子进攻形成c-o键，脱去h+得到最后产物。目前环氧-开环反应多用无机酸作为催化剂具有反应时间短的优点，但存在后续处理复杂，对设备要求较高等问题。
3、
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述技术问题，本专利技术提供一种磺化生物炭催化环氧脂肪酸甲酯合成支链脂肪酸甲酯的方法。
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种磺化生物炭催化环氧脂肪酸
4、
5、式中r为c1-c10烷基。
6、进一步地，所述磺化生物炭基固体酸催化剂的制备方法为：将生物质置于马弗炉空气气氛中热解形成生物炭，然后将生物炭浸没在浓硫酸中加热搅拌磺化反应，产物用热去离子水清洗后烘干，即制备完成；其中，所述生物质为铜藻、玉米芯或去除半纤维素的玉米芯。
7、更进一步地，所述热解温度为280-320℃，热解时间是2-4h。
8、更进一步地，所述浓硫酸的质量浓度是95～98％，磺化反应的温度是75～85℃，反应时间是3～5h。
9、进一步地，c1-c10烷基醇与环氧脂肪酸甲酯的摩尔比为3-7：1，优选为5:1；生物炭基固体酸催化剂的投加量为环氧脂肪酸甲酯质量的11-15wt％，优选为13％。
10、进一步地，环氧开环反应的反应温度为80-140℃，优选为120℃，反应时间为3-7h，优选为6h。
11、进一步地，所述c1-c10烷基醇为2-乙基己醇或1-丁醇。
12、本专利技术通过采用上述技术，本专利技术取得的有益效果是：
13、1)本专利技术以环氧脂肪酸甲酯和2-乙基己醇或1-丁醇等为原料，采用生物炭基固体酸为催化剂制备合成支链脂肪酸甲酯。该反应具有原料易得、催化剂易于分离回收、反应时间短、反应条件温和、转化率高等优点。
14、2)本专利技术提供的固体酸催化剂具有催化性能优越选择性高，催化剂可重复使用以及产物后续处理简单等优点，是一类理想的环氧油脂开环催化剂。
15、3)环氧-开环反应的反应条件与催化剂的酸性有关，而本专利技术提供的生物炭固体酸具有独特的类石墨烯的碳结构和与浓硫酸相当的酸度，这是由于磺化生物炭中表面酸性含氧官能团(oh和cooh基团)对so3h基团的作用，oh和cooh基团会使生物炭的π-π共轭体系电子云密度下降，从而间接的影响so3h的基团的电荷密度，增强so3h基团中h+的释放效果，加强so3h基团的负载强度，相比其他so3h负载催化剂具有更好的催化效果。生物炭固体酸催化环氧脂肪酸甲酯-开环方法制备支链脂肪酸甲酯，环氧-开环法反应条件温和，反应时间短，因此本专利技术对酯基润滑油的工业化与有重要意义。
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1.一种磺化生物炭催化环氧脂肪酸甲酯合成支链脂肪酸甲酯的方法，其特征在于以环氧脂肪酸甲酯为原料，采用磺化生物炭基固体酸为催化剂，将催化剂、环氧脂肪酸甲酯和C1-C10烷基醇混合均匀，在油浴加热下搅拌进行环氧开环反应，反应结束后过滤去除催化剂，滤液经蒸馏水洗涤后旋转蒸发去除水分和未反应的C1-C10烷基醇原料，即可得到产物支链脂肪酸甲酯；其中，所述的环氧开环反应为：
2.如权利要求1所述的一种磺化生物炭催化环氧脂肪酸甲酯合成支链脂肪酸甲酯的方法，其特征在于所述磺化生物炭基固体酸催化剂的制备方法为：将生物质置于马弗炉空气气氛中热解形成生物炭，然后将生物炭浸没在浓硫酸中加热搅拌磺化反应，产物用热去离子水清洗后烘干，即制备完成；其中，所述生物质为铜藻、玉米芯或去除半纤维素的玉米芯。
3.如权利要求2所述的一种磺化生物炭催化环氧脂肪酸甲酯合成支链脂肪酸甲酯的方法，其特征在于所述热解温度为280-320℃，热解时间是2-4h。
4.如权利要求2所述的一种磺化生物炭催化环氧脂肪酸甲酯合成支链脂肪酸甲酯的方法，其特征在于所述浓硫酸的质量浓度是95～98％，磺化
5.如权利要求1所述的一种磺化生物炭催化环氧脂肪酸甲酯合成支链脂肪酸甲酯的方法，其特征在于C1-C10烷基醇与环氧脂肪酸甲酯的摩尔比为3-7：1，优选为5:1；生物炭基固体酸催化剂的投加量为环氧脂肪酸甲酯质量的11-15wt％，优选为13％。
6.如权利要求1所述的一种磺化生物炭催化环氧脂肪酸甲酯合成支链脂肪酸甲酯的方法，其特征在于环氧开环反应的反应温度为80-140℃，优选为120℃，反应时间为3-7h，优选为6h。
7.如权利要求1所述的一种磺化生物炭催化环氧脂肪酸甲酯合成支链脂肪酸甲酯的方法，其特征在于所述C1-C10烷基醇为2-乙基己醇或1-丁醇。
...【技术特征摘要】
1.一种磺化生物炭催化环氧脂肪酸甲酯合成支链脂肪酸甲酯的方法，其特征在于以环氧脂肪酸甲酯为原料，采用磺化生物炭基固体酸为催化剂，将催化剂、环氧脂肪酸甲酯和c1-c10烷基醇混合均匀，在油浴加热下搅拌进行环氧开环反应，反应结束后过滤去除催化剂，滤液经蒸馏水洗涤后旋转蒸发去除水分和未反应的c1-c10烷基醇原料，即可得到产物支链脂肪酸甲酯；其中，所述的环氧开环反应为：
2.如权利要求1所述的一种磺化生物炭催化环氧脂肪酸甲酯合成支链脂肪酸甲酯的方法，其特征在于所述磺化生物炭基固体酸催化剂的制备方法为：将生物质置于马弗炉空气气氛中热解形成生物炭，然后将生物炭浸没在浓硫酸中加热搅拌磺化反应，产物用热去离子水清洗后烘干，即制备完成；其中，所述生物质为铜藻、玉米芯或去除半纤维素的玉米芯。
3.如权利要求2所述的一种磺化生物炭催化环氧脂肪酸甲酯合成支链脂肪酸甲酯的方法，其特征在于所述热解温度为280-...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢美贞，刘彦岑，计建炳，刘学军，曹明贺，祝勤凯，尹浩杰，傅豪峰，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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