KF30加脂剂的研究.doc

研究了利用动植物混合油生产结合型加脂剂的过程，对试验条件、反应机理和试验结果进行了讨论，指出利用动植物油生产结合型加脂剂是新一代加脂剂的发展方向。前言随着我国皮化材料的进一步研制开发，加脂剂的品种已越来越多，从早先的硫化油、丰满鱼油到80年代的各种复配加脂剂及基础原料单一的结合型加脂剂，其加脂性能已得到了很大的改进，尤其是结合型加脂剂，用其处理后的革柔软、滑爽、革身轻而且有丝光感，深得用户好评。但是，我国目前生产的结合型加脂剂多由单一基础油(多为植物油)经处理而成，状态以粘稠膏状为主，性能也有不足，尤其在包装，运输及使用上多有不便，为此我们在前人工作的基础上利用动植物混合油合理搭配经过一系列反应研制成功了KF-30加脂剂，不仅性能优越，还解决了通常结合型加脂剂流动性差、乳化困难等问题，其含油量较高，包装、运输方便，使用简单，效果好。1试验部分1.1试验材料及仪器反应釜温控器动、植物混合油(北京科力兴皮革化工厂)二乙醇胺(北京宏盛化工公司)马来酸酐(石家庄化工二厂)焦亚硫酸钠催化剂等(自制)1.2试验操作将动植物混合油(以下简称A.P油)以适当配比投入到干燥洁净的反应釜中，经过升温110处理1小时后，加入二乙醇胺，在120140条件下进行酰胺化反应34小时，然后降温到70，加入马来酸酐及催化剂，反应自动升温到85，保温在90、24小时，取样化验合格后，降温中和到中性，加入焦亚硫酸钠,稍后加适量的水，保温到80、12小时，调pH值为7左右即为最终产品KF-30加脂剂。1.3产品特征有效物含量：80%外观：深色粘状流体pH值：6.57.5乳化性：易乳化于水中稳定性：贮存半年不分层，10%乳液24小时不分层2结果与讨论2.1原材料对产品的影响我们知道，SCF等结合型加脂剂是以菜油为基础原料合成出来的，呈黄色膏状物，菜籽油的碘值一般在120131范围内1。实际上，在一定反应条件下，产品的粘稠度与原料油的碘值密切相关，一般来讲，碘值相对较高的油经过本试验条件下合成，其产品的粘度相对较高，若以一般划分“干性油”与“不干性油”的碘值来要求，混合油配伍后的碘值应平均在110左右属于“半干性油”范围。由于碘值的合适性及动、植物油的混合性，这就从基础上决定了KF-30加脂剂具有较好的加脂性能。A.P油的混配是十分重要的，并非任何的碘值在110左右动、植物油均适合于本反应，试验表明，利用鱼油油酸类原材料在本试验条件下合成能得到红色透明状油液，尽管应用效果较好但产品稳定性及状态均不能令人满意，同样利用碘值较高的A.P油在本试验条件下合成出的产品则是粘状透明体，流动性十分差，尽管应用效果也较好，但乳化性能较差，包装运输困难，难以达到我们预期的目的。由此可见，A.P油的选择和配伍是本试验成功与否的关键所在。2.2试验反应历程讨论结合型加脂剂的合成原理多是以单一原料经过一系列反应而成或后期再进行配伍而成，究其原因，多是A.P油原料复杂，反应难以控制，容易造成产品稳定性较差之故，如单一原料合成出的SCF结合型加脂剂易出现浮油，亚硫酸化鱼油易出现分相等，对A.P油来讲如反应不好，则更易出现这两种现象，为此，我们先来讨论一下该反应的复杂历程。利用原料油在催化剂作用下直接与顺酐类反应，从而将活性基团引进到油脂分子链的端部，这样就成为典型的“直线”型表面活性剂，乳液稳定性和渗透性一般不好2，如果将活性基团引入到油脂分子链的中间，这样就成为带有支链结构的“活性油”，其稳定性、渗透性都会得到很大改善，实际上，这两种结构的油对皮革加脂来说都是十分需要的，直线型油能改善表面油感而支链型油有利于深层加油。一般说来，油脂与顺酐在催化剂作用下的典型反应如图13。图1利用醇胺类对油脂进行酰胺化的反应的反应历程根据反应物的配比和反应条件而不同，有学者认为：用过量的油脂与醇胺类反应先形成酰胺酯，然后在催化剂的作用下再转化为醇酰胺，即存在下列反应4，见图2图2这就是所谓的两步反应，第一步温度要求高，第二步要求低，也有学者认为，只要比例适当，可一步形成酰胺。不管怎样，()的结构是大家都承认的。因产物的红外光谱在1630cm-1处清楚出现了酰胺基的吸收峰，表明了酰胺基的存在。在酸作催化剂的条件下，用()结构的中间体与顺酐进行酯化反应，再进行亚硫酸化反应即可得到端基带活性基团的表面活性剂，具体反应可用图3表示：图3这种反应是形成A.P油脂中支链活性基团的反应。由于不饱和二元酸单酯中，由顺酐引入的双链受到两边强极性的酯基和羧基的吸电子效应影响，呈部分正电性，极易受到亲核试剂的进攻而发生亲核加成反应，所以反应无需通空气或氧化处理，在并不苛刻的条件下便可发生。5在本试验操作条件下，以上讨论的两种反应历程同时存在，但以第二种方式为主要反应，为使反应能完成彻底，有必要蒸出反应中产生的水份。需要指出的是，反应的程度将直接影响到产品的稳定性和外观特征，反应进行的好，则色泽较深，产品稳定性好，否则色浅、稳定性较差。2.3 A.P油与醇胺配比对反应的影响在油酸与二乙醇胺的反应中，二乙醇胺分子中有一个可与油酸反应的亚胺基和两个羟基，全部生成酰胺酯的理论配比为油酸：二乙醇胺=10.33，制备油酸二乙醇胺酰胺配比为12时最终产品的理论胺值为21.33%。第一阶段时油酸与二乙醇胺不同的配比对产物的影响见表1可见，以油酸二乙醇胺=10.5进行反应时，产物的胺值最接近理论值6(见表1)，但考虑到皮革加油的特殊性，我们最终选择的A.P油与二乙醇胺的配比为10.25，主要考虑到部分中性油的存在有利于皮革加脂效果。表1油酸二乙醇胺平均胺值%10.426.4010.525.6610.6529.372.4酯化反应的原料配比从理论上看，顺酐与中间体的配比在11时可完全酯化，实际上，在一般条件下，酯化产物多以单酯为主，加脂效果较好，因此，选择中间体与顺酐的配比为10.8是较为合适的。在本试验条件下，既保证了产品的稳定性又保证了产品的乳化性和加脂效果。2.5亚硫酸化程度由于A.P油是动植物混合油，反应历程较为复杂，为保证产品的稳定性(不分水，不分相)，我们采用较高程度的亚硫酸化。2.6催化剂的影响在A.P油酰胺化的过程中，如加入碱性催化剂(如KOH、CH3ONa等)，可使反应速度大大加快，如加入0.1%1%的CH3ONa，反应时间可缩短一半以上，考虑到皮革加脂剂的多成份性，反应不一定要完全反应，故催化剂可适当少加，如0.1%即可，酯化反