氨基磺酸催化制備硬脂酸丁酯工藝研究

邵廣偉

(山東巖海建設資源有限公司，山東 煙臺 264006)

硬脂酸丁酯是一種重要的化工原料，作為膠黏劑的配合劑、金屬加工潤滑劑、樹脂添加劑、深層消泡劑、橡膠和聚烯烴樹脂的增塑劑，又是混凝土防濕劑、上光劑的組成成分，對改進氯乙烯醋酸乙烯共聚物、聚苯乙烯、丁腈橡膠等的加工性能十分有效，是一種理想的化妝品原料[1-2]。本研究以硬脂酸和正丁醇為原料，探索了氨基磺酸催化合成硬脂酸丁酯的工藝。

1 實驗部分

1.1 原料與試劑

硬脂酸：一級品，東馬棕櫚工業(張家港)有限公司；正丁醇：分析純，天津市富宇精細化工有限公司；氨基磺酸：分析純，天津市廣成化學試劑有限公司。

1.2 實驗方法

將稱量好的硬脂酸加入裝有分水器、冷凝管的500 mL三口燒瓶中，加熱至硬脂酸融化，開啟攪拌，依次加入計量的正丁醇、氨基磺酸，加熱回流，待分水器中生成的水量不再增加，取樣測試轉化率，將反應液減壓蒸餾脫除過量的正丁醇，脫完醇后更換真空油泵，繼續升溫減壓蒸餾，收集175～190 ℃餾分，即得硬脂酸丁酯產品，稱重計算收率。

1.3 轉化率計算方法[3]

根據原料硬脂酸和產物硬脂酸丁酯的酸值，按下式計算轉化率：

轉化率=[(AV0-AV)/AV]×100%

(1)

式中AV0為反應前原料的酸值，AV為反應后產物的酸值。酸值計算公式如下：

酸值=(56.1×V×c)/m

(2)

式中V為滴定消耗氫氧化鉀標準溶液的體積，mL；c為氫氧化鉀標準溶液的濃度，mol/L；m為被測樣品質量，g；56.1為氫氧化鉀摩爾質量，g/mol。

2 結果與討論

2.1 醇酸物質的量比對轉化率影響

催化劑氨基磺酸用量為硬脂酸質量的1.0%，回流反應3.5 h，改變醇酸物質的量比為：1.5∶1，1.75∶1，2.0∶1，2.25∶1，2.5∶1，探討醇酸物質的量比對轉化率影響，結果如圖1。

圖1 醇酸摩爾比對轉化率影響

由圖1可見，隨著醇酸物質的量比的增大，轉化率逐漸增大，當醇酸物質的量比達到2.0∶1以上時，轉化率增加緩慢，醇加多后，增加回收成本且降低設備利用率，因此，醇酸物質的量比2.0∶1為宜。

2.2 催化劑氨基磺酸用量對轉化率影響

醇酸物質的量比為2.0∶1，回流反應3.5 h，催化劑氨基磺酸用量為硬脂酸質量的0.6%，0.8%，1.0%，1.2%，1.4%，探究催化劑氨基磺酸用量對轉化率影響，結果見圖2。

圖2 催化劑用量對轉化率影響

由圖2可見，隨著催化劑用量的增加，轉化率逐漸增大，當催化劑用量達到1.0%以上時，轉化率基本無提升，考慮成本及后處理的影響，選取催化劑用量為硬脂酸質量的1.0%較佳。

2.3 反應時間對轉化率影響

催化劑氨基磺酸用量為硬脂酸質量的1.0%，醇酸物質的量比為2.0∶1，回流反應2.5，3.0，3.5，4.0，4.5 h，探究反應時間對轉化率影響，結果見圖3。

圖3 反應時間對轉化率影響

由圖3可見，隨著反應時間的延長，轉化率逐漸增大，當反應時間達到3.5 h時，轉化率達到95.9%，繼續延長反應時間，轉化率基本無增長，通過生產效率考慮，較佳的反應時間宜選3.5 h。

2.4 后處理方式對收率的影響

催化劑氨基磺酸用量為硬脂酸質量的1.0%，醇酸物質的量比為2.0∶1，回流反應3.5 h，反應結束后，通過水洗、堿洗脫醇，脫色處理得到產品為淺黃色油狀硬脂酸丁酯，轉化率95.9%，收率85.2%。反應結束后通過減壓除脫過量的正丁醇，脫完醇后更換真空油泵，減壓蒸餾，得到無色油狀的硬脂酸丁酯，轉化率95.9%，收率95.0%。

3 結論

以氨基磺酸催化硬脂酸與正丁醇制備硬脂酸丁酯，確定最佳反應條件為：催化劑氨基磺酸用量為硬脂酸質量的1.0%，醇酸物質的量比為2.0∶1，回流反應3.5 h，硬脂酸轉化率為95.9%，通過減壓處理，產品收率95.0%。