阅读说明：本技术 一种基于餐厨废弃油的季铵盐表面活性剂及其制备方法 (Quaternary ammonium salt surfactant based on kitchen waste oil and preparation method thereof ) 是由 张志明 姚慧萍 洪钟强 华超君 杨龙 于 2019-11-19 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种基于餐厨废弃油的季铵盐表面活性剂及其制备方法,首先将餐厨废弃油在酸性条件下水解得到餐厨废弃油酸,随后用餐厨废弃油酸合成餐厨废弃油酰胺丙基-N,N-二甲基叔胺,产物进一步季铵化得到一种具有脂肪酰胺结构的季铵盐。本发明不仅可以实现餐厨废弃油的回收再利用,而且得到的季铵盐具有优良的表面活性性能,可以极大的提高餐厨废弃油回收的附加经济价值。(The invention provides a quaternary ammonium salt surfactant based on kitchen waste oil and a preparation method thereof. The method can realize the recycling of the kitchen waste oil, and the obtained quaternary ammonium salt has excellent surface activity performance, so that the additional economic value of the kitchen waste oil recycling can be greatly improved.)

一种基于餐厨废弃油的季铵盐表面活性剂及其制备方法

技术领域

本发明涉餐厨废弃油综合利用技术领域，特别涉及一种基于餐厨废弃油的季铵盐表面活性剂及其制备方法。

背景技术

餐厨废弃油主要成分为长链脂肪酸的甘油三酯，可以在酸或碱的条件下发生水解反应获得长链脂肪酸。长链脂肪酸是一种用途广泛的化工原料，可以用来制备具有高附加值、可生物降解的季铵盐衍生物。不仅可以实现餐厨废弃油的综合利用，减少餐厨废弃油流回餐桌的危害，而且为餐厨废弃油的利用提供了一种高附加值的方法。如专利CN107674030A提供一种基于餐厨废弃油的咪唑啉硫酸酯季铵盐的制备方法，获得一种优良的缓蚀剂；再如专利CN 105176693B 提供一种基于多羟基餐厨废弃油季铵盐的制备方法，得到一种优良的抗静电剂。

近年来随着科技的不断发展，季铵盐的种类也越来越多。脂肪酰胺丙基季铵盐表面活性剂是近年来继长链烷基类表面活性剂之后推出的又一类改性衍生物，其刺激性低，泡沫细腻丰富，增稠性能较好，柔软性和抗静电性优良，与其他表面活性剂很好的复配，不易产生沉淀。因此，用餐厨废弃油水解产物长链脂肪酸制备脂肪酰胺丙基季铵盐为餐厨废弃油的回收利用提供了新的思路。

发明内容

基于以上所述，本发明提供一种基于餐厨废弃油的季铵盐表面活性剂及其制备方法。其目的是以餐厨废弃油为原料制备季铵盐表面活性剂，实现废弃餐厨废弃油的再次利用。

为达到以上目的，一种基于餐厨废弃油的季铵盐表面活性剂及其制备方法，包括以下步骤：

步骤1：餐厨废弃油酸的制备：

将除去不溶物的餐厨废弃油加入到反应容器中，加入同等质量的硫酸水溶液，于75℃的条件下搅拌反应5h～8h，反应结束待体系降至室温后，静置分液，收集油相用纯化水洗3～5次；

步骤2：餐厨废弃油酰胺丙基-N,N-二甲基叔胺的制备：

将餐厨废弃油酸加入到反应容器中，加入少量携水剂，随后搅拌条件下升温到反应温度，向反应容器中缓慢滴加N,N-二甲基-1,3-丙二胺，回流并用分水器收集反应产生的水份，至分水器中的水分不再增加停止滴加N,N-二甲基-1,3- 丙二胺并结束反应；随后将混合物减压蒸馏，除去携水剂及未反应的N,N-二甲基-1,3-丙二胺；

步骤3：餐厨废弃油酰胺丙基-N,N-二甲基季铵盐的制备：

餐厨废弃油酰胺丙基-N,N-二甲基叔胺溶于异丙醇中，随后加入反应容器中，升温至反应温度，缓慢滴加硫酸二乙酯，搅拌回流至体系中胺值不再变化，停止滴加硫酸二乙酯和加热；将混合物减压蒸馏除去异丙醇，随后用丙酮重结晶所得晶体，收集晶体即为餐厨废弃油酰胺丙基-N,N-二甲基季铵盐。

进一步所述步骤1中硫酸水溶液的浓度为4％～8％(w/w)。

进一步的，步骤2中所述携水剂可以为苯、甲苯、石油醚、环己烷、氯仿、四氯化碳中的一种。

进一步的，步骤2中所述反应温度为140℃～160℃，反应时间为10～24h。

进一步的，所述步骤3中餐厨废弃油酰胺丙基-N,N-二甲基叔胺、异丙醇的质量比为1:1～2，反应温度为80℃～85℃。

以上所述，本发明提供一种基于餐厨废弃油的季铵盐表面活性剂及其制备方法，首先将餐厨废弃油在酸性条件下水解得到餐厨废弃油酸，随后用餐厨废弃油酸合成餐厨废弃油酰胺丙基-N,N-二甲基叔胺，产物进一步季铵化得到一种具有脂肪酰胺结构的季铵盐。本发明不仅可以实现餐厨废弃油的回收再利用，而且得到的季铵盐具有优良的表面活性性能，可以极大的提高餐厨废弃油回收的附加经济价值。

具体实施方式

实施例1

一种基于餐厨废弃油的季铵盐表面活性剂及其制备方法包括以下步骤：

步骤1：餐厨废弃油酸的制备：

将100g除去不溶物的餐厨废弃油加入到三口烧瓶中，加入100g的质量分数 4％的硫酸水溶液于75℃的条件下搅拌反应5h，反应结束后待体系降至室温，静置分液，油相用纯化水洗3～5次；

步骤2：餐厨废弃油酰胺丙基-N,N-二甲基叔胺的制备：

将100g餐厨废弃油酸随后加入到反应容器中，加入10g甲苯，随后搅拌条件下升温140℃，向反应容器中缓慢滴加N,N-二甲基-1,3-丙二胺，回流并用分水器收集反应产生的水份，至分水器中的水分不再增加停止滴加N,N-二甲基 -1,3-丙二胺并结束反应；反应结束将混合物减压蒸馏，除去携水剂及未反应的 N,N-二甲基-1,3-丙二胺；

步骤3：餐厨废弃油酰胺丙基-N,N-二甲基季铵盐的制备：

50g餐厨废弃油酰胺丙基-N,N-二甲基叔胺溶于50g异丙醇中，随后加入反应容器中，升温至82℃，搅拌回流；每半小时检测反应体系中的胺值，至胺值不变结束反应；混合物减压蒸馏除去异丙醇，随后用丙酮重结晶所得晶体即为餐厨废弃油酰胺丙基-N,N-二甲基季铵盐。

实施例2

一种基于餐厨废弃油的季铵盐表面活性剂及其制备方法为：

步骤1：餐厨废弃油酸的制备：

将100g除去不溶物的餐厨废弃油加入到三口烧瓶中，加入100g的质量分数4％的硫酸水溶液于75℃的条件下搅拌反应5h，反应体系降至室温后，静置分液，油相用纯化水洗3～5次；

步骤2：餐厨废弃油酰胺丙基-N,N-二甲基叔胺的制备：

将100g餐厨废弃油酸随后加入到反应容器中，加入10g甲苯，随后搅拌条件下升温150℃，向反应容器中缓慢滴加N,N-二甲基-1,3-丙二胺，回流并用分水器收集反应产生的水份，至分水器中的水分不再增加停止滴加N,N-二甲基 -1,3-丙二胺并结束反应；反应结束将混合物减压蒸馏，除去携水剂及未反应的 N,N-二甲基-1,3-丙二胺；

步骤3：餐厨废弃油酰胺丙基-N,N-二甲基季铵盐的制备：

50g餐厨废弃油酰胺丙基-N,N-二甲基叔胺溶于50g异丙醇中，随后加入反应容器中，升温至82℃，搅拌回流；每半小时检测反应体系中的胺值，至胺值不变结束反应；混合物减压蒸馏除去异丙醇，随后用丙酮重结晶所得晶体即为餐厨废弃油酰胺丙基-N,N-二甲基季铵盐。

实施例3

一种基于餐厨废弃油的季铵盐表面活性剂及其制备方法为：

步骤1：餐厨废弃油酸的制备：

将100g除去不溶物的餐厨废弃油加入到三口烧瓶中，加入100g的质量分数 4％的硫酸水溶液于75℃的条件下搅拌反应5h，反应体系降至室温后，静置分液，油相用纯化水洗3～5次；

步骤2：餐厨废弃油酰胺丙基-N,N-二甲基叔胺的制备：

将100g餐厨废弃油酸随后加入到反应容器中，加入10g甲苯，随后搅拌条件下升温160℃，向反应容器中缓慢滴加N,N-二甲基-1,3-丙二胺，回流并用分水器收集反应产生的水份，至分水器中的水分不再增加停止滴加N,N-二甲基 -1,3-丙二胺并结束反应；反应结束将混合物减压蒸馏，除去携水剂及未反应的 N,N-二甲基-1,3-丙二胺；

步骤3：餐厨废弃油酰胺丙基-N,N-二甲基季铵盐的制备：

50g餐厨废弃油酰胺丙基-N,N-二甲基叔胺溶于50g异丙醇中，随后加入反应容器中，升温至82℃，搅拌回流；每半小时检测反应体系中的胺值，至胺值不变结束反应；混合物减压蒸馏除去异丙醇，随后用丙酮重结晶所得晶体即为餐厨废弃油酰胺丙基-N,N-二甲基季铵盐。

实施例4

样品表面活性性能测试

实施例制备的季铵盐表面张力采用吊环法测定，测定温度25℃，溶液浓度 0.1％；泡面型采用GB/T 13173.6-2000中罗氏泡沫仪法测定，测定温度40℃，溶液浓度0.25％；乳化性能测定是取0.1％的水溶液和20ml的0#柴油于具塞量筒中均匀混个后，测定水相分出5ml的时间，分水所用的时间越长，乳化性能越好；测试数据如下表所示：

表1表面性能测试数据

上表数据表明实施例制备的季铵盐具有较好的表面活性性能。

上述实施方式，是对本发明的进一步介绍，影响本发明季铵盐的产率关键为步骤2中餐厨废弃油酰胺丙基-N,N-二甲基叔胺的转化率，而影响该转化率的主要因素有餐厨废弃油酸、N,N-二甲基-1,3-丙二胺的摩尔比，反应的温度；而本发明所述的方法N,N-二甲基-1,3-丙二胺是过量添加，因此影响转化率的主要原因是反应温度；实施例1～3中步骤2的反应温度依次为140℃、150℃、160℃，对应的餐厨废弃油酸的转化率也依次增高，最终季铵盐的产量也随之增加。

同时对于不同来源的餐厨废弃油，成分会有一些差别，在实施本发明时需根据实际情况优化反应条件。因此，本发明包括但不仅限于上述实施方法，上述实施方法只是示意性的，而不是限定性的。本领域普通技术人员因本发明设计和构思而做出的相关改进和变形，均属于本发明的保护范围。