一种液态磺化剂及其制备方法和应用

文档序号:580665 发布日期:2021-05-25 浏览:20次 >En<

阅读说明:本技术 一种液态磺化剂及其制备方法和应用 (Liquid sulfonating agent and preparation method and application thereof ) 是由 王顺平 冯练享 白清泉 于 2021-01-06 设计创作,主要内容包括:本发明提供了一种液态磺化剂及其制备方法和应用,属于磺化反应技术领域。本发明提供的液态磺化剂,由以下重量份的原料制备得到:氨基磺酸5~8份,尿素3.5~10.5份,助溶剂4~20份;所述助溶剂为氯化胆碱和/或甘油。本发明通过将氨基磺酸和尿素与助溶剂混合,使得氨基磺酸能够在常温下以液态形式存在,用于磺化反应时,可直接以液态形式使用,避免了传统固液反应氨基磺酸和尿素溶解不好的问题,使磺化反应更加均匀、改性更加彻底。此外,将本发明的液态磺化剂用于磺化反应制备加脂剂时,无需添加有机溶剂,对环境友好。(The invention provides a liquid sulfonating agent, a preparation method and application thereof, belonging to the technical field of sulfonation reaction. The liquid sulfonating agent provided by the invention is prepared from the following raw materials in parts by weight: 5-8 parts of sulfamic acid, 3.5-10.5 parts of urea and 4-20 parts of cosolvent; the cosolvent is choline chloride and/or glycerol. According to the invention, through mixing sulfamic acid, urea and the cosolvent, sulfamic acid can exist in a liquid state at normal temperature, and can be directly used in a liquid state when being used for sulfonation reaction, so that the problem of poor dissolution of sulfamic acid and urea in the traditional solid-liquid reaction is avoided, and the sulfonation reaction is more uniform and more thorough in modification. In addition, when the liquid sulfonating agent is used for preparing the fatting agent through sulfonation reaction, an organic solvent is not required to be added, and the environment-friendly effect is achieved.)

一种液态磺化剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及磺化反应技术领域,尤其涉及一种液态磺化剂及其制备方法和应用。

背景技术

磺化反应是一类重要的反应,在合成加脂剂材料中,磺化反应常用于油脂、醇类的改性以提高其亲水性,使之能在水中自乳化。常用的磺化反应主要有以下几种:一种是利用浓硫酸为磺化剂,在常温下对油脂、高碳醇等进行改性,但这种方法采用过量的浓硫酸,在反应结束后需要用饱和食盐水洗去多余的酸,形成了大量的酸废水,环保压力大,而且浓硫酸氧化性非常强,常常会导致粗心的操作人员受伤;一种是利用三氧化硫为磺化剂,在管式反应器中和油脂反应,这种方式需要考虑的是三氧化硫尾气的处理,而且需要在特殊的管式反应器中进行,设备成本较高,适合连续性大产量的生产;还有一种是利用氨基磺酸为磺化剂,在尿素的催化作用下,和高碳醇、脂肪醇醚等反应,这种方式采用常规的反应釜即可进行,而且不产生三废,是一种较好的磺化方式,但这种方式属于固液反应,氨基磺酸和尿素都是固体,在反应过程中常常反应不完全,会导致产品亲水性差达不到改性要求等,因此,应用范围不够广泛。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液态磺化剂及其制备方法和应用,本发明的液态磺化剂以氨基磺酸为磺化剂,可直接加入到磺化反应中,使反应更加均匀,改性更加彻底,不会有固液反应固体溶解不好的问题;同时无需添加有机溶剂溶解物料,对环境友好。

为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:

本发明提供了一种液态磺化剂,由以下重量份的原料制备得到:氨基磺酸5~8份,尿素3.5~10.5份,助溶剂4~20份;所述助溶剂为氯化胆碱和/或甘油。

优选的,当所述助溶剂为氯化胆碱时,以所述氨基磺酸的重量份数为基准,所述氯化胆碱为4~12份。

优选的,当所述助溶剂为甘油时,以所述氨基磺酸的重量份数为基准,所述甘油为4~12份。

优选的,当所述助溶剂为氯化胆碱和甘油时,以所述氨基磺酸的重量份数为基准,所述氯化胆碱为4~12份,所述甘油为>0且≤8份。

本发明提供了上述方案所述液态磺化剂的制备方法,包括以下步骤:

将尿素和助溶剂加热到20~50℃,搅拌至所述尿素和助溶剂完全为液体;将所述液体在20~50℃条件下与氨基磺酸混合,得到液态磺化剂。

本发明提供了上述方案所述液态磺化剂或上述方案所述制备方法制备得到的液态磺化剂在磺化反应制备加脂剂中的应用。

优选的,所述制备加脂剂的方法包括以下步骤:

将被磺化物加入到反应釜中,升温到90~140℃,加入液态磺化剂,进行磺化反应;将所述磺化反应的产物体系降温至50~70℃,加入乳化剂和水,进行乳化,得到加脂剂。

优选的,所述被磺化物为植物油脂、高碳醇或脂肪醇醚;所述被磺化物与液态磺化剂的质量比为(28~29):(20~22)。

优选的,所述乳化剂为脂肪酰胺聚氧乙烯醚和失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚的混合物,所述被磺化物与乳化剂的质量比为(28~29):(1~5)。

优选的,所述磺化反应的时间为1~5小时。

本发明提供了一种液态磺化剂,由以下重量份的原料制备得到:氨基磺酸5~8份,尿素3.5~10.5份,助溶剂4~20份;所述助溶剂为氯化胆碱和/或甘油。本发明通过将氨基磺酸和尿素与助溶剂混合,使得氨基磺酸能够在常温下以液态形式存在,用于磺化反应时,可直接以液态形式使用,避免了传统固液反应氨基磺酸和尿素溶解不好的问题,使磺化反应更加均匀、改性更加彻底。此外,将本发明的液态磺化剂用于磺化反应制备甲酯剂时,无需添加有机溶剂,对环境友好。

具体实施方式

本发明提供了一种液态磺化剂,由以下重量份的原料制备得到:氨基磺酸5~8份,尿素3.5~10.5份,助溶剂4~20份;所述助溶剂为氯化胆碱和/或甘油。

在本发明中,未经特殊说明,所用原料均为本领域熟知的市售商品。

以重量份数计,本发明提供的液态磺化剂包括氨基磺酸5~8份,优选为6~7份。在本发明中,当所述液态磺化剂用于磺化反应时,氨基磺酸作为有效成分。

以所述氨基磺酸的重量份数为基准,本发明提供的液态磺化剂包括尿素3.5~10.5份,优选为5~9份,更优选为6~7份。在本发明中,当所述液态磺化剂用于磺化反应时,尿素作为磺化反应的催化剂。

以所述氨基磺酸的重量份数为基准,本发明提供的液态磺化剂包括助溶剂4~20份,优选为4~12份。在本发明中,所述助溶剂为氯化胆碱和/或甘油。本发明优选根据助溶剂的种类确定助溶剂的用量。

在本发明中,当所述助溶剂为氯化胆碱时,以所述氨基磺酸的重量份数为基准,所述氯化胆碱的用量优选为4~12份,更优选为6~10份,进一步优选为7~8份。在本发明中,所述氯化胆碱能够与尿素和氨基磺酸形成深共晶溶剂,在室温下实现混溶。而且,氯化胆碱在磺化反应中不与磺化反应的其他原料发生反应而影响磺化反应的进行。

在本发明中,当所述助溶剂为甘油时,以所述氨基磺酸的重量份数为基准,所述甘油的用量优选为4~12份,更优选为6~10份,进一步优选为7~8份。本发明利用甘油,尿素和氨基磺酸能形成溶液的特性,使得磺化剂为液态。本发明采用甘油在该磺化反应中不与其他原料发生反应而影响磺化反应的进行,且在磺化得到的合成加脂剂中对皮革起到滋润保湿的作用。

在本发明中,当所述助溶剂为氯化胆碱和甘油时,以所述氨基磺酸的重量份数为基准,所述氯化胆碱的用量优选为4~12份,更优选为6~10份;所述甘油的用量优选为>0且≤8份,更优选为2~6份,进一步优选为3~5份。

本发明提供了上述方案所述液态磺化剂的制备方法,包括以下步骤:

将尿素和助溶剂加热到20~50℃,搅拌至所述尿素和助溶剂完全为液体;将所述液体在20~50℃条件下与氨基磺酸混合,得到液态磺化剂。

本发明将尿素和助溶剂加热到20~50℃,搅拌至所述尿素和助溶剂完全为液体。

在本发明中,当所述助溶剂为氯化胆碱时,形成的液体为深共晶溶剂;当所述助溶剂为甘油时,形成的为普通溶液。

当所述助溶剂为氯化胆碱和甘油时,本发明优选将氯化胆碱和尿素加入到反应器中,加热到20~50℃,搅拌直到氯化胆碱和尿素完全熔融,形成深共晶溶剂;将所述深共晶溶剂和甘油在20~50℃混合,搅拌直到完全互溶,形成液体。

得到液体后,本发明将所述液体在20~50℃条件下与氨基磺酸混合,得到液态磺化剂。本发明优选在搅拌条件下进行所述混合,直至氨基磺酸完全溶解,得到液态磺化剂。

本发明提供了上述方案所述液态磺化剂或上述方案所述制备方法制备得到的液态磺化剂在磺化反应制备加脂剂中的应用。

在本发明中,所述制备加脂剂的方法优选包括以下步骤:

将被磺化物加入到反应釜中,升温到90~140℃,加入液态磺化剂,进行磺化反应;将所述磺化反应的产物体系降温至50~70℃,加入乳化剂和水,进行乳化,得到加脂剂。

本发明将被磺化物加入到反应釜中,升温到90~140℃,加入液态磺化剂,进行磺化反应。

在本发明中,所述被磺化物优选为植物油脂、高碳醇或脂肪醇醚。

在本发明中,所述植物油脂优选包括蓖麻油、大豆油和亚麻油的一种或多种;所述高碳醇优选包括C8~C35的直链脂肪醇或支链脂肪醇,更优选为C15~C22的直链脂肪醇,进一步优选为C18~C20的直链脂肪醇;所述脂肪醇醚优选包括C8~C18的脂肪醇聚氧乙烯醚或异构醇聚氧乙烯醚,更优选为C15~C18的脂肪醇聚氧乙烯醚。在本发明中,所述C15~C18的脂肪醇聚氧乙烯醚的环氧乙烷加成数优选为3EO~10EO,更优选为5EO~7EO。

在本发明中,所述被磺化物与液态磺化剂的质量比优选为(28~29):(20~22)。在本发明中,所述液态磺化剂中的尿素作为催化剂,氨基磺酸作为磺化剂的有效成分,而助溶剂不参与磺化反应。

在本发明中,所述磺化反应的时间优选为1~5小时,更优选为2~4小时。

完成所述磺化反应后,本发明将所述磺化反应的产物体系降温至50~70℃,加入乳化剂和水,进行乳化,得到加脂剂。

在本发明中,所述乳化剂优选为脂肪酰胺聚氧乙烯醚和失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚的混合物,所述脂肪酰胺聚氧乙烯醚和失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚的质量比优选为1:1。在本发明中,所述被磺化物与乳化剂的质量比优选为(28~29):(1~5),更优选为(28~29):(2~4)。

在本发明中,所述水优选为蒸馏水。所述被磺化物与水的质量比优选为(28~29):(80~120),更优选为(28~29):(90~100)。

在本发明中,所述乳化的时间优选为1小时。所述乳化优选在搅拌条件下进行,本发明对所述搅拌的条件没有特殊要求,本领域熟知的搅拌条件即可。

本发明制备的加脂剂的防水性能、柔软性能和相容性优异,且未添加有机溶剂,对环境友好。

下面结合实施例对本发明提供的种液态磺化剂及其制备方法和应用进行详细的说明,但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

按重量份将甘油8份和尿素7份加入到反应器中,加热到40℃,搅拌直到尿素完全溶于甘油中,形成第一溶剂;将所述的第一溶剂和氨基磺酸6.8份在40℃混合,搅拌直到氨基磺酸完全溶于第一溶剂,得到液体磺化剂。

应用例1

按重量份先将C1618醇28.8份加入到反应釜,升温到100℃,加入实施例1中的液态磺化剂21.8,磺化反应3小时,降温到70℃,加入脂肪酰胺聚氧乙烯醚和失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚各1份和蒸馏水100份,搅拌乳化1小时,得到磺化反应物,作为加脂剂使用。

实施例2

按重量份将氯化胆碱7份和尿素10份加入到反应器中,加热到40℃,搅拌直到尿素和氯化胆碱完全熔融,形成第一溶剂;将所述的第一溶剂和氨基磺酸8份在50℃混合,搅拌直到氨基磺酸完全溶于第一溶剂,得到液体磺化剂。

应用例2

按重量份先将C18-20脂肪醇聚氧乙烯醚3EO 33份加入到反应釜,升温到140℃,加入实施例2中的磺化剂25份,磺化反应1小时,降温到50℃,加入脂肪酰胺聚氧乙烯醚和失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚各1.5份和蒸馏水120份,搅拌乳化1小时,得到磺化反应物,作为加脂剂使用。

实施例3

按重量份将甘油4份,氯化胆碱6份和尿素9份加入到反应器中,加热到30℃,搅拌直到尿素和氯化胆碱完全溶于甘油中,形成第一溶剂;将所述的第一溶剂和氨基磺酸5份在30℃混合,搅拌直到氨基磺酸完全溶于第一溶剂,得到液体磺化剂。

应用例3

按重量份先将C20醇330份加入到反应釜,升温到120℃,加入实施例3中的磺化剂250份,磺化反应5小时,降温到60℃,加入脂肪酰胺聚氧乙烯醚和失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚各20份和蒸馏水1000份,搅拌乳化1小时,得到磺化反应物,作为加脂剂使用。

对比应用例1

按重量份先将C1618醇28.8份和尿素7份加入到反应釜,升温到100℃,搅拌下慢慢加入氨基磺酸6.8份,约1小时加完,磺化反应3小时,降温到70℃,加入脂肪酰胺聚氧乙烯醚和失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚各1份和蒸馏水100份,搅拌乳化1小时,得到磺化反应物。

性能测试:

取牛皮蓝湿革相同部位三块,回软,铬复鞣,中和复鞣按常规工艺操作,排水后加脂工序分别加入应用例1,对比应用例1所述的磺化反应物,以及阴离子加脂剂LUTAPOL GLH(齐河力厚化工有限公司)各占皮重的10%,在转鼓中处理1.5小时,50℃,然后加入皮重1.2%的甲酸进行固定,最后水洗后进行真空干燥,测试皮革性能,结果如表1所示。

表1皮革性能

其中,柔软度采用皮革柔软度测试仪DY-4023进行测试,增厚率采用皮革厚度测试仪XK-3054进行测试,计算方法为皮革加脂后的厚度与蓝湿皮厚度之差与蓝湿皮厚度的比值,动态防水采用Maeser皮革动态防水试验机进行测试。

由表1可知,将本发明的液态磺化剂用于磺化工艺,由于磺化反应更充分,产品更稳定,所以制备的加脂剂应用到皮革中较普通的加脂剂效果也更佳。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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