一种合成加脂剂及其制备方法和应用

文档序号:729491 发布日期:2021-04-20 浏览:9次 >En<

阅读说明:本技术 一种合成加脂剂及其制备方法和应用 (Synthetic fat liquor, preparation method and application thereof ) 是由 冯练享 王顺平 白清泉 于 2020-12-23 设计创作,主要内容包括:本发明提供了一种合成加脂剂及其制备方法和应用,涉及皮革化工技术领域。本发明提供的合成加脂剂,制备原料包括以下重量份的组分:N-油酰肌氨酸353~706份;2,2-二羟甲基丙酸106~212份;降熔点助剂194~388份;马来酰二乙醇胺93~370份;酸性催化剂5~30份;乳化剂5~30份;水600~2000份。本发明提供的合成加脂剂能够提高皮革的柔软度、增厚率、抗撕力和吸收率;而且本发明提供的合成加脂剂稳定性高,不易酸败或水解。(The invention provides a synthetic fat liquor, a preparation method and application thereof, and relates to the technical field of leather chemical industry. The synthetic fat liquor provided by the invention comprises the following raw materials in parts by weight: 353-706 parts of N-oleoyl sarcosine; 106-212 parts of 2, 2-dimethylolpropionic acid; 194-388 parts of a melting point reducing assistant; 93-370 parts of maleic diethanol amide; 5-30 parts of an acidic catalyst; 5-30 parts of an emulsifier; 600-2000 parts of water. The synthetic fat liquor provided by the invention can improve the softness, thickening rate, tearing resistance and absorption rate of leather; the synthetic fat liquor provided by the invention has high stability and is not easy to rancidity or hydrolysis.)

一种合成加脂剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及皮革化工技术领域,具体涉及一种合成加脂剂及其制备方法和应用。

背景技术

加脂是制革生产中至为关键的工序,通过对坯革进行合理适当的加脂,让其吸收适量的加脂材料,恢复它原来的柔软度和弹性,防止皮革僵硬发板、开裂,赋予皮革以一定的使用性能。通过加脂,皮革的抗张强度、韧性、延伸率、得革率等有所提高,同时抗水性显著提高,还赋予了皮革良好的手感。

常用的皮革加脂剂多数是天然动植物油脂通过乳化剂乳化成乳液使用,或者经过化学改性使之具备自乳化能力,常见的改性方式有硫酸化、氧化亚硫酸化、磷酸化和醇解再酯化等,这些方式随着环保法律法规越来越严格,生产受到了很大限制。如硫酸化改性由于使用过量硫酸,需要用大量饱和食盐水洗涤,因而产生大量高盐酸水。氧化亚硫酸化改性则容易向空气中排放大量VOC,且气味较大。磷酸化改性产品则会因为在使用时残留在废水中造成富磷化。而且天然动植物油脂较容易产生酸败、水解等现象,需要使用较多抗氧剂,成本有所增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种合成加脂剂及其制备方法和应用,本发明提供的合成加脂剂能够提高皮革的柔软度、增厚率、抗撕力和吸收率;而且本发明提供的合成加脂剂稳定性高,不易酸败或水解。

为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:

本发明提供了一种合成加脂剂,制备原料包括以下重量份的组分:

N-油酰肌氨酸353~706份;

2,2-二羟甲基丙酸106~212份;

降熔点助剂194~388份;

马来酰二乙醇胺93~370份;

酸性催化剂5~30份;

乳化剂5~30份;

水600~2000份。

优选地,所述降熔点助剂为氯化胆碱和尿素形成的共晶溶剂;所述氯化胆碱和尿素的摩尔比为1:1~3。

优选地,所述降熔点助剂与2,2-二羟甲基丙酸的摩尔比为1:1。

优选地,所述N-油酰肌氨酸、2,2-二羟甲基丙酸和马来酰二乙醇胺的摩尔比为(1~2):(1~2):(1~4)。

优选地,所述酸性催化剂为对甲苯磺酸、固体酸催化剂或浓硫酸。

优选地,所述乳化剂为非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂。

本发明提供了一种上述技术方案所述合成加脂剂的制备方法,包括以下步骤:

将2,2-二羟甲基丙酸和降熔点助剂混合,加热熔融,得到液态2,2-二羟甲基丙酸;

将所述液态2,2-二羟甲基丙酸和N-油酰肌氨酸、酸性催化剂混合,进行第一酯化反应,得到第一反应物;

将所述第一反应物和马来酰二乙醇胺混合,进行第二酯化反应,得到第二反应物;

将所述第二反应物和乳化剂、水混合,得到合成加脂剂。

本发明提供了另一种上述技术方案所述合成加脂剂的制备方法,包括以下步骤:

将2,2-二羟甲基丙酸和降熔点助剂混合,加热熔融,得到液态2,2-二羟甲基丙酸;

将所述液态2,2-二羟甲基丙酸和N-油酰肌氨酸、酸性催化剂混合,进行第一酯化反应,得到第一产物;

将马来酰二乙醇胺和酸性催化剂混合,进行第三酯化反应,得到第二产物;

将所述第二产物和第一产物混合,进行第四酯化反应,得到第三产物;

将所述第三产物和乳化剂、水混合,得到合成加脂剂。

优选地,所述第三酯化反应和第四酯化反应的温度独立地为100~200℃;时间独立地为2~5h。

本发明提供了上述技术方案所述合成加脂剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的合成加脂剂在皮革加脂中的应用。

本发明提供了一种合成加脂剂,制备原料包括以下重量份的组分:N-油酰肌氨酸353~706份;2,2-二羟甲基丙酸106~212份;降熔点助剂194~388份;马来酰二乙醇胺93~370份;酸性催化剂5~30份;乳化剂5~30份;水600~2000份。本发明以N-油酰肌氨酸、2,2-二羟甲基丙酸和马来酰二乙醇胺为主要原料,由于2,2-二羟甲基丙酸和马来酰二乙醇胺中既有羧基又有羟基,官能团数量有3个,所以酯化时就可以形成树枝状的酯化物;降熔点助剂能够降低2,2-二羟甲基丙酸的熔点,使之能更好的反应,同时还有一定的保湿作用;酸性催化剂有利于提高酯化反应的收率,乳化剂能够提高合成加脂剂乳液的稳定性。本发明通过酯化反应得到一种支化度较高的合成加脂剂,有利于提高皮革的柔软性和抗撕力;本发明提供的合成加脂剂可以单独作为皮革加脂剂使用,也可以与其他类型的加脂剂复配使用。本发明在制备合成加脂剂过程中,未添加有机溶剂溶解物料,也不产生三废,对环境友好;而且本发明提供的合成加脂剂稳定性高,不易酸败或水解。

在本发明中,N-油酰肌氨酸的胺基在水溶液中显弱阳离子性,与皮革胶原纤维的结合力更强,也能与其他阴离子加脂剂及复鞣剂等形成结合,提高皮革的吸收率。

具体实施方式

本发明提供了一种合成加脂剂,制备原料包括以下重量份的组分:

N-油酰肌氨酸353~706份;

2,2-二羟甲基丙酸106~212份;

降熔点助剂194~388份;

马来酰二乙醇胺93~370份;

酸性催化剂5~30份;

乳化剂5~30份;

水600~2000份。

在本发明中,若无特殊说明,所有的原料组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。

在本发明中,按重量份数计,制备所述合成加脂剂的组分包括N-油酰肌氨酸353~706份,优选为400~600份。在本发明中,所述N-油酰肌氨酸是一种加脂成分。

在本发明中,以所述N-油酰肌氨酸的重量份数为基准,制备所述合成加脂剂包括2,2-二羟甲基丙酸106~212份,优选为150~200份。

在本发明中,以所述N-油酰肌氨酸的重量份数为基准,制备所述合成加脂剂包括降熔点助剂194~388份,优选为250~300份。在本发明中,所述降熔点助剂优选为氯化胆碱和尿素形成的共晶溶剂;所述氯化胆碱和尿素的摩尔比优选为1:1~3,更优选为1:1。在本发明中,所述降熔点助剂能够降低2,2-二羟甲基丙酸的熔点,使之能更好的反应,同时还有一定的保湿作用。

在本发明中,所述降熔点助剂与2,2-二羟甲基丙酸的摩尔比优选为1:1,本发明在该摩尔比下,降熔点助剂与2,2-二羟甲基丙酸能够更好地形成共晶结构。

在本发明中,以所述N-油酰肌氨酸的重量份数为基准,制备所述合成加脂剂包括马来酰二乙醇胺93~370份,优选为100~200份。在本发明中,所述马来酰二乙醇胺优选由马来酸酐与二乙醇胺按摩尔比1:1在40℃以下反应2~4小时制备得到。

在本发明中,所述N-油酰肌氨酸、2,2-二羟甲基丙酸和马来酰二乙醇胺的摩尔比优选为(1~2):(1~2):(1~4),更优选为2:2:1。本发明限定上述用量比有利于降低2,2-二羟甲基丙酸熔点。

在本发明中,以所述N-油酰肌氨酸的重量份数为基准,制备所述合成加脂剂包括酸性催化剂5~30份,优选为10~20份。在本发明中,所述酸性催化剂优选为对甲苯磺酸、固体酸催化剂或浓硫酸;所述浓硫酸的质量浓度优选为98%。在本发明中,所述固体酸催化剂优选包括SiO2-Al2O3催化剂或B2O3-Al2O3催化剂。

在本发明中,以所述N-油酰肌氨酸的重量份数为基准,制备所述合成加脂剂包括乳化剂5~30份,优选为10~15份。在本发明中,所述乳化剂优选为非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂。在本发明中,所述非离子表面活性剂优选包括脂肪醇聚氧乙烯醚,脂肪胺聚氧乙烯醚,脱水山梨醇聚氧乙烯醚;所述阴离子表面活性剂优选包括脂肪醇聚氧乙烯醚。

在本发明中,以所述N-油酰肌氨酸的重量份数为基准,制备所述合成加脂剂包括水600~2000份,优选为750~1500份。在本发明中,所述水优选为蒸馏水。

本发明还提供了一种上述技术方案所述合成加脂剂的制备方法,包括以下步骤:

将2,2-二羟甲基丙酸和降熔点助剂混合,加热熔融,得到液态2,2-二羟甲基丙酸;

将所述液态2,2-二羟甲基丙酸和N-油酰肌氨酸、酸性催化剂混合,进行第一酯化反应,得到第一反应物;

将所述第一反应物和马来酰二乙醇胺混合,进行第二酯化反应,得到第二反应物;

将所述第二反应物和乳化剂、水混合,得到合成加脂剂。

本发明优选在制备合成加脂剂前,将除水以外的所有原料组分烘干至无水分。在本发明的具体实施例中,当所述酸性催化剂为浓硫酸时,不需要烘干。在本发明中,所述烘干的温度优选为90~150℃,更优选为105~110℃。本发明除去原料中的水分能够防止水解,影响反应速度和收率。

本发明将2,2-二羟甲基丙酸和降熔点助剂混合,加热熔融,得到液态2,2-二羟甲基丙酸。在本发明中,所述加热熔融的温度优选为20~50℃,更优选为30~40℃。本发明利用降熔点助剂能够降低2,2-二羟甲基丙酸的熔点,在较低温度时即可使2,2-二羟甲基丙酸熔融成液体。

得到液态2,2-二羟甲基丙酸后,本发明将所述液态2,2-二羟甲基丙酸和N-油酰肌氨酸、酸性催化剂混合,进行第一酯化反应,得到第一反应物。在本发明中,所述第一酯化反应的温度优选为100~200℃,更优选为120~180℃;所述第一酯化反应的时间优选为2~5h,更优选为3~5h。本发明在所述第一酯化反应过程中,N-油酰肌氨酸和2,2-二羟甲基丙酸形成酯化物。

得到第一反应物后,本发明将所述第一反应物和马来酰二乙醇胺混合,进行第二酯化反应,得到第二反应物。在本发明中,所述第二酯化反应的温度优选为100~200℃,更优选为120~180℃;所述第二酯化反应的时间优选为2~5h,更优选为3~4h。本发明在所述第二酯化反应过程中,第一反应物和马来酰二乙醇胺形成酯化物。

得到第二反应物后,本发明将所述第二反应物和乳化剂、水混合,得到合成加脂剂。本发明在将所述第二反应物和乳化剂、水混合之前,优选先将所述第二反应物的温度降至60~80℃,避免高温水分形成水蒸气,不易乳化。在本发明中,所述第二反应物和乳化剂、水混合的方法优选包括:先将所述第二反应物和乳化剂进行第一混合,然后再加入水进行第二混合。在本发明中,所述第一混合优选在搅拌条件下进行,所述第一混合时的搅拌速度优选为50~300rpm,更优选为80~160rpm;所述第一混合时的搅拌时间优选为0.5~1.5h,更优选为1h。在本发明中,所述第一混合优选在搅拌条件下进行,所述第二混合时的搅拌速度优选为500~5000rpm,更优选为1000~3000rpm;所述第二混合时的搅拌时间优选为0.5~3h,更优选为1~2h。本发明先将乳化剂与第二反应物混合,再加入水能够将加脂组分充分乳化形成乳液态产品。

本发明还提供了另一种上述技术方案所述合成加脂剂的制备方法,包括以下步骤:

将2,2-二羟甲基丙酸和降熔点助剂混合,加热熔融,得到液态2,2-二羟甲基丙酸;

将所述液态2,2-二羟甲基丙酸和N-油酰肌氨酸、酸性催化剂混合,进行第一酯化反应,得到第一产物;

将马来酰二乙醇胺和酸性催化剂混合,进行第三酯化反应,得到第二产物;

将所述第二产物和第一产物混合,进行第四酯化反应,得到第三产物;

将所述第三产物和乳化剂、水混合,得到合成加脂剂。

在该方法中,马来酰二乙醇胺自身进行酯化反应,使其形成树枝状的酯化物,再和第一产物反应,得到的合成加脂剂的结构与上第一种制备方法得到的合成加脂剂结构不同。

本发明优选在制备合成加脂剂前,将除水以外的所有原料组分烘干至无水分。在本发明中,所述烘干的温度优选为90~150℃,更优选为105~110℃。本发明除去原料中的水分能够防止水解,影响反应速度和收率。

本发明将2,2-二羟甲基丙酸和降熔点助剂混合,加热熔融,得到液态2,2-二羟甲基丙酸;将所述液态2,2-二羟甲基丙酸和N-油酰肌氨酸、酸性催化剂混合,进行第一酯化反应,得到第一产物。在本发明中,所述第一产物的制备过程优选与前文所述第一反应物的制备过程一致,这里不再赘述。

本发明将马来酰二乙醇胺和酸性催化剂混合,进行第三酯化反应,得到第二产物。在本发明中,所述第三酯化反应的温度优选为100~200℃,更优选为120~130℃;所述第一酯化反应的时间优选为2~5h,更优选为3~4h。本发明在所述第二酯化反应过程中,马来酰二乙醇胺自身反应形成支化度高的产物。

得到第一产物和第二产物后,本发明将所述第二产物和第一产物混合,进行第四酯化反应,得到第三产物。在本发明中,所述第四酯化反应的温度优选为100~200℃,更优选为120~130℃;所述第四酯化反应的时间优选为2~5h,更优选为3~4h。本发明在所述第四酯化反应过程中,第一产物和第二产物进一步形成有支化链结构的酯化物。

得到第三产物后,本发明将所述第三产物和乳化剂、水混合,得到合成加脂剂。本发明在将所述第三产物和乳化剂、水混合之前,优选先将所述第三产物的温度降至60~80℃,避免高温水分形成水蒸气,不易乳化。在本发明中,所述第三产物和乳化剂、水混合的方法优选包括:先将所述第三产物和乳化剂进行第一混合,然后再加入水进行第二混合。在本发明中,所述第一混合优选在搅拌条件下进行,所述第一混合时的搅拌速度优选为50~300rpm,更优选为80~160rpm;所述第一混合时的搅拌时间优选为0.5~1.5h,更优选为1h。在本发明中,所述第一混合优选在搅拌条件下进行,所述第二混合时的搅拌速度优选为500~5000rpm,更优选为1000~3000rpm;所述第二混合时的搅拌时间优选为0.5~3h,更优选为1~2h。本发明先将乳化剂与第三产物混合,再加入水能够将加脂组分充分乳化形成乳液态产品。

本发明还提供了上述技术方案所述合成加脂剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的合成加脂剂在皮革加脂中的应用。在本发明中,所述两性合成加脂剂的使用量优选为皮重的1~20%,更优选为10%。本发明对所述应用的具体方法没有特殊要求,按照本领域常规的皮革加脂工序进行即可。

在本发明中,所述合成加脂剂可单独作为皮革加脂剂使用,或者与其他类型的加脂剂复配使用。当将本发明提供的合成加脂剂与其他类型的加脂剂复配使用时,所述其他类型的加脂剂优选包括硫酸化加脂剂、亚硫酸化加脂剂、中性油脂和矿物油中的一种或几种;所述复配使用时各加脂剂的配比没有特殊要求,根据实际需求进行确定即可。

下面将结合本发明中的实施例,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

实施例1

将除水以外的各物料烘干至无水分;

按重量份数计,将2,2-二羟甲基丙酸106份和降熔点助剂194份加入到反应器中,加热到40℃,搅拌直到2,2-二羟甲基丙酸和降熔点助剂完全熔融成液体,得到液态2,2-二羟甲基丙酸;

向所述液态2,2-二羟甲基丙酸中加入N-油酰肌氨酸353份和对甲苯磺酸10份,在120℃进行酯化反应3小时,得到第一反应物;

向所述第一反应物中加入马来酰二乙醇胺93份,在120℃进行酯化反应3小时,得到第二反应物;

将所述第二反应物降温至60℃,加入乳化剂异构十醇聚氧乙烯醚10份,在80rpm转速下搅拌1小时后,加入蒸馏水750份,再在1000rpm转速下搅拌1小时,得到合成加脂剂。

实施例2

将除水以外的各物料烘干至无水分;

按重量份数计,将2,2-二羟甲基丙酸106份和降熔点助剂194份加入到反应器中,加热到40℃,搅拌直到2,2-二羟甲基丙酸和降熔点助剂完全熔融成液体,得到液态2,2-二羟甲基丙酸;

向所述液态2,2-二羟甲基丙酸中加入N-油酰肌氨酸353份和固体酸催化剂(具体为SiO2-Al2O3)20份,在180℃进行酯化反应5小时,得到第一产物;

向另一反应釜中加入马来酰二乙醇胺370份和对甲苯磺酸15份,在100℃进行酯化反应2小时,得到第二产物;

将所述第二产物加入到第一产物中,继续进行酯化反应4小时,得到第三产物;

将所述第三产物降温至80℃,加入乳化剂脂肪胺聚氧乙烯醚15份,在160rpm转速下搅拌1小时后,加入蒸馏水1500份,再在3000rpm转速下搅拌1小时,得到合成加脂剂。

对比例1

阴离子加脂剂LUTAPOL GLH,齐河力厚化工有限公司生产。

对比例2

阳离子加脂剂BUXOM EZ,齐河力厚化工有限公司生产。

应用例

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,排水后进入加脂工序,分别加入实施例1所述的合成加脂剂、对比例1的阴离子加脂剂和对比例2的阳离子加脂剂,添加量均占皮重的10%,在转鼓中处理1.5小时,升温至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实施例1~2和对比例1~2的加脂效果

加脂剂 柔软度 增厚率,% 抗撕力,N 吸收率,%
实施例1 2.633 46.4 66.54 95
实施例2 2.597 45.6 66.12 94
对比例1 2.126 20.7 62.17 86
对比例2 2.303 29.3 63.20 75

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,抗撕力采用电子拉力试验机WDW-50M进行测试,吸收率是通过加脂开始及结束时加脂液中COD的变化来计算。

由表1可以看出,采用本发明提供的两性合成加脂剂处理皮革,能够提高皮革的柔软度、增厚率、抗撕力和吸收率。说明本发明提供的两性合成加脂剂更容易被皮革所吸收,能够赋予皮革良好的柔软性和舒适的手感,而且有利于提高皮革的力学性能。

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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