脂肪酰胺型季铵盐的合成研究

万方数据 April，2012 远过量的N，N一二甲基一1，3-丙二胺，实验过程中加入4A分 子筛吸水，使反应向正向进行。密闭反应容器，在磁力搅 拌下，升温至135～145~(2下反应8～10h，测定酸值 。以及叔 胺值 ，当酸值随反应时间不再发生变化时停止反应。减压 蒸馏30ram，蒸出过量的N，N一二甲基一1，3～丙二胺，得到粗 产品。然后用正己烷反复重结晶提纯，真空干燥后得到浅 黄色同体状产品。脂肪酸的转化率计算见式1： 转化率 ：卜 (1) No X 56，1 式中：A 一所测产品的酸值，mgKOH／g；56．1m KOH的摩尔质量，g／mol；M 一总质量，g； 一脂肪酸物 质的量，mol。 1_2．2脂肪酰胺丙基一N，N一二甲基季铵盐的合成 参照郭祥峰等 的合成方法，将脂肪酰胺丙基一N，N一 二 甲基叔胺溶于水中，在80～90~C条件下，按照摩尔比n (脂肪酰胺二甲基叔胺 )：n(3一氯一1，2-丙二醇 )一1： 1．1投料，持续反应4～6h，每隔一段时间测定叔胺值 。当 叔胺值不再变化时，停止反应，减压蒸馏出过量的水，用 正己烷～乙酸乙酯混合溶剂重结晶提纯，真空干燥得到最终 产品。 脂肪酰胺丙基一N，N一二 甲基叔胺的转化率 的计算见 式2： 转化率 ：1- 三 _1()。 (2) N )×56．1 式中：T一所测产品的叔胺值，mg KOH／g；M 一总质 量，g；N 一叔胺总物质的量，mol。 所得最终产品的转化率为两步反应转化率之积。 2． 结果与讨论 2．1红外 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 征 以月桂酸为原料合成的中间产物脂肪酰胺丙基～N，N一二 甲 谱如图2、图3所示。 由图3可知，3300～3460cm 处的宽峰为一CONH一 中N—H伸缩振动吸收峰；1645 cm。 和1549cm 处为仲 酰胺特征吸收峰，其中1645cm 强吸收峰为C=O伸缩 振动吸收峰 ；1466cm 处吸收峰为C—H弯曲振动吸收 峰；i460～1260cm 处为C—O—H的弯曲振动吸收峰； 1260～1000m 为C—N伸缩振动吸收峰；721m 处为N 的OOP振动。 2．2 实验条件优化 2-2．1脂肪酰胺丙基一N，N一二甲基叔胺的合成 New Technology&Pr0duct 听技术新产品 l 叔胺合成反应中，脂肪酸的转化率直接影响到最终季 铵盐产物的产率高低。影响叔胺合成反应的因素较多，主 要有反应温度、反应时间、反应的溶剂以及脂肪酸!~llN，N一 二甲基一1，3-丙二胺的投料摩尔比。本文重点就这四个方面 对脂肪酸转化率的影响进行研究。 1)反应加入的溶剂对叔胺合成反应的影响 在实验中考察 反应温度和反应时间对脂肪酸转化率 的影响，并与传统添加甲苯作溶剂的合成方法进行了对比 (结果如表1所示 )。 从表1可以看出，以甲苯做溶剂时，脂肪酸的转化率最 高为95．3％；采用无溶剂氮气保护下合成时，脂肪酸的最高 转化率为94．2％。两种条件下酸的转化率相差不大。但无溶 图2 酰胺丙基一N，N一二甲基叔胺的IR图 图3 脂肪酰胺丙基一N，N一二 甲基季铵盐IR图 H 表1 一定反应时间和温度下溶剂对叔胺合成反应影响 月旨肪酸转化率 (％) 反应条件 甲苯做溶剂 无溶剂 140℃ ／9h 95 3 94．2 中国洗涤用品工业 53 万方数据 l 皤萨 NeW Technologies&Products 剂法更加安全环保，合成的产物色泽更浅 ’ 。 2)反应时间和温度的影响 图4为脂肪酸转化率与反应温度的关系。由图可以看 出，随着反应温度的升高，脂肪酸的转化率升高。温度高 于140~C以后，转化率变化很小。出于降低反应成本的考 虑，反应温度确定为140~C。 由图5可以看出，在140~(2下，随反应时间的延长，脂 肪酸转化率显著提高。但反应时间超过8h后，酸的转化率 变化不大。因此，将反应时间确定为9h。 3)投料摩尔比对脂肪酸转化率的影响 叔胺合成反应是有水生成的可逆反应。为了使反应向 正向进行得更加完全，实验中可采用分子筛吸水；同时， 适当提高反应温度，加快脱水速度。另外，为了提高脂肪 酸的转化率、降低中间产物中脂肪酸的含量，在实验过 程中加入远远过量的N，N一二甲基一1，3一丙二胺 【n(脂肪 酸)：n(N，N一二甲基一1，3一丙二胺)一1：1．8】，并密闭反 应容器，当温度升高时反应容器内的压力增大，提高脂肪 酸的转化率，促进反应继续向正向进行。 综上，叔胺合成反应的最佳工艺条件为：在氮气保护 下，密闭反应容器，投料摩尔比为n(脂肪酸 )：n(N，N一 二甲基一1，3-丙二胺)一1：1．8，在140~(2条件下反应9h。 在此条件下，脂肪酸的转化率可达到94．2％。 2．2_2季铵化反应 I)溶剂对叔胺转化率的影响 在季铵化过程中，溶剂的选择有多种。应选择易与3一 氯一1，2-丙二醇发生溶剂化、可以加快亲核反应速率的溶 剂，同时要考虑到反应过程中溶剂的沸点不应过低。不添 加溶剂时，叔胺的转化率提高较快 l，但是会造成最后出料 困难；添加混合溶剂时，虽然反应体系的搅拌和出料易于 进行 ，但是会在最终产物中引入更多杂质，影响最终季铵 盐产品的性能。同时，溶剂加入量的多少对叔胺的最终转 化的完全与否有较大的影响。 在对异丙醇溶剂和异丙醇与水混合溶剂进行比较的基 础上，本研究最终选择以水作为季铵化过程的溶剂。与传 统方法相比，叔胺的最终转化率差异不大。表2为各种溶剂 对叔胺转化率的影响，其反应条件为：叔胺 ：3-氯一1，2一丙 54 2012年第4期 表2溶剂与叔胺转化率的关系 China Cleaning Industry 图4脂肪酸转化率与反应温度的关 系 反 应 时 问 h 图5 14O℃下脂肪酸转化率与反应时间的关系 二醇 (摩尔比)=1：1．1，反应温度80~(2，反应5h(ITI、为 异丙醇，1TI 为水，比例为质量比)。 2)正交试验 影响最终季铵化产物的其他因素主要有反应时间 (A)、反应温度 (B)和投料摩尔比 (C)。以月桂酰胺 丙基一N，N一二甲基一2，3一二羟丙基氯化铵的合成方法为例， 将各因素分别选定三个水平，以 (34)正交表进行正交试验。 正交试验因素水平表见表3，正交试验结果如表4所示。 由表4可以看出，R。>R >R ，即投料摩尔比对转 化率的影响最大。影响脂肪酰胺丙基一N，N一二甲基叔胺转 无溶剂 异丙醇 m1：m2 2：1 m ：m2=1：1 m1：m2 1：2 纯 水 叔胺转化率 94．5 93．8 85．6 91．7 92-2 93．O 、 万方数据 April，2012 表3正交试验因素水平表 New Technology＆Products／新技术新产品 l 因素 反应时间A(h) 反应温度B(℃ ) 投料摩尔比C 水平1 4 80 1：1．05 水平2 5 85 1：1．10 水平3 6 90 1：1 15 表4 L9(3 )正交试验结果 列号 反应时间A I h) 反应温度B l℃ ) 投料摩尔比C 转化率 (％) 1 1 1 1 823 — 2 1 2 2 90．7 3 1 3 3 89．2 — — 4 2 1 2 93．2 — 5 2 2 3 92．1 6 2 3 1 87．8 — — — 7 3 1 3 92 7 8 3 2 1 88．9 9 3 3 2 91．3 I 262．2 268．2 259．0 Ⅱ 273．1 271 7 275．2 Ⅲ 272 9 268．3 274 0 R 10 9 3 5 16．2 化率的主要因素依次为：投料摩尔比>反应时间>反应温 度。较佳的反应条件为A B C 。经试验验证，合成脂肪酰胺 丙基一N，N-Z．E~基一2，3一二羟丙基氯化铵的较佳条件为：酸 胺投料的摩尔比1：1．1，反应时间5h，反应温度85~(2。 由表中还可以看出，反应5h时叔胺的转化率已经可 以达到最高。随着反应时间的延长，转化率变化不大。这 可能是由于季铵化反应在5h时已经达到完全。在温度为 8o一90~(2时，叔胺转化率没有大的变化，在85ocH~达到最 高。这说明，本实验研究的温度范围已经是该反应所需的 合适温度。 对最终叔胺转化率影响最大的因素是脂肪酰胺丙 基一N，N一二甲基叔胺与3一氯一1，2-丙二醇的投料摩尔比。 在投料摩尔比n(脂肪酰胺丙基一N，N一二甲基叔胺 )：12 (3一氯一1，2-丙二醇 )：1：1．1时，反应的转化率达到最 高。这时，脂肪酰胺丙基一N，N一二甲基叔胺已反应完全。 由此得出季铵化反应的最佳工艺条件为：投料摩尔比n (脂肪酰胺丙基一N，N一二甲基叔胺)：n(3一氯一1，2-丙二 醇 )=1：1．1，在85~(2下持续反应5h。 3． 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 1)叔胺合成最佳条件为：在氮气保护下，密闭反应容 器，投料摩尔比为n(脂肪酸)：n(N，N一二甲基一1，3-丙 二胺 )=1：1．8，在无溶剂条件下，140~C反应9h。在此条 件下，脂肪酸的转化率可达到94．2％。 2)季铵盐合成的最佳条件为：85~C下，投料摩尔比为 n (脂肪酰胺丙基一N，N一二甲基叔胺 )：n(3一氯一1，2-丙 二醇)：1：1 1，持续反应5h。在此条件下，季铵盐产率可 达90％以上。 参考文献 【1j郭祥峰，贾丽华 脂肪酰胺丙基二甲基烷基季铵盐卤化物的合成及性能明精 细石油化工．2001(3)：25 r21国家标准化管理委员会，国家质量监督检验检疫总局 GB／T5530—2005，动 植物油脂酸值和酸度测定『s'北京：中国标准出版社，2006 l 3_ASTM internationa1．ASTM D2073—92(P．eapproved 1998)1 United States：100 Barr Harbor Drive，PO Box C700，W est Conshohocken，PA 19428-2959，1993 李妹，许虎君，等 系列酰胺型阳离子表面活性剂的合成与性能Ll1_精细石油 ,Ib-T．．，20o8(6)：27 [5】方云，夏咏梅，周建东，等 脂肪酰胺丙基二甲基氧化胺的合成及性能【『]日 用化学-1"-业，1996(1)：4-7 中国洗涤用品工业 55 万方数据 脂肪酰胺型季铵盐的合成研究 作者： 李丹， 徐浩， 陈雪， 许虎君 作者单位： 李丹,徐浩,许虎君(江南大学化学与材料工程学院,江苏无锡,214122)， 陈雪(宁波市乐嘉化工有限公司,浙江 宁波,315040) 刊名： 中国洗涤用品工业 英文刊名： 年，卷(期)： 2012(4) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_zgxdypgy201204011.aspx