一種利用三硬脂酸甘油酯合成硬脂酸鋅的工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于化工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種利用三硬脂酸甘油酯合成硬脂酸鋅的工藝，所述工藝包括如下步驟：1)三硬脂酸甘油酯和水在催化劑和抗氧化劑的作用下水解；2)分步加入氧化鋅和催化劑，進(jìn)行縮合、脫水、成鹽，合成硬脂酸鋅。本發(fā)明提供的利用三硬脂酸甘油酯合成硬脂酸鋅的工藝合成硬脂酸鋅的過程無含氯、硫酸根離子的廢水排放，生產(chǎn)過程安全環(huán)保，總生產(chǎn)成本低，合成的硬脂酸鋅產(chǎn)率高，色澤好，游離脂肪酸含量低，質(zhì)量符合HG/T3667?2012中I型硬脂酸鋅的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在實際應(yīng)用中與市場同類產(chǎn)品相比更具有實用性和可比性。
【專利說明】
一種利用三硬脂酸甘油酯合成硬脂酸鋅的工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用三硬脂酸甘油酯合成硬脂酸鋅的工 -H- 〇
【背景技術(shù)】
[0002] 硬脂酸鋅屬于硬脂酸鹽類中的一種，主要用作聚氯乙烯無毒穩(wěn)定劑、化妝品的潤 滑劑、苯乙烯樹脂、膠木制品的脫模劑、油漆平光劑以及橡膠工業(yè)中做膠料的軟化劑、隔離 劑，應(yīng)用十分廣泛。隨著塑料、涂料及石油化工等工業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)市場對硬脂酸鋅的需求 量逐年增加。
[0003] 目前，國內(nèi)生產(chǎn)硬脂酸鋅普遍采用復(fù)分解法，其具體工藝是以硬脂酸為主要原料， 以水為介質(zhì)，將硬脂酸加熱融化后加入氫氧化鈉進(jìn)行皂化反應(yīng)，然后在反應(yīng)產(chǎn)物中加入鋅 鹽水溶液進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)生成金屬皂沉淀，最后用大量的水洗去副產(chǎn)物，再經(jīng)甩水，干燥等 工藝，得硬脂酸鋅成品。復(fù)分解法反應(yīng)條件溫和，制備得到的色澤好、穩(wěn)定性高，但存在生產(chǎn) 效率低、能耗和水耗高等缺點。且復(fù)分解法生產(chǎn)硬脂酸鋅過程中排放大量的含氯、硫酸根離 子的廢水，對環(huán)境造成很大的污染;同時，由于產(chǎn)物金屬皂是在表面活性劑鈉皂溶液中生成 的，因此沉淀顆粒小、分散度高、表面吸附強(qiáng)，從而導(dǎo)致濾餅濕含量高，干燥能耗大，產(chǎn)物表 觀密度大，粉塵飛揚(yáng)嚴(yán)重、包裝劑儲運費用高等。熔融法是工業(yè)上廣泛應(yīng)用的另外一種硬脂 酸鋅的合成方法。中國專利申請2012105657909公開了一種硬脂酸鋅的制備方法，其工藝步 驟為將液體狀態(tài)的硬脂酸攪拌加熱后分四次加入氧化鋅，在溫度160°C，壓強(qiáng)0.2MPa下反應(yīng) 50min得硬脂酸鋅。熔融法制備硬脂酸鋅生產(chǎn)周期短，無廢液排放，產(chǎn)品不含其它無機(jī)鹽陰 離子，用水少，但制備得到的產(chǎn)物存在純度低，游離脂肪酸含量高，產(chǎn)品色澤不好等問題。
[0004] 國內(nèi)現(xiàn)有生產(chǎn)硬脂酸鋅的工藝仍需進(jìn)一步改進(jìn)，研究一種成本低、安全環(huán)保、產(chǎn)品 質(zhì)量高的合成硬脂酸鋅的工藝具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的技術(shù)缺陷，提供一種利用三硬脂酸甘油酯合成硬脂 酸鋅的工藝。本發(fā)明提供的合成硬脂酸鋅的工藝生產(chǎn)過程無含氯、硫酸根離子的廢水排放， 產(chǎn)率高，能耗低，總生產(chǎn)成本低，合成的硬脂酸鋅純度高，色澤好，游離脂肪酸含量低，質(zhì)量 符合HG/T3667-2012中I型硬脂酸鋅的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在實際應(yīng)用中與市場同類產(chǎn)品相比更具有 實用性和可比性。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0007] 一種利用三硬脂酸甘油酯合成硬脂酸鋅的工藝，包括如下步驟：
[0008] Sl:取三硬脂酸甘油酯，邊投料邊攪拌，溫度保持在80-100°C，待三硬脂酸甘油酯 全部熔融后加入催化劑A、抗氧化劑和水，在溫度為120-150°C，壓力為0.6-0.8MPa的條件下 進(jìn)行水解反應(yīng)，水解產(chǎn)物靜置30-60min，油水分離，油相壓濾回收催化劑即得硬脂酸；
[0009] S2:將Sl中硬脂酸加入硬脂酸鋅反應(yīng)釜中，溫度保持在100-115°C，邊攪拌邊加入 氧化鋅，投料完成后，物料溫度升至115-120°C，加入催化劑B，攪拌反應(yīng)25-35min;
[0010] S3 :再次加入氧化鋅和催化劑B，在溫度為125-135°C的條件下進(jìn)行反應(yīng)，停止攪 拌，物料泡沫降至平衡點后，補(bǔ)加催化劑B，在溫度為145-155Γ的條件下反應(yīng)15-25min;
[0011] S4:邊攪拌邊加入氫氧化鈉，恒溫反應(yīng)30-40min;
[0012] S5:開啟真空栗，調(diào)節(jié)真空度至-0.09--0.07MPa，脫水，恒溫恒壓條件下穩(wěn)定反應(yīng) 50-70min，反應(yīng)終止，即得硬脂酸鋅。
[0013]優(yōu)選地，所述催化劑A為氧化鋅和Al2〇3_MgO的混合物，按質(zhì)量比計，氧化鋅:AI2O3-MgO為1:3-8，催化劑A的用量為三硬脂酸甘油酯質(zhì)量的2%-6 %。其中，Al2O3-MgO通過沉淀法 制備得到，按摩爾比計，AI2O3 :MgO為1-3:1。
[0014] 優(yōu)選地，所述抗氧化劑為抗氧劑1076、抗氧劑DLTDP和抗氧劑T501的混合物，按質(zhì) 量比計，抗氧劑1076:抗氧劑DLTDP:抗氧劑T501為0.12-0.20:0.26-0.38:1，抗氧化劑的用 量為三硬脂酸甘油酯質(zhì)量的〇. 1 %-〇. 8%。
[0015] 優(yōu)選地，所述步驟Sl中，按質(zhì)量比計，三硬脂酸甘油酯:水為1:0.4-0.6。
[0016] 催化劑B可選自過氧化物、低碳脂肪酸中的一種或多種，優(yōu)選地，選自過氧化氫、過 氧化鈉、過氧化鉀、過氧化鈣、過氧化鎂和過氧化鋅中的一種或多種。
[0017]優(yōu)選地，所述催化劑B為過氧化氫和過氧化鋅的混合物，按質(zhì)量比計，過氧化氫:過 氧化鋅為2-5:1。
[0018] 優(yōu)選地，所述步驟S2中，氧化鋅的用量為三硬脂酸甘油酯質(zhì)量的8%-10%，催化劑 B的用量為三硬脂酸甘油酯質(zhì)量的2%-5%。
[0019] 優(yōu)選地，所述步驟S3中，氧化鋅的用量為三硬脂酸甘油酯質(zhì)量的2.4%-4%，催化 劑B的第一次加入量為三硬脂酸甘油酯質(zhì)量的0.5%-2%，補(bǔ)加的催化劑B加入量為三硬脂 酸甘油酯質(zhì)量的0.5 %-1 %。
[0020] 優(yōu)選地，所述步驟S4中，氫氧化鈉的用量為三硬脂酸甘油酯質(zhì)量的0.1%-0.3%。
[0021] 本發(fā)明提供的硬脂酸鋅的合成工藝包括三硬脂酸甘油酯水解和硬脂酸與氧化鋅 縮合脫水成鹽兩步反應(yīng)。三硬脂酸甘油酯水解過程中，氧化鋅可通過吸附作用減弱酯鍵鍵 能，使酯鍵易于水解，Al 2O3-MgO為固體酸堿催化劑，在氧化鋅和Al2O3-MgO復(fù)合催化劑的催 化作用下，三硬脂酸甘油酯水解生成硬脂酸和丙三醇，水解率達(dá)96%以上，水解產(chǎn)生的丙三 醇溶于水中與硬脂酸分離，有利于提高終產(chǎn)品的純度;而分離出的丙三醇和水的混合物經(jīng) 分離和濃縮處理可獲得丙三醇，有利于提高原料的利用度?？寡鮿?076、抗氧劑DLTDP和抗 氧劑T501復(fù)合抗氧劑的添加可避免高溫反應(yīng)條件下物料發(fā)生氧化，確保終產(chǎn)品色度。硬脂 酸與氧化鋅縮合脫水成鹽過程中，以過氧化氫和過氧化鋅的混合物作為復(fù)合催化劑可提高 硬脂酸鋅的產(chǎn)率，而在反應(yīng)體系中加入少量氫氧化鈉可顯著降低硬脂酸鋅中的游離酸含 量，同時，部分硬脂酸與氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)生成極少量的硬脂酸鈉可在反應(yīng)中起到表面活 性劑作用，改善反應(yīng)的效果，使反應(yīng)充分進(jìn)行，提高產(chǎn)品收率。
[0022] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的硬脂酸鋅合成工藝采用三硬脂酸甘油酯和氧化鋅 作為原料，原料成本低，同時，生產(chǎn)過程無含氯、硫酸根離子的廢水排放，能耗低，總生產(chǎn)成 本低，合的硬脂酸鋅純度高，色澤好，游離脂肪酸含量低，質(zhì)量符合HG/T3667-2012中I型硬 脂酸鋅的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在實際應(yīng)用中與市場同類產(chǎn)品相比更具有實用性和可比性。
【具體實施方式】
[0023]以下通過【具體實施方式】進(jìn)一步描述本發(fā)明，但本發(fā)明不僅僅限于以下實施例。在 本發(fā)明的范圍內(nèi)或者在不脫離本發(fā)明的內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)，對本發(fā)明進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)、替換 功效相同的組分，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，它們都被視為包括在本發(fā)明的 范圍之內(nèi)。
[0024] 實施例1
[0025] SI:取三硬脂酸甘油酯，邊投料邊攪拌，溫度保持在HKTC，待三硬脂酸甘油酯全部 熔融后加入催化劑A、抗氧化劑和水，在溫度為135°C，壓力為0.7MPa的條件下進(jìn)行水解反 應(yīng)，水解產(chǎn)物靜置45min，油水分離，油相壓濾回收催化劑即得硬脂酸；
[0026]其中，按質(zhì)量比計，催化劑A中，氧化鋅:Al2O3-MgO為1:6，其用量為三硬脂酸甘油酯 質(zhì)量的4% ,Al2O3-MgO通過沉淀法制備得到，按摩爾比計，Al2O 3:MgO為2.5:1;
[0027] 按質(zhì)量比計，抗氧化劑中，抗氧劑1076:抗氧劑DLTDP:抗氧劑T501為0.12:0.38:1， 其用量為三硬脂酸甘油酯質(zhì)量的0.5% ;
[0028]按質(zhì)量比計，三硬脂酸甘油酯:水為1:0.45;
[0029] S2:將Sl中硬脂酸加入硬脂酸鋅反應(yīng)釜中，溫度保持在IHTC，邊攪拌邊加入三硬 脂酸甘油酯質(zhì)量9%的氧化鋅，投料完成后，物料溫度升至120°C，加入三硬脂酸甘油酯質(zhì)量 3 %的催化劑B，攪拌反應(yīng)30min;
[0030]其中，催化劑B為過氧化氫和過氧化鋅的混合物，按質(zhì)量比計，過氧化氫:過氧化鋅 為 4:1;
[0031] S3:加入三硬脂酸甘油酯質(zhì)量3.8 %的氧化鋅和三硬脂酸甘油酯質(zhì)量2 %的催化劑 B，在溫度為130°C的條件下進(jìn)行反應(yīng)，停止攪拌，物料泡沫降至平衡點后，補(bǔ)加三硬脂酸甘 油酯質(zhì)量0.5%的催化劑B，在溫度為150°C的條件下反應(yīng)20min;
[0032] S4:邊攪拌邊加入三硬脂酸甘油酯質(zhì)量0.25 %的氫氧化鈉，恒溫反應(yīng)30min;
[0033] S5:開啟真空栗，調(diào)節(jié)真空度至-0.0 SMPa，脫水，恒溫恒壓條件下穩(wěn)定反應(yīng)60min， 反應(yīng)終止，取樣檢測，合格后噴粉，包裝入庫，即得硬脂酸鋅，其產(chǎn)率為94.87 %。
[0034] 實施例2
[0035] SI:取三硬脂酸甘油酯，邊投料邊攪拌，溫度保持在HKTC，待三硬脂酸甘油酯全部 熔融后加入催化劑A、抗氧化劑和水，在溫度為120°C，壓力為0. SMPa的條件下進(jìn)行水解反 應(yīng)，水解產(chǎn)物靜置40min，油水分離，油相壓濾回收催化劑即得硬脂酸；
[0036]其中，按質(zhì)量比計，催化劑A中，氧化鋅:Al2O3-MgO為1:4，其用量為三硬脂酸甘油酯 質(zhì)量的5.5% ,Al2O3-MgO通過沉淀法制備得至Ij，按摩爾比計，Al2O 3 :MgO為2:1;
[0037] 按質(zhì)量比計，抗氧化劑中，抗氧劑1076:抗氧劑DLTDP:抗氧劑T501為0.15:0.32:1， 其用量為三硬脂酸甘油酯質(zhì)量的0.3% ;
[0038]按質(zhì)量比計，三硬脂酸甘油酯:水為1:0.5;
[0039] S2:將Sl中硬脂酸加入硬脂酸鋅反應(yīng)釜中，溫度保持在115°C，邊攪拌邊加入三硬 脂酸甘油酯質(zhì)量10%的氧化鋅，投料完成后，物料溫度升至120°c，加入三硬脂酸甘油酯質(zhì) 量4 %的催化劑B，攪拌反應(yīng)35min;
[0040]其中，催化劑B為過氧化氫；
[0041] S3:加入三硬脂酸甘油酯質(zhì)量3.4 %的氧化鋅和三硬脂酸甘油酯質(zhì)量2 %的催化劑 B，在溫度為130°C的條件下進(jìn)行反應(yīng)，停止攪拌，物料泡沫降至平衡點后，補(bǔ)加三硬脂酸甘 油酯質(zhì)量1%的催化劑B，在溫度為150°C的條件下反應(yīng)25min;
[0042] S4:邊攪拌邊加入三硬脂酸甘油酯質(zhì)量0.2 %的氫氧化鈉，恒溫反應(yīng)35min;
[0043] S5:開啟真空栗，調(diào)節(jié)真空度至-0.09MPa，脫水，恒溫恒壓條件下穩(wěn)定反應(yīng)60min， 反應(yīng)終止，取樣檢測，合格后噴粉，包裝入庫，即得硬脂酸鋅，其產(chǎn)率為91.68 %。
[0044] 對比例1
[0045] Sl中，催化劑A為Al2O3-MgO,其用量為三硬脂酸甘油酯質(zhì)量的6% ,Al2O3-MgO通過 沉淀法制備得到，按摩爾比計，AI2O3 :MgO為2:1。
[0046] 其余步驟同實施例1，硬脂酸鋅產(chǎn)率為75.86%。
[0047] 對比例2
[0048] 步驟S4中，不添加氫氧化鈉，其余步驟同實施例1，硬脂酸鋅產(chǎn)率為82.72%。
[0049] 參照中華人民共和國化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《HG/T3667-2012硬脂酸鋅》對本發(fā)明實施例1-2、對比例1-2合成的硬脂酸鋅進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)檢測，檢測結(jié)果見表1。
[0050]表1硬脂酸鋅指標(biāo)檢測結(jié)果
[0052] 由表1試驗結(jié)果可知，本發(fā)明實施例合成的硬脂酸鋅游離酸含量低，質(zhì)量顯著優(yōu)于 對比例合成的硬脂酸鋅，同時，由以上結(jié)果可知，實施例1為本發(fā)明最佳實施例。本發(fā)明提供 的硬脂酸鋅合成工藝生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)過程安全環(huán)保，合成的硬脂酸鋅產(chǎn)率高，純度好，質(zhì) 量穩(wěn)定，在實際應(yīng)用中與市場同類產(chǎn)品相比更具有實用性和可比性。
[0053] 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定 本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在 不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的 保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種利用三硬脂酸甘油酯合成硬脂酸鋅的工藝，其特征在于，所述工藝包括如下步 驟： S1:取三硬脂酸甘油酯，邊投料邊攪拌，溫度保持在80-100°C，待三硬脂酸甘油酯全部 熔融后加入催化劑A、抗氧化劑和水，在溫度為120-150°C，壓力為0.6-0.8MPa的條件下進(jìn)行 水解反應(yīng)，水解產(chǎn)物靜置30-60min，油水分離，油相壓濾回收催化劑即得硬脂酸； S2:將S1中硬脂酸加入硬脂酸鋅反應(yīng)釜中，溫度保持在100-115Γ，邊攪拌邊加入氧化 鋅，投料完成后，物料溫度升至115-120°C，加入催化劑B，攪拌反應(yīng)25-35min; S3 :再次加入氧化鋅和催化劑B，在溫度為125-135 °C的條件下進(jìn)行反應(yīng)，停止攪拌，物 料泡沫降至平衡點后，補(bǔ)加催化劑B，在溫度為145-155Γ的條件下反應(yīng)15-25min; S4:邊攪拌邊加入氫氧化鈉，恒溫反應(yīng)30-40min; S5:開啟真空栗，調(diào)節(jié)真空度至-0.09-0.07MPa，脫水，恒溫恒壓條件下穩(wěn)定反應(yīng)50-70min，反應(yīng)終止，即得硬脂酸鋅。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用三硬脂酸甘油酯合成硬脂酸鋅的工藝，其特征在于，所述 催化劑A為氧化鋅和Al2〇 3-MgO的混合物，按質(zhì)量比計，氧化鋅:Al2〇3-MgO為1: 3-8，催化劑A 的用量為三硬脂酸甘油酯質(zhì)量的2%-6%。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用三硬脂酸甘油酯合成硬脂酸鋅的工藝，其特征在于，所述 Al2〇3-MgO 中，按摩爾比計，Al2〇3:MgO 為 1-3:1。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用三硬脂酸甘油酯合成硬脂酸鋅的工藝，其特征在于，所述 抗氧化劑為抗氧劑1076、抗氧劑DLTDP和抗氧劑T501的混合物，按質(zhì)量比計，抗氧劑1076:抗 氧劑DLTDP:抗氧劑T501為0.12-0.20:0.26-0.38:1，抗氧化劑的用量為三硬脂酸甘油酯質(zhì) 量的 0.1%-0.8%。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用三硬脂酸甘油酯合成硬脂酸鋅的工藝，其特征在于，所述 步驟S1中，按質(zhì)量比計，三硬脂酸甘油酯:水為1:0.4-0.6。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用三硬脂酸甘油酯合成硬脂酸鋅的工藝，其特征在于，所述 催化劑B選自過氧化氫、過氧化鈉、過氧化鉀、過氧化鈣、過氧化鎂和過氧化鋅中的一種或多 種。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用三硬脂酸甘油酯合成硬脂酸鋅的工藝，其特征在于，所述 催化劑B為過氧化氫和過氧化鋅的混合物，按質(zhì)量比計，過氧化氫:過氧化鋅為2-5:1。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用三硬脂酸甘油酯合成硬脂酸鋅的工藝，其特征在于，所述 步驟S2中，氧化鋅的用量為三硬脂酸甘油酯質(zhì)量的8%-10%，催化劑B的用量為三硬脂酸甘 油酯質(zhì)量的2 %-5 %。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用三硬脂酸甘油酯合成硬脂酸鋅的工藝，其特征在于，所述 步驟S3中，氧化鋅的用量為三硬脂酸甘油酯質(zhì)量的2.4%-4%，催化劑B的第一次加入量為 三硬脂酸甘油酯質(zhì)量的0.5%-2%，補(bǔ)加的催化劑B加入量為三硬脂酸甘油酯質(zhì)量的0.5%-10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用三硬脂酸甘油酯合成硬脂酸鋅的工藝，其特征在于，所 述步驟S4中，氫氧化鈉的用量為三硬脂酸甘油酯質(zhì)量的0.1 %-0.3%。
【文檔編號】C07C51/41GK106008198SQ201610349506
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月23日
【發(fā)明人】嚴(yán)豐, 嚴(yán)一豐, 嚴(yán)睛
【申請人】惠州市志海新威科技有限公司