乙撐雙硬脂酰胺的制備

乙撐雙硬脂酰胺的制備

脂肪酸雙?；衔飶V泛應(yīng)用于各種材料和塑料材料中。它具有潤(rùn)濕、研磨、抗粘合、抗靜電、促進(jìn)肥皂分散、增加產(chǎn)品表面光滑等功能。乙撐雙硬脂酰胺(EBS)是最早開(kāi)發(fā)并且應(yīng)用最為廣泛的脂肪酸雙酰胺類(lèi)化合物之一,他具有內(nèi)外兩種潤(rùn)滑作用,不但能夠改善高分子材料自身加工特性,而且能夠使制品具有良好的應(yīng)用性能。國(guó)外早在60年代就開(kāi)始了EBS的工業(yè)化生產(chǎn),目前以EBS為主要組成的商品品牌有幾十種我國(guó)直到70年代末期才開(kāi)始對(duì)EBS進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)。EBS樹(shù)脂屬于脂肪族聚酰胺類(lèi)化合物,脂肪酰胺類(lèi)化合物的合成方法很多一般可采用四種路線來(lái)合成。(1)脂肪酸與胺類(lèi)化臺(tái)物反應(yīng);(2)脂肪酸酯與胺類(lèi)化合物反應(yīng);(3)酰氯與胺類(lèi)化合物反應(yīng);(4)腈化合物的水解。國(guó)內(nèi)外最常用的是第一種方法,該方法工藝簡(jiǎn)單,反應(yīng)條件溫和,無(wú)三廢。盡管EBS合成工藝簡(jiǎn)單,但國(guó)內(nèi)產(chǎn)品均存在顏色發(fā)黃,色澤偏高,質(zhì)量偏差的弊端,因此國(guó)內(nèi)所需優(yōu)質(zhì)EBS都依附進(jìn)口。在我國(guó)脂肪酸雙酰胺化合物的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用尚處于起始階段。為適應(yīng)日益發(fā)展的聚合物加工工業(yè)需要,必須大力開(kāi)展這類(lèi)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)研究工作。本研究課題的目的是在前人的研究基礎(chǔ)上,探索出合成乙撐雙硬脂酰胺最佳工藝條件,通過(guò)添加抗氧劑解決產(chǎn)品顏色發(fā)黃,色澤偏高的問(wèn)題,提高了產(chǎn)品質(zhì)量,能夠解決高質(zhì)量的已撐雙硬脂酰胺主要依靠進(jìn)口的問(wèn)題。1實(shí)驗(yàn)部分1.1乙二胺反應(yīng)總成分配水把硬脂酸加入四口燒瓶中,在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下加熱融化,加入0.4%的催化劑(相對(duì)于硬脂酸質(zhì)量)當(dāng)溫度升到70~120℃時(shí)用恒壓滴液漏斗滴加乙二胺,保持在40min左右滴加完畢。硬脂酸與乙二胺的摩爾比為1∶0.5~1∶0.6,滴加完畢使溫度慢慢升高,在130℃保溫1h,然后慢慢升溫到160~200℃保持3~5h使之進(jìn)行脫水反應(yīng),隨著反應(yīng)的進(jìn)行,生成的水被惰性氣體帶出。待酸值小于10mgKOH/g時(shí)終止反應(yīng)。稍加冷卻,約在160℃時(shí)放料。實(shí)驗(yàn)原理見(jiàn)參考文獻(xiàn)。1.2胺值astmd-843的測(cè)定(1)滴熔點(diǎn)的測(cè)定,參照GB/T8026-87;(2)酸值的測(cè)定參照美國(guó)材料實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)ASTMD-1386-78;(3)胺值的測(cè)定方法見(jiàn)文獻(xiàn);(4)白度:sp60系列積分球式分光光度儀,參照GB12097-89。1.3正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果通過(guò)大量的預(yù)實(shí)驗(yàn)得知影響合成乙撐雙硬脂酰胺的工藝條件有∶硬脂酸和乙二胺的配比,乙二胺的滴加時(shí)間,乙二胺的滴加溫度,反應(yīng)溫度,反應(yīng)時(shí)間,催化劑,抗氧劑等,由于影響因素較多,所以采用L18(37)型正交,用正交實(shí)驗(yàn)對(duì)這些因素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室考察,以確定各因素對(duì)產(chǎn)品酸值的影響程度,找出最顯著因素,各影響因素和水平的選擇見(jiàn)表1。極差R反映各因素對(duì)指標(biāo)影響的程度,極差越大,影響程度越大。通過(guò)極差分析本實(shí)驗(yàn)各考察因素對(duì)產(chǎn)品酸值影響大小順序?yàn)镈→E→A→F→C→G→B。各因素最優(yōu)水平組合為A2,B2,C2,D3,E3,F1,G1。即配比為1∶0.55,乙二胺滴加時(shí)間為40min,乙二胺滴加溫度100℃,反應(yīng)溫度200℃,反應(yīng)時(shí)間5h,催化劑為磷酸,抗氧劑為501。2結(jié)果與討論2.1抗氧劑與乙二胺摩爾比的確定實(shí)驗(yàn)在乙二胺滴加溫度100℃,滴加時(shí)間40min左右,反應(yīng)溫度為200℃,反應(yīng)時(shí)間為5h,催化劑為磷酸且用量為硬脂酸質(zhì)量的0.5%,抗氧劑為501且用量為硬脂酸質(zhì)量的0.4%?？疾煊仓崤c乙二胺的摩爾比對(duì)產(chǎn)品指標(biāo)的影響見(jiàn)圖1和2。由圖1可以看出,隨著配比的增加產(chǎn)品的酸值下降,胺值增加,但達(dá)到1∶0.57后時(shí),酸值變化較為緩慢,但胺值增加較快;由圖2可以看出產(chǎn)品白度下降較快并且滴點(diǎn)幾乎不變。因此確定配比為1∶0.57為最佳配比。乙二胺之所以過(guò)量是因?yàn)橐叶肪哂袚]發(fā)性,在滴加階段有部分乙二胺揮發(fā)。但過(guò)量較多對(duì)產(chǎn)品的顏色有較大的影響。2.2化劑、抗氧劑、脂肪酸實(shí)驗(yàn)在乙二胺滴加溫度100℃,滴加時(shí)間40min左右,反應(yīng)溫度為200℃,硬脂酸和乙二胺的摩爾比1∶0.57,催化劑為磷酸且用量為硬脂酸質(zhì)量的0.5%,抗氧劑為501且用量為硬脂酸質(zhì)量的0.4%?？疾旆磻?yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)品指標(biāo)的影響見(jiàn)圖3和4。由圖3可以看出,隨著反應(yīng)時(shí)間的增加產(chǎn)品的酸值和胺值下降,當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到5h后變化較為緩慢,由圖4可以看出隨著時(shí)間的增加產(chǎn)品的滴點(diǎn)增加,白度下降,達(dá)到5h后時(shí),白度下降較快。因此確定反應(yīng)時(shí)間為5h時(shí)為最佳反應(yīng)時(shí)間。2.3反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)品指標(biāo)的影響實(shí)驗(yàn)在乙二胺滴加溫度100℃,滴加時(shí)間40min左右,反應(yīng)時(shí)間為5h,硬脂酸和乙二胺的摩爾比1∶0.57,催化劑為磷酸且用量為硬脂酸質(zhì)量的0.5%,抗氧劑為501且用量為硬脂酸質(zhì)量的0.4%?？疾旆磻?yīng)溫度對(duì)產(chǎn)品指標(biāo)的影響見(jiàn)圖5、6。由圖5可以看出,隨著反應(yīng)溫度的升高產(chǎn)品的酸值和胺值均下降,但達(dá)到200℃時(shí),滴點(diǎn)和胺值變化較為緩慢;由圖6可以看出,隨著反應(yīng)溫度的升高產(chǎn)品的滴點(diǎn)增加白度下降,到達(dá)200℃后時(shí)滴點(diǎn)幾乎不在變化但是白度下降較快。因此反應(yīng)溫度為200℃時(shí)是最佳反應(yīng)溫度。2.4硬脂酸反應(yīng)溫度實(shí)驗(yàn)通過(guò)固定乙二胺滴加溫度100℃,滴加時(shí)間40min左右,反應(yīng)時(shí)間為5h,硬脂酸和乙二胺的摩爾比1∶0.57,抗氧劑為501且用量為硬脂酸質(zhì)量的0.4%,反應(yīng)溫度為200℃?？疾齑呋瘎┯昧繉?duì)產(chǎn)品指標(biāo)的影響見(jiàn)圖7和圖8。由圖7可以看出,催化劑用量增加產(chǎn)品的胺脂下降,酸值下降,當(dāng)催化劑用量為硬脂酸用量的0.5%時(shí)酸值下降到最低,而后隨著催化劑用量的增加酸值又上升;由圖8可以看出,催化劑用量增加產(chǎn)品的滴點(diǎn)增加,白度也增加,當(dāng)催化劑用量為硬脂酸用量的0.5%時(shí),滴點(diǎn)變化較為緩慢,而白度值又下降,因此催化劑的最佳用量為硬脂酸用量的0.5%。2.5催化劑用量對(duì)產(chǎn)品酸度的影響實(shí)驗(yàn)通過(guò)固定乙二胺滴加溫度100℃,滴加時(shí)間40min左右,反應(yīng)時(shí)間為5h,硬脂酸和乙二胺的摩爾比1:0.57,催化劑為磷酸且用量為硬脂酸質(zhì)量的0.5%,反應(yīng)溫度為200℃,催化劑用量對(duì)產(chǎn)品白度的影響見(jiàn)圖9。由圖9可以看出,抗氧劑501用量的增加,產(chǎn)品的白度增加但抗氧劑用量達(dá)到硬脂酸質(zhì)量的0.4%時(shí)產(chǎn)品的白度值幾乎不在變化,因此抗氧劑的最佳用量應(yīng)為硬脂酸質(zhì)量的0.4%。2.6n-h彎曲振動(dòng)和c-n—產(chǎn)品紅外光譜圖由圖10IR圖譜中可以看出在1630cm-1附近的吸收峰是酰胺的羰基伸縮振動(dòng)產(chǎn)生的,在1560cm-1和1480cm-1附近的吸收峰是N-H彎曲振動(dòng)和C-N的伸縮振動(dòng)產(chǎn)生的,在3300cm-1附近峰為N-H伸縮振動(dòng)吸收峰;2850~1950cm-1的強(qiáng)吸收峰是C-H的伸縮振動(dòng)產(chǎn)生的,以上都是酰胺類(lèi)化合物的特征峰。3中性劑用量的確定(1)合成EBS的最佳工藝條件為∶硬脂酸與乙二胺的配比為1∶0.57,乙二胺滴加溫度為100℃,滴加時(shí)