專利名稱：羥乙基磺酸鈉脂肪酸酯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用脂肪酸、羥乙基磺酸鈉合成酯類的制備方法，特別是涉及一種羥乙基磺酸鈉脂肪酸酯的制備方法。
背景技術(shù)：
羥乙基磺酸鈉脂肪酸酯(SCI)是一類以天然油脂為原料的陰離子表面活性劑。由于其溫和、良好的起泡性能、極低的皮膚刺激性而受到關(guān)注，更由于其穩(wěn)定的弱酸性，使其在歐美地區(qū)成為護膚類塊狀洗滌劑的首選原料、液體類沐浴用品的理想添加劑。添加SCI的個人護理用品洗后皮膚柔軟、滑爽、如絲般感覺。在使用中不受硬水的影響，用于洗面、沐浴和洗發(fā)用品中可保持水分，頭發(fā)更易梳理。目前SCI在我國還處于行業(yè)發(fā)展的初期階段，沒有成熟的工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)及專利技術(shù)，只有一些相關(guān)的文獻報道。其一是用脂肪酰氯與羥乙基磺酸鈉進行酯化反應(yīng)，得到脂肪酰氧乙基磺酸鈉。以酰氯為原料合成羥乙基磺酸鈉脂肪酸酯的優(yōu)點是反應(yīng)溫度較低，產(chǎn)品色澤較淺。但也存在諸多問題，如副產(chǎn)物氯化氫需要處理；三氯化磷存在刺激性和環(huán)境污染問題。另外一種方法避免酰氯帶來的諸多問題，以脂肪酸、羥乙基磺酸鈉為原料，在催化劑存在下加熱合成羥乙基磺酸鈉脂肪酸酯，此種直接酯化法在近年來受到了較為廣泛的研究，2004年鄭州輕工業(yè)學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院發(fā)表了羥乙基磺酸鈉脂肪酸酯的合成方法，其文獻中的直接酯化法，沒有控制羥乙基磺酸鈉脂肪酸酯中的碳數(shù)分布(酯中的碳數(shù)分布及游離酸中的碳數(shù)分布)、顏色、氣味。最終產(chǎn)品作為一種混合物，其中酯中的碳鏈分布及游離酸中的碳鏈分布對于此產(chǎn)品在日化應(yīng)用中有很大影響，特別是在制作中性皂中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的碳鏈分布、顏色、氣味方面的缺點，提供一種新的羥乙基磺酸鈉脂肪酸酯的制備方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，該方法包括以下步驟
①、原料準(zhǔn)備，按比例稱取椰子油酸、硬脂酸、羥乙基磺酸鈉和ZnO催化劑，其中椰子油酸、硬脂酸需提前熔化，椰子油酸與第一次加入硬脂酸的摩爾比是5. 67 :1，羥乙基磺酸鈉與總脂肪酸量的摩爾比范圍是1. 3 1. 35 ；所述的總脂肪酸量是指椰子油酸、回用脂肪酸和第一次加入硬脂酸三種原料中的脂肪酸總量。②、酯化反應(yīng)，將上述①中原料依次加入到反應(yīng)釜中進行混合加熱，控制攪拌轉(zhuǎn)速為325rpm，逐步升溫，脫除反應(yīng)物中的水，蒸出的短碳鏈脂肪酸通過冷凝后回流至反應(yīng)釜繼續(xù)參加反應(yīng)，升溫過程中一直用氮氣純度> 99. 999保護，使反應(yīng)物溫度升至221°C，開始發(fā)生酯化反應(yīng)生成羥乙基磺酸鈉脂肪酸酯，當(dāng)溫度達(dá)到240°C后，控制反應(yīng)溫度為240士2°C，反應(yīng)時間維持60分鐘，然后將反應(yīng)溫度提到245°C維持10分鐘，完成酯化反應(yīng)開始進入下一步反應(yīng)。
③、減壓操作調(diào)整產(chǎn)品碳鏈分布，上一步驟②反應(yīng)完成后，對反應(yīng)釜進行抽真空操作，抽真空操作開始，在反應(yīng)釜中充入純度> 99. 999的鼓泡氮氣，控制反應(yīng)物液面的起泡平穩(wěn)、均勻，當(dāng)真空度達(dá)到30kPa時，開始加入另外稱取的硬脂酸，加入量為第一次加入摩爾比的1. 65倍，控制流量維持加入時間為30-40分鐘，同時真空度達(dá)到3kPa，反應(yīng)物溫度不低于232°C，根據(jù)最終產(chǎn)品活性物含量確定短碳鏈脂肪酸抽出量，從而決定反應(yīng)終止，當(dāng)最終產(chǎn)品活性物含量要求高時，短碳鏈脂肪酸抽出量大，當(dāng)最終產(chǎn)品活性物含量要求低時，短碳鏈脂肪酸抽出量小，抽出的脂肪酸作為下一釜的部分原料，實現(xiàn)連續(xù)工業(yè)化生產(chǎn)。a、所述的椰子油酸是經(jīng)過加氫、脫除部分輕組分處理的椰子油酸，其具體指標(biāo)是熔點2349°C、酸值269-278 mgKOH/g、碘值彡5 gl2/100g、辛酸彡6. 5%、癸酸彡6%、十二酸彡46. 5%、辛酸與癸酸總含量13 15%、水分含量彡0. 2% ；
b、所述的硬脂酸是植物型硬脂酸，其具體指標(biāo)是酸值205-210mgKOH/g、碘值< 0. 5gl2/100g、十六酸含量為40-53%、十八酸含量為42巧4%、十六碳以下的脂肪酸含量< 5%、十七酸彡4%、二十碳以上的脂肪酸含量彡m ；
c、所述的羥乙基磺酸鈉是57%的羥乙基磺酸鈉水溶液，其具體指標(biāo)是外觀常溫下透明液體無可見雜質(zhì)、活化物含量56 58%、顏色(APHA) ( 30、pH ( 11、氯化鈉彡0. 3%、乙二醇含量< 0. 5%、羥乙基磺酸酯< 0. 75%、水40 44% ；
本發(fā)明的優(yōu)點和效果
1、本發(fā)明的羥乙基磺酸鈉脂肪酸酯的制備方法通過椰子油酸(處理過)、硬脂酸、羥乙基磺酸鈉、催化劑(ZnO)經(jīng)過酯化反應(yīng)、減壓操作二次加入硬脂酸，即可制得活性物含量在65-77%的羥乙基磺酸鈉脂肪酸酯產(chǎn)品，合理的碳數(shù)分布使產(chǎn)品更好的應(yīng)用于制皂、洗面奶、沐浴露、洗發(fā)水等產(chǎn)品中。2、本發(fā)明工藝在脫水階段，溫度逐步升至221°C，時間約為90分鐘，期間反應(yīng)系統(tǒng)始終充入氮氣(純度> 99. 999)保護。蒸發(fā)出的脂肪酸通過冷凝、回流又回到反應(yīng)系統(tǒng)中?；亓饕环矫姹ＷC反應(yīng)系統(tǒng)脂肪酸的過量，促使反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行，另一方面保證反應(yīng)物的流動性、優(yōu)化產(chǎn)品的發(fā)泡性能。3、本發(fā)明根據(jù)真空操作過程中抽出短碳鏈脂肪酸的量確定最終產(chǎn)品規(guī)格，如果需要產(chǎn)品中活性物含量高一些，可以加大脂肪酸抽出量，相反少抽出可以得到較低活性物含量的SCI。生產(chǎn)SCI-75脂肪酸抽出量為第二次加入硬脂酸的1. 1倍(摩爾比)。4、本發(fā)明可通過調(diào)整反應(yīng)物中椰子油酸與硬脂酸的配比，控制產(chǎn)品中活性物的碳數(shù)分布以適應(yīng)不同需求的應(yīng)用。5、本發(fā)明制備方法簡單，原料來源豐富，可再生，生產(chǎn)工藝對環(huán)境污染很小，適合工業(yè)化大生產(chǎn)。6、本發(fā)明采用的椰子油酸是經(jīng)過加氫、脫除部分輕組分處理的，此種椰子油酸原料可從大型油酯類公司訂購到，如益海嘉里集團、泰柯棕化集團。加氫可降低椰子油中不飽和酸的量，不飽和脂肪酸在高溫反應(yīng)時容易變色，影響產(chǎn)品的應(yīng)用。通過橢子油酸加氫處理以保證最終產(chǎn)品的色度達(dá)到日化應(yīng)用要求。除去一部分輕組份可降低最終產(chǎn)品的氣味(產(chǎn)品最終的氣味主要是受短碳鏈脂肪酸影響)。這樣可避免下游日化產(chǎn)品應(yīng)用過程中需加入其它助劑進行氣味覆蓋。
具體實施例方式該方法包括以下步驟
① 、原料準(zhǔn)備，按比例稱取椰子油酸、硬脂酸、羥乙基磺酸鈉和ZnO催化劑，其中椰子油酸與第一次加入硬脂酸的摩爾比是5. 67 :1，羥乙基磺酸鈉與總脂肪酸量(包括椰子油酸、回用脂肪酸和/或第一次加入的硬脂酸)的摩爾比范圍是1. 3 1. 35 ；
需要說明的是首次生產(chǎn)時只有加入的硬脂酸，沒有回用脂肪酸；只有連續(xù)生產(chǎn)時才有回用脂肪酸。硬脂酸原料情況說明本發(fā)明的工藝過程中，硬脂酸原料分兩次加入，加入的量與加入時間都不同，第一次加入的硬脂酸是在開始階段，目的是參加酯化反應(yīng)；第二次加入的硬脂酸是在減壓操作階段，目的是調(diào)整最終產(chǎn)品的碳鏈分布，使產(chǎn)品的性能更好。兩次加入的硬脂酸理化指標(biāo)都是一樣的。第一次加入硬脂酸第二次加入硬脂酸為1 :1.65 (摩爾比)。所述的椰子油酸是經(jīng)過加氫、脫除部分輕組分處理的椰子油酸，其具體指標(biāo)是
權(quán)利要求
1.一種羥乙基磺酸鈉脂肪酸酯的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟，①、原料準(zhǔn)備，按比例稱取椰子油酸、硬脂酸、羥乙基磺酸鈉和ZnO催化劑，其中椰子油酸、硬脂酸需提前熔化，椰子油酸與第一次加入硬脂酸的摩爾比是5. 67:1，羥乙基磺酸鈉與總脂肪酸量的摩爾比范圍是1. 3 1. 35 ；所述的總脂肪酸量是指椰子油酸、回用脂肪酸和/或第一次加入的硬脂酸原料中的脂肪酸總量；②、酯化反應(yīng)，將上述①中原料依次加入到反應(yīng)釜中進行混合加熱，控制攪拌轉(zhuǎn)速為325rpm，逐步升溫，脫除反應(yīng)物中的水，蒸出的短碳鏈脂肪酸通過冷凝后回流至反應(yīng)釜繼續(xù)參加反應(yīng)，升溫過程中一直用氮氣純度> 99. 999保護，使反應(yīng)物溫度升至221°C，開始發(fā)生酯化反應(yīng)生成羥乙基磺酸鈉脂肪酸酯，當(dāng)溫度達(dá)到240°C后，控制反應(yīng)溫度為240士2°C，反應(yīng)時間維持60分鐘，然后將反應(yīng)溫度提到245°C維持10分鐘，完成酯化反應(yīng)開始進入下一步反應(yīng)；③、減壓操作調(diào)整產(chǎn)品碳鏈分布，上一步驟②反應(yīng)完成后，對反應(yīng)釜進行抽真空操作，抽真空操作開始，在反應(yīng)釜中充入純度> 99. 999的鼓泡氮氣，控制反應(yīng)物液面的起泡平穩(wěn)、均勻，當(dāng)真空度達(dá)到30kPa時，開始加入另外稱取的硬脂酸，加入量為第一次加入摩爾比的1. 65倍，控制流量維持加入時間為30-40分鐘，同時真空度達(dá)到3kPa，反應(yīng)物溫度不低于232°C，根據(jù)最終產(chǎn)品活性物含量確定短碳鏈脂肪酸抽出量，從而決定反應(yīng)終止，當(dāng)最終產(chǎn)品活性物含量要求高時，短碳鏈脂肪酸抽出量大，當(dāng)最終產(chǎn)品活性物含量要求低時，短碳鏈脂肪酸抽出量小，抽出的脂肪酸作為下一釜的部分原料，實現(xiàn)連續(xù)工業(yè)化生產(chǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種羥乙基磺酸鈉脂肪酸酯的制備方法，其特征在于a、所述的椰子油酸是經(jīng)過加氫、脫除部分輕組分處理的椰子油酸，其具體指標(biāo)是熔點2349°C、酸值269-278 mgKOH/g、碘值≤5 gl2/100g、辛酸≥6. 5%、癸酸≥6%、十二酸≥46. 5%、辛酸與癸酸總含量為13 15%、水分含量≤0. 2% ；b、所述的硬脂酸是植物型硬脂酸，其具體指標(biāo)是酸值205-210mgKOH/g、碘值< 0. 5gl2/100g、十六酸含量為40-53%、十八酸含量為42巧4%、十六碳以下的脂肪酸含量≤5%、十七酸≤4%、二十碳以上的脂肪酸含量≤2%；c、所述的羥乙基磺酸鈉是57%的羥乙基磺酸鈉水溶液，其具體指標(biāo)是外觀常溫下透明液體無可見雜質(zhì)、活化物含量56 58%、顏色(APHA)≤ 30、pH ≤ 11、氯化鈉≤0. 3%、乙二醇含量≤0. 5%、羥乙基磺酸酯≤ 0. 75%、水40 44%。
全文摘要
本發(fā)明涉及用脂肪酸、羥乙基磺酸鈉合成酯類的制備方法，特別是涉及一種羥乙基磺酸鈉脂肪酸酯的制備方法。本發(fā)明采用椰子油酸(處理過)、硬脂酸、羥乙基磺酸鈉、催化劑(ZnO)經(jīng)過酯化反應(yīng)、減壓操作二次加入硬脂酸，即可制得活性物含量在65-77%的羥乙基磺酸鈉脂肪酸酯產(chǎn)品，在顏色、氣味、碳數(shù)分布方面使產(chǎn)品更好的應(yīng)用于制皂、洗面奶、沐浴露、洗發(fā)水等洗護用品中。
文檔編號C07C309/12GK102584642SQ20111000639
公開日2012年7月18日 申請日期2011年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月13日
發(fā)明者蘇建國 申請人:吉林伊捷思化學(xué)有限公司