有机硅改性地沟油制备的二酯季铵盐柔软剂及生产方法

摘要

有机硅改性地沟油制备的二酯季铵盐柔软剂及生产方法，在过滤分水的地沟油中，加入强酸性催化剂和异丙醇进行酯化，得到异丙酯化油脂；在异丙酯化油脂中加入弱酸型阳离子交换树脂和阴离子交换树脂进行净化处理；在经过净化处理的异丙酯化油脂中，加入含氢硅油和氯铂酸异丙醇溶液，得到有机硅改性异丙酯化油脂；在有机硅改性异丙酯化油脂中加入三乙醇胺和硫酸二乙酯，得到深黄色油状二酯季铵盐柔软剂。本发明的有益效果：1、将地沟油变废为宝，拓展了生产柔软剂原料的新领域。2、地沟油进行硅氢加成改性，可以大大提高油脂衍生物的性能。3、产品生产成本不高，适用范围广，具有良好的稳定性。

说明书

【技术领域】本发明涉及化工领域，具体地说是一种有机硅改性地沟油制备的二酯季铵盐柔软剂及生产方法。 

【背景技术】柔软剂是一类能改变纤维的动、静摩擦系数的化学物质，是一类能够赋予产品良好手感及使用性能的重要精细化工产品，被广泛应用于造纸、纺织和日化等行业。脂肪酸类衍生物作为柔软剂使用的时间较长，最早使用的脂肪烃季铵盐因在环境中难以代谢而被禁用；其后的可生物降解类脂肪酸衍生物，咪唑啉、氨基酰胺和酯季铵盐的发展速度较快，此类产品主要以饱和脂肪酸或者甘油酯，如硬脂酸、棕榈酸或棕榈油及氢化牛油为原料进行制备，虽具有饱满的手感，但是水可分散性较差，使用时需要在很高的温度下化料，且在工作液中不稳定，容易产生破乳现象；饱和脂肪酸近年来在食品和生物柴油中的需求量大增，价格上涨较快，致使生产成本也大大提高；生产柔软剂的另一重要原料是多胺类化合物和醇胺类化合物，都是在高温下易氧化变质的热敏性物质，而生产过程中适当降低反应温度有利于提高柔软剂的质量；甲酯化脂肪酸虽然可以在远低于一般脂肪酸为原料所需的温度下进行柔软剂的生产，但其油脂在甲醇中的溶解度较小，需要用到的甲醇量较大，而甲醇的毒性大、沸点低，对于工作过程的控制要求较高，因此也不是最佳原料；有机硅柔软剂具有极好的柔软平滑性能，被称为超级柔软剂，但其价格昂贵，成本较高；二酯季铵盐是近年研究较多的一类脂肪酸柔软剂，具有良好的手感与抗黄变性能，但是其货架期非常短暂，使用过程中也比较容易破乳而出现分层变质。 

地沟油是城市下水道里流淌的垃圾，人们谈油色变是因为它对环境造成严重污染，甚至被不法商贩收集、加工提炼成食用油进入餐饮市场。为了改变现状，人们开始研究如何将地沟油变废为宝。现有技术中有利用地沟油生产生物柴油、制备选矿药剂、生产乙醇和沼气等，但没有发现运用地沟油加工生产柔软的事例。 

【发明内容】本发明针对上述柔软剂在制备和使用过程中存在的问题，提供一种有机硅改性地沟油制备的二酯季铵盐柔软剂及生产方法。 

这种有机硅改性地沟油制备的二酯季铵盐柔软剂，其特征是，在过滤分水的地沟油中，加入强酸性催化剂和异丙醇进行酯化，再加入碳酸钠中和，得到异丙酯化油脂；在异丙酯化油脂中加入弱酸型阳离子交换树脂，再加入阴离子交换树脂进行净化处理；在经过净化处理的异丙酯化油脂中，加入含氢量大于0.01%的含氢硅油和氯铂酸含量为1%的氯铂酸异丙醇溶液，得到有机硅改性异丙酯化油脂；在有机硅改性异丙酯化油脂中加入三乙醇胺，再均匀滴加硫酸二乙酯，得到深黄色油状二酯季铵盐柔软剂。 

所述强酸性催化剂选用固体强酸或液体强酸，用量为地沟油原料重量的0.05%-2%。 

所述固体强酸为甲苯磺酸或氨基磺酸，液体强酸为浓硫酸或三氟甲磺酸。 

所述异丙醇的用量为过滤分水后油脂用量的20%-40%。 

所述碳酸钠的用量为过滤分水后油脂用量的0.05%-2%。 

所述弱酸型阳离子交换树脂的用量为酯化油脂用量的0.1%-2%。 

所述阴离子交换树脂的用量为酯化油脂用量的0.1%-2%。 

所述三乙醇胺的用量为改性后油脂用量的5%-20%。 

所述硫酸二乙酯的用量为改性后油脂用量的5%-20%。 

有机硅改性地沟油制备二酯季铵盐柔软剂的生产方法，其特征是，生产过程为以下步骤： 

一、地沟油过滤分水

取地沟油原料重量5%-30%的硅藻土，加入原料地沟油中，搅拌3小时后过滤；将过滤液静置8-12小时，分去下层浊液，保留上层油脂；

二、异丙醇进行酯化

在保留的油脂中加入强酸性催化剂和异丙醇，加热到80度反应2小时，加入碳酸钠中和，过滤除去固体物质；在过滤后的油脂中再次加入强酸性催化剂和异丙醇，加热到80度反应2小时，加入碳酸钠中和，过滤除去固体物质，得到异丙酯化油脂；

三、净化处理

在异丙酯化油脂中加入弱酸型阳离子交换树脂，搅拌1小时后过滤；而后分批加入阴离子交换树脂，搅拌1-2小时，测定pH为中性时，过滤去除树脂；

四、硅氢化改性

在经过净化处理的异丙酯化油脂中，加入含氢量大于0.01%的含氢硅油，氯铂酸含量为1%的氯铂酸异丙醇溶液，温度升至100度反应4小时，得到有机硅改性异丙酯化油脂；

五、三乙醇胺反应并进行季铵化

在有机硅改性异丙酯化油脂中加入三乙醇胺，真空下升温到120度反应4小时，将温度降至90度，2小时内均匀滴加硫酸二乙酯，继续保温2小时结束反应，得到深黄色油状二酯季铵盐柔软剂。

本发明的有益效果：1、将地沟油变废为宝，拓展了生产柔软剂原料的新领域。2、地沟油中以不饱和脂肪酸为主，经清除处理影响催化剂性能的物质，进行硅氢加成改性，可以大大提高油脂衍生物的性能。3、采用异丙醇代替甲醇，能够更好的对地沟油进行酯化。4、产品生产成本不高，适用范围广，具有良好的稳定性。5、有机硅改性油脂生产的二酯季铵盐，不仅具有良好的手感，其耐水解性能和水中的分散性能明显提高，抗黄变性能、产品的货架期和易使用性也得到明显提升。 

【具体实施方式】下面结合具体的实施方式阐述本发明的制作过程。 

实施例1： 

一、地沟油过滤分水

在100kg原料地沟油中加入10kg硅藻土，搅拌3小时后过滤；将过滤液静置8小时，分去下层浊液，保留上层油脂,称得上层油脂重量为82kg；

二、异丙醇进行酯化

在保留的油脂中加入80g浓硫酸和10kg异丙醇，加热到80度反应2小时，加入90g碳酸钠中和浓硫酸，过滤除去固体物质；在过滤后的油脂中再次加入80g浓硫酸和10kg异丙醇，加热到80度反应2小时，加入90g碳酸钠中和浓硫酸，过滤除去固体物质，得到异丙酯化油脂91.7kg；

三、净化处理

在异丙酯化油脂中加入JK110弱酸型阳离子交换树脂1kg，搅拌1小时后过滤；而后分批加入500g阴离子交换树脂400，搅拌1小时，测定pH为中性时，过滤去除树脂；

四、硅氢化改性

在经过净化处理的异丙酯化油脂中，加入100kg含氢量0.3%的含氢硅油，500g氯铂酸含量为1%的氯铂酸异丙醇溶液，温度升至100度反应4小时，得到有机硅改性异丙酯化油脂；

五、三乙醇胺反应并进行季铵化

在有机硅改性异丙酯化油脂中加入25kg三乙醇胺，真空下升温到120度反应4小时，将温度降至90度，2小时内均匀滴加25kg硫酸二乙酯，继续保温2小时结束反应，得到深黄色油状二酯季铵盐柔软剂。

实施例2： 

一、地沟油过滤分水

在100kg原料地沟油中加入5kg硅藻土，搅拌3小时后过滤；将过滤液静置10小时，分去下层浊液，保留上层油脂,称得上层油脂重量为87kg；

二、异丙醇进行酯化

在保留的油脂中加入80g浓硫酸和10kg异丙醇，加热到80度反应2小时，加入90g碳酸钠中和浓硫酸，过滤除去固体物质；在过滤后的油脂中再次加入80g浓硫酸和10kg异丙醇，加热到80度反应2小时，加入90g碳酸钠中和浓硫酸，过滤除去固体物质，得到异丙酯化油脂95.4kg；

三、净化处理

在异丙酯化油脂中加入JK110弱酸型阳离子交换树脂1kg，搅拌1小时后过滤；而后分批加入550g阴离子交换树脂400，搅拌1.5小时，测定pH为中性时，过滤去除树脂；

四、硅氢化改性

在经过净化处理的异丙酯化油脂中，加入100kg含氢量0.3%的含氢硅油，500g氯铂酸含量为1%的氯铂酸异丙醇溶液，温度升至100度反应4小时，得到有机硅改性异丙酯化油脂；

五、三乙醇胺反应并进行季铵化

在有机硅改性异丙酯化油脂中加入25kg三乙醇胺，真空下升温到120度反应4小时，将温度降至90度，2小时内均匀滴加25kg硫酸二乙酯，继续保温2小时结束反应，得到深黄色油状二酯季铵盐柔软剂。

实施例3： 

一、地沟油过滤分水

在100kg原料地沟油中加入20kg硅藻土，搅拌3小时后过滤；将过滤液静置12小时，分去下层浊液，保留上层油脂,称得上层油脂重量为78.7kg；

二、异丙醇进行酯化

在保留的油脂中加入80g浓硫酸和10kg异丙醇，加热到80度反应2小时，加入90g碳酸钠中和浓硫酸，过滤除去固体物质；在过滤后的油脂中再次加入80g浓硫酸和10kg异丙醇，加热到80度反应2小时，加入90g碳酸钠中和浓硫酸，过滤除去固体物质，得到异丙酯化油脂82.4kg；

三、净化处理

在异丙酯化油脂中加入JK110弱酸型阳离子交换树脂1kg，搅拌1小时后过滤；而后分批加入600g阴离子交换树脂400，搅拌2小时，测定pH为中性时，过滤去除树脂；

四、硅氢化改性

在经过净化处理的异丙酯化油脂中，加入100kg含氢量0.3%的含氢硅油，500g氯铂酸含量为1%的氯铂酸异丙醇溶液，温度升至100度反应4小时，得到有机硅改性异丙酯化油脂；

五、三乙醇胺反应并进行季铵化

在有机硅改性异丙酯化油脂中加入25kg三乙醇胺，真空下升温到120度反应4小时，将温度降至90度，2小时内均匀滴加25kg硫酸二乙酯，继续保温2小时结束反应，得到深黄色油状二酯季铵盐柔软剂。

实施例4： 

一、地沟油过滤分水

在100kg原料地沟油中加入10kg硅藻土，搅拌3小时后过滤；将过滤液静置10小时，分去下层浊液，保留上层油脂,称得上层油脂重量为82kg；

二、异丙醇进行酯化

在保留的油脂中加入80g浓硫酸和10kg异丙醇，加热到80度反应2小时，加入90g碳酸钠中和浓硫酸，过滤除去固体物质；在过滤后的油脂中再次加入80g浓硫酸和10kg异丙醇，加热到80度反应2小时，加入90g碳酸钠中和浓硫酸，过滤除去固体物质，得到异丙酯化油脂91.7kg；

三、净化处理

在异丙酯化油脂中加入JK110弱酸型阳离子交换树脂2kg，搅拌1小时后过滤；而后分批加入1000g阴离子交换树脂400，搅拌2小时，测定pH为中性时，过滤去除树脂；

四、硅氢化改性

在经过净化处理的异丙酯化油脂中，加入100kg含氢量0.3%的含氢硅油，500g氯铂酸含量为1%的氯铂酸异丙醇溶液，温度升至100度反应4小时，得到有机硅改性异丙酯化油脂；

五、三乙醇胺反应并进行季铵化

在有机硅改性异丙酯化油脂中加入25kg三乙醇胺，真空下升温到120度反应4小时，将温度降至90度，2小时内均匀滴加25kg硫酸二乙酯，继续保温2小时结束反应，得到深黄色油状二酯季铵盐柔软剂。

实施例5： 

一、地沟油过滤分水

在100kg原料地沟油中加入10kg硅藻土，搅拌3小时后过滤；将过滤液静置12小时，分去下层浊液，保留上层油脂,称得上层油脂重量为82kg；

二、异丙醇进行酯化

在保留的油脂中加入80g浓硫酸和10kg异丙醇，加热到80度反应2小时，加入90g碳酸钠中和浓硫酸，过滤除去固体物质；在过滤后的油脂中再次加入80g浓硫酸和10kg异丙醇，加热到80度反应2小时，加入90g碳酸钠中和浓硫酸，过滤除去固体物质，得到异丙酯化油脂91.7kg；

三、净化处理

在异丙酯化油脂中加入JK110弱酸型阳离子交换树脂1kg，搅拌1小时后过滤；而后分批加入1200g阴离子交换树脂400，搅拌2小时，测定pH为中性时，过滤去除树脂；

四、硅氢化改性

在经过净化处理的异丙酯化油脂中，加入300kg含氢量0.3%的含氢硅油，1500g氯铂酸含量为1%的氯铂酸异丙醇溶液，温度升至100度反应4小时，得到有机硅改性异丙酯化油脂；

五、三乙醇胺反应并进行季铵化

在有机硅改性异丙酯化油脂中加入25kg三乙醇胺，真空下升温到120度反应4小时，将温度降至90度，2小时内均匀滴加25kg硫酸二乙酯，继续保温2小时结束反应，得到深黄色油状二酯季铵盐柔软剂。

本发明柔软剂可以广泛应用于纺织、造纸、日化等领域，与同类产品相比，具有水可分散性强，稳定性好、柔软性高等特点，其成本远远低于纯硅油柔软剂，目前国内尚无通过改性地沟油制备的柔软剂。 

  取实施例1到实施例5的样品进行柔软性测试，选择市售二酯季铵盐WE-15作为对照。将各样品溶于水中得到0.2%的测试溶液，结果见下表： 

手感由五人评价。符号的含义如下：

-：初始值；+/-：手感略有改善；+：手感明显改善；++：手感显著改善；

+++：手感极显著改善。

取实施例1到实施例5的样品进行稳定性测试，将上述样品制成10%工作液，放置二周观察有无分层或沉淀产生，结果见下表： 

 

稳定性评价实例1实例2实例3实例4实例5WE-15 分层-----+ 沉淀------        

符号含义为：+：有此现象         -：无此现象。