一种新型两性合成植物油加脂剂及制备方法

摘要

一种新型两性合成植物油加脂剂及制备方法，该新型两性合成植物油加脂剂的制备方法，包括以下步骤：（1）酯化反应；（2）醚化反应；（3）季铵化反应。本发明的有益效果是：制备的两性合成植物油加脂剂1:9乳液24小时不分层，具有较好的贮存稳定性，经两性合成植物油加脂剂处理后，坯革的柔软度和手感得到明显地提升，染色加深，具有优异的渗透、加脂与结合效果。

说明书

技术领域

本发明涉及皮革加脂工艺领域，尤其是一种新型两性合成植物油加脂剂及制备方法。

背景技术

制革加工过程是由10-15个物理/机械单元操作，28-32个化工单元操作构成。其中，加脂是一个十分重要的工序，可赋予坯革较好的柔软性、丰满性，增加坯革的疏水性及其它特殊性能，提高皮革产品的附加价值，加脂剂按其表面活性基团所带电荷的不同，分为阴离子加脂剂、阳离子加脂剂、两性加脂剂和非离子加脂剂；目前，报道的加脂剂均为阴离子材料，在使用过程中易与阴离子染料产生竞争反应，造成“败色”问题，两性加脂剂既带有阳离子基团，又带有阴离子基团，具有较好的耐电解质、耐硬水、乳化分散性及配伍性能，能使鞣剂、油脂和染料得到很好的分散和乳化，均匀地向革内渗透，所以，两性加脂剂能显著增加坯革的柔软性、丰满性及弹性，增加染色的均匀度与鲜艳度，同时两性加脂剂具有低毒性、生物降解性好等特点，符合绿色生态皮革的发展要求，受到皮革生产者与消费者的亲睐，具有极大的发展潜力，吕生华等人以饱和脂肪酸、乙二胺和丙烯酸为原料，制得N-酰胺基乙二胺-β-氨基丙酸型两性加脂剂，加脂应用实验表明，所得产品具有良好的渗透、加脂和助染性能[吕生华，孙根行，俞从正，中国皮革，2003，13(32)]；郑顺姬等人用高级脂肪酸与二乙醇胺在无机催化条件下，合成制得脂肪酸-2-(羟乙基氨基)乙酯，再经磷酸化和中和反应制得中间体，与乙酰化羊毛脂、氯化石蜡、液体石蜡及水复配后制得磷酸酯盐型两性皮革加脂剂；研究表明，两性加脂剂对酸、碱、盐溶液稳定，且加脂后坯革柔软丰满，上染率高且颜色饱满，染色加脂后的废液清亮[郑顺姬，强西怀，中国皮革，2006，5(35)]；赵永丽等人以蓖麻油为原料经过酯交换反应、硫酸化反应和季铵化反应，制得季铵型两性加脂剂；应用结果表明，所得产品具有良好的渗透、加脂、结合性能[赵永丽，丁秀云，崔元臣，中国皮革，2005，21(34)]，目前，对两性离子型加脂剂的开发与应用，国外已经发展迅速，而国内才刚刚起步，品种很少，研究开发应用性能良好的两性加脂剂非常重要。

发明内容

本发明提供了一种新型两性合成植物油加脂剂及其制备方法，该两性加脂剂制备工艺简单，具有优异的固油、固色性能，符合绿色生态皮革的发展要求。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种新型两性合成植物油加脂剂及制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1) 酯化反应：将脂肪酸、三乙醇胺按照摩尔质量比1:1.0~1.10加入反应釜中，搅拌均匀，通入氮气，然后加入对甲苯磺酸，对甲苯磺酸用量占脂肪酸重量的0.3%~0.8%，升温至110℃~150℃，反应3~6小时，得到中间体Ⅰ，反应过程中一直通入氮气保护；

(2) 醚化反应：将上述中间体Ⅰ降温至50℃~60℃，加入2%氟化硼乙醚溶液，搅拌均匀，在搅拌下加入计量摩尔质量的醚化剂，中间体Ⅰ与醚化剂的摩尔质量比为1:1.0~1.10，反应2~4 小时，得到中间体Ⅱ；

(3) 季铵化反应：将中间体Ⅱ加入反应釜中，加入一定量的异丙醇作溶剂，升温至80℃~100℃，滴加入季铵化试剂，中间体Ⅱ与季铵化试剂摩尔质量比为1:1.0~1.10，当活性物含量达到90%时，结束反应，降温至50℃，加入一定量的NaOH溶液调pH至6~8，得到新型两性合成植物油加脂剂。

以上方案步骤(1)中的脂肪酸是月桂酸、硬脂酸、棕榈酸、椰子油酸、油酸的一种。

以上方案步骤(2)中的醚化剂是环氧丙酸。

以上方案步骤(3)中的季铵化试剂是硫酸二甲酯、氯化苄的一种。

本发明的化学反应机理如下：(季铵化反应中，以硫酸二甲酯为季铵化试剂为例)

第一步：酯化反应

第二步：醚化反应

第三步：季铵化反应

本发明的有益效果是：本发明制备的两性合成植物油加脂剂1:9乳液24小时不分层，具有较好的贮存稳定性，经两性合成植物油加脂剂处理后，坯革的柔软度和手感得到明显地提升，染色加深。综上所述，本发明的两性合成植物油加脂剂具有优异的渗透、加脂与结合效果。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1：

（1）将200 g硬脂酸、110.13 g三乙醇胺加入1000 mL三口瓶中，搅拌均匀，通入氮气，然后加入1 g对甲苯磺酸，升温至140℃，反应4小时，得到中间体Ⅰ，反应过程中一直通入氮气保护；

（2）将上述中间体Ⅰ降温至55℃，加入2%氟化硼乙醚溶液，搅拌均匀，在搅拌下加入65 g醚化剂环氧丙酸，反应2小时，得到中间体Ⅱ；

（3）向中间体Ⅱ加入50 g异丙醇作溶剂，升温至80℃，滴加入93.1 g季铵化试剂硫酸二甲酯，当活性物含量达到90%时，结束反应，降温至50℃，加入一定量的NaOH溶液调pH至6~8，得到新型两性合成植物油加脂剂。

实施例2：

（1）将200 g硬脂酸、110.13 g三乙醇胺加入1000 mL三口瓶中，搅拌均匀，通入氮气，然后加入1 g对甲苯磺酸，升温至120℃，反应4小时，得到中间体Ⅰ，反应过程中一直通入氮气保护；

（2）将上述中间体Ⅰ降温至55℃，加入2%氟化硼乙醚溶液，搅拌均匀，在搅拌下加入65 g醚化剂环氧丙酸，反应2小时，得到中间体Ⅱ；

（3）向中间体Ⅱ加入50 g异丙醇作溶剂，升温至90℃，滴加入93.1 g季铵化试剂硫酸二甲酯，当活性物含量达到90%时，结束反应，降温至50℃，加入一定量的NaOH溶液调pH至6~8，得到新型两性合成植物油加脂剂。

实施例3：

（1）将200 g棕榈酸、122.18 g三乙醇胺加入1000 mL三口瓶中，搅拌均匀，通入氮气，然后加入1 g对甲苯磺酸，升温至140℃，反应4小时，得到中间体Ⅰ，反应过程中一直通入氮气保护；

（2）将上述中间体Ⅰ降温至55℃，加入2%氟化硼乙醚溶液，搅拌均匀，在搅拌下加入72.12 g醚化剂环氧丙酸，反应2小时，得到中间体Ⅱ；

（3）向中间体Ⅱ加入50 g异丙醇作溶剂，升温至90℃，滴加入103.3 g季铵化试剂硫酸二甲酯，当活性物含量达到90%时，结束反应，降温至50℃，加入一定量的NaOH溶液调pH至6~8，得到新型两性合成植物油加脂剂。

实施例4：

（1）将200 g棕榈酸、122.18 g三乙醇胺加入1000 mL三口瓶中，搅拌均匀，通入氮气，然后加入1 g对甲苯磺酸，升温至140℃，反应4小时，得到中间体Ⅰ，反应过程中一直通入氮气保护；

（2）将上述中间体Ⅰ降温至55℃，加入2%氟化硼乙醚溶液，搅拌均匀，在搅拌下加入72.12 g醚化剂环氧丙酸，反应2小时，得到中间体Ⅱ；

（3）向中间体Ⅱ加入50 g异丙醇作溶剂，升温至90℃，滴加入103.67g季铵化试剂氯化苄，当活性物含量达到90%时，结束反应，降温至50℃，加入一定量的NaOH溶液调pH至6~8，得到新型两性合成植物油加脂剂。

实施例5：

（1）将200 g月桂酸、156.65 g三乙醇胺加入1000 mL三口瓶中，搅拌均匀，通入氮气，然后加入1 g对甲苯磺酸，升温至140℃，反应4小时，得到中间体Ⅰ，反应过程中一直通入氮气保护；

（2）将上述中间体Ⅰ降温至55℃，加入2%氟化硼乙醚溶液，搅拌均匀，在搅拌下加入92.47 g醚化剂环氧丙酸，反应2小时，得到中间体Ⅱ；

（3）向中间体Ⅱ加入50 g异丙醇作溶剂，升温至90℃，滴加入132.44 g季铵化试剂硫酸二甲酯，当活性物含量达到90%时，结束反应，降温至50℃，加入一定量的NaOH溶液调pH至6~8，得到新型两性合成植物油加脂剂。

实施例6：

（1）将200 g椰子油酸、262.41 g三乙醇胺加入1000 mL三口瓶中，搅拌均匀，通入氮气，然后加入1 g对甲苯磺酸，升温至140℃，反应4小时，得到中间体Ⅰ，反应过程中一直通入氮气保护；

（2）将上述中间体Ⅰ降温至55℃，加入2%氟化硼乙醚溶液，搅拌均匀，在搅拌下加入154.9 g醚化剂环氧丙酸，反应2小时，得到中间体Ⅱ；

（3）向中间体Ⅱ加入50 g异丙醇作溶剂，升温至90℃，滴加入221.86 g季铵化试剂硫酸二甲酯，当活性物含量达到90%时，结束反应，降温至50℃，加入一定量的NaOH溶液调pH至6~8，得到新型两性合成植物油加脂剂。

实施例7：

（1）将200 g油酸、110.91 g三乙醇胺加入1000 mL三口瓶中，搅拌均匀，通入氮气，然后加入1 g对甲苯磺酸，升温至140℃，反应4小时，得到中间体Ⅰ，反应过程中一直通入氮气保护；

（2）将上述中间体Ⅰ降温至55℃，加入2%氟化硼乙醚溶液，搅拌均匀，在搅拌下加入65.47 g醚化剂环氧丙酸，反应2小时，得到中间体Ⅱ；

（3）向中间体Ⅱ加入50 g异丙醇作溶剂，升温至90℃，滴加入94.11 g季铵化试剂氯化苄，当活性物含量达到90%时，结束反应，降温至50℃，加入一定量的NaOH溶液调pH至6~8，得到新型两性合成植物油加脂剂。

本发明通过以下应用实例进行考察制备的两性合成植物油加脂剂的加脂效果。

应用工艺：取中和后的牛头层兰湿皮投入转鼓中，投入兰湿皮重量比1%~2%染料、4%~8%阴离子加脂剂和2%~4%新型两性合成植物油加脂剂，转动60分钟，然后加入兰湿皮重量比1%~2%的甲酸调pH至3.8~4.0，水洗出鼓。空白组不加两性合成植物油加脂剂，其它工序相同。结果表明，经两性合成植物油加脂剂处理后，坯革的柔软度和手感得到明显地提升，染色加深。综上所述，本发明的两性合成植物油加脂剂具有优异的渗透、加脂与结合效果。