一种豆渣基固体酸催化合成环氧大豆油的方法

技术领域

本发明涉及一种合成环氧大豆油的方法，特别涉及一种豆渣基固体酸催化合成环氧大豆油的方法。

背景技术

环氧大豆油是一种无毒环保型塑料助剂，具有十分优良的增塑与热稳定作用，广泛应用于塑料、涂料和橡胶等领域。环氧大豆油具有无毒、相容性好、可生物降解和迁移率低等特点，可用于医疗、食品包装、日用品和儿童玩具等对安全性要求较高的领域。目前，工业制备环氧大豆油的方法主要是为过氧羧酸氧化法。该方法以过氧化氢为氧源、甲酸或乙酸为活性氧载体，硫酸或固体酸为催化剂，将大豆油环氧化制备环氧大豆油。高效催化剂的选择是影响环氧大豆油收率与质量的关键因素之一。

豆渣是豆制品加工行业的主要副产物，每年湿豆渣的产量超过2000余万吨，豆渣的主要成分包括：纤维素含量约50～60%，粗蛋白质含量18%～23%，脂肪含量11%～13%。由于新鲜豆渣含水量大、蛋白质含量高，易腐败变质，使大部分豆渣直接被丢弃，造成资源浪费并污染环境。豆渣的资源化利用已成为豆制品加工行业急需解决的共性关键技术问题。因此，将豆渣经炭化、磺化处理后转化成豆渣基固体酸，并用于催化合成环氧大豆油，既为环氧大豆油的合成开发新型固体酸催化剂，也能为豆渣的资源化利用提供一种新的方法。

发明内容

本发明的目的在于为合成环氧大豆油提供廉价的高效固体酸催化剂，并为豆渣的资源化利用提供一种新的方法。

本发明提供了一种豆渣基固体酸催化合成环氧大豆油的方法：以豆渣基固体酸为催化剂，过氧化氢为氧化剂，将大豆油环氧化制备环氧大豆油，所述豆渣基固体酸的制备过程包括步骤：

（1）将豆渣与硫酸加入装有水的反应器中，其中，豆渣与硫酸的质量比为1：1.5～2.5；

（2）在180～210℃反应10～20 h，反应完成后，冷却，将固体物脱水，洗涤至滤液为中性，所得固体经干燥、粉碎后即为豆渣基固体酸。

进一步地，所述豆渣基固体酸与大豆油的质量比为1～6: 100。

进一步地，所述过氧化氢的浓度为20～40%，过氧化氢与大豆油的质量比为0.8～2: 1。

进一步地，所述环氧化反应温度为60～90℃。

进一步地，所述环氧化反应时间为5～8 h。

本发明所涉及的技术方案具有以下优点：（1）豆渣基固体酸催化剂的制备原料为豆制品加工产业的副产物豆渣，成本极其低廉；（2）豆渣基固体酸的表面酸含量较高，能够高效催化环氧大豆油的合成，且产品的环氧值较高；（3）本技术方案既为合成环氧大豆油开发了新型高效固体酸催化剂，也为豆渣的资源化利用提供了一种新的方法。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。对于所属技术领域的技术人员而言，从对本发明的详细说明中，本发明的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。

实施例1：

催化剂的制备：将6 g豆渣和12 g硫酸加入120 mL水中，均匀分散后，转移至反应釜中，在190℃反应10 h。反应完成后，冷却，用水洗至中性，将固体物脱水，洗涤至滤液为中性，所得固体经干燥、粉碎后即为豆渣基固体酸，其表面酸密度达到3.33 mmol/g。

实施例2：

在反应器中加入20 g大豆油和实施例1中制备的0.4 g 豆渣基固体酸催化剂，开启搅拌，升温至70℃，将20 g浓度为30%的过氧化氢逐滴缓慢加入反应体系中，反应6小时。反应结束后，将反应体系静置分层，所得油相经减压蒸馏除水即得环氧大豆油。产品的环氧值按GB/T 1677-2008检测，环氧值为6.30%。

实施例3：

采用与实施例2相同的反应条件与检测方法，仅将催化剂的用量改为0.2g，反应时间改为8小时，产物的环氧值为6.35%。

实施例4：

采用与实施例2相同的反应条件与检测方法，仅将催化剂的用量改为1.2 g，反应时间改为5小时，产物的环氧值为6.51%。

实施例5：

采用与实施例2相同的反应条件与检测方法，仅将过氧化氢改为40 g浓度为20%，反应温度改为90℃，产物的环氧值为6.39%。

实施例6：

采用与实施例2相同的反应条件与检测方法，仅将过氧化氢改为16 g浓度为40%，反应温度改为60℃，产物的环氧值为6.55%。

根据实施例1-6的结果，本发明涉及的豆渣基固体酸的制备过程简单，表面酸密度较高，对合成环氧大豆油的反应具有非常优异的催化性能。以本发明提供的豆渣基固体酸为催化剂，可实现高品质环氧大豆油的清洁、高效合成。

应当理解，本发明虽然已通过以上实施例进行了清楚说明，然而在不背离本发明精神及其实质的情况下，所属技术领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的变化和修正，但这些相应的变化和修正都应属于本发明的权利要求的保护范围。