一种棕榈油脂肪酸铝制备方法及应用

技术领域

本发明涉及化工产品生产技术领域，具体涉及一种棕榈油脂肪酸铝制备方法及应用。

背景技术

棕榈油，一种热带木本植物油，是目前世界上生产量、消费量和国际贸易量最大的植物油品种，与大豆油、菜籽油并称为“世界三大植物油”，拥有超过五千年的食用历史。

棕榈油由油棕树上的棕榈果压榨而成，果肉和果仁分别产出棕榈油和棕榈仁油，传统概念上所言的棕榈油只包含前者。棕榈油经过精炼分提，可以得到不同熔点的产品，分别在餐饮业、食品工业和油脂化工业拥有广泛的用途。东南亚和非洲作为棕榈油的主要出产区，产量约占世界棕榈油总产量的88%，印度尼西亚、马来西亚和尼日利亚是世界前三大生产国。目前，中国已经成为全球第一大棕榈油进口国，棕榈油消费量每年约为600万吨，占市场总量的20%。

而棕榈油脂肪酸铝作为棕榈油的一种衍生产品，广泛应用于润滑剂、防水纤维或纸张及皮革的涂料、膨胀剂领域。但是现有技术生产在制备棕榈油脂肪酸铝时，不仅得率和纯度均相对较低，而且其制备的效率也有待提高。

因此，本发明提供一种棕榈油脂肪酸铝制备方法及应用，用于解决上述所提出的技术问题。

发明内容

针对背景技术中所提出的技术问题，本发明提供了一种棕榈油脂肪酸铝制备方法及应用，相比较于对比例提供的制备棕榈油脂肪酸铝的方法，本发明制备的棕榈油脂肪酸铝不仅具有更高的得率和纯度，而且皂化反应的速率也更快。表明通过本发明制备的棕榈油脂肪酸铝具有更广阔的市场前景，更适宜推广。

技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种棕榈油脂肪酸铝的制备方法，包括以下步骤：

S1、准确称取适量的棕榈油后将之加入反应釜内；然后向反应釜中加入适量的乙醇溶液和催化剂，再通过调节反应釜的温度使釜内棕榈油、乙醇溶液和催化剂形成的混合物料的温度升至40～50℃，同时对其进行超声分散处理3～5min；分散完毕后，反应釜内所得记为混合组分；

S2、将适量的氢氧化钠碱液缓慢加入至反应釜内的混合组分中，同时对其进行超声分散处理；然后将反应釜内的温度升至95～105℃，反应时间为52～66min；使棕榈油在碱液的条件下完全发生皂化反应而生成脂肪酸钠；

S3、采用饱和食盐水对反应釜内的混合液进行洗涤处理，然后再将饱和食盐水与洗涤后的皂相混合均匀，采用逆流洗涤的方式对皂相洗涤2～3次；得到脂肪酸钠产品；

S4、将脂肪酸钠加入到反应釜中，然后向反应釜内添加适量的去离子水对脂肪酸钠进行稀释，升高反应釜的温度至40～50℃，并以60～180r/min的速度对反应釜内的混合物料机械搅拌3～5min；待搅拌完毕后，向反应釜中加入适量的可溶性铝盐溶液，再将反应釜内的温度升至60～70℃，并在此温度下，保温搅拌反应40～55min；反应完毕后，将反应釜内得到棕榈油脂肪酸铝粗产品保存，备用；

S5、对反应釜内的棕榈油脂肪酸铝粗产品进行抽滤处理，然后再将其置于恒温干燥箱中，进行干燥处理；最后将其粉碎，即得棕榈油脂肪酸铝产品。

更进一步地，所述S1中所用乙醇溶液的浓度为70～85%，且所述乙醇溶液的使用量为棕榈油的1.2～1.5倍。

更进一步地，所述步骤S1中催化剂选用聚乙二醇，且所述催化剂的用量为棕榈油质量的1.8～2.5%。

更进一步地，所述步骤S1中超声分散的频率为28～35kHz，超声分散的功率为500～700W。

更进一步地，所述步骤S2中超碱量为3.5～4.5%，且反应釜内的水油比为3～4:1。

更进一步地，所述步骤S2中超声分散的频率为20～28kHz，且超声分散的时间为5～10min。

更进一步地，所述步骤S3中，在洗涤过程时要使得盐水与皂相混合后形成皂基相与废液相。

更进一步地，所述步骤S4中，去离子水的加入量为脂肪酸钠质量的6～8倍。

更进一步地，所述步骤S4中，所用可溶性铝盐溶液选用硫酸铝、硝酸铝中的任意一种，且所述超盐量为13.2～14.5%。

本发明所制备的棕榈油脂肪酸铝能运用于润滑剂、防水纤维或纸张及皮革的涂料、膨胀剂领域。

有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：

本发明通过对棕榈油、乙醇溶液和催化剂三者形成的混合液相进行超声分散处理，使得催化剂与棕榈油能均匀分散至乙醇溶液中，而后再将氢氧化钠溶液加入且混合液相中时，同样对其进行超声分散处理，使得各物质能均匀分散至乙醇溶液中，而由于催化剂聚乙二醇分子内空腔结构的存在，使其能与反应物分子之间相互缔合而形成氢键和范德华力。从而形成包络状的超分子结构，并将客体分子带入另一相中并释放，使得两相之间反应能够顺利且快速地发生，从而提高了皂化反应的速率（相比较于对比例皂化反应需要1.5～2h，本发明只需要52～66min）。再者，本发明采用饱和食盐水配合逆流洗涤的方式对所制备的脂肪酸钠进行洗涤，不仅有效地提高了所制备的脂肪酸钠的纯度，也有效地减小了其夹杂的副产物的含量，保证高效制备棕榈油脂肪酸铝的同时，也减小了副产物的生成（因副产物的纯在会减小两反应物之间发生有效碰撞的几率），从而也提高了所制备的棕榈油脂肪酸铝的纯度。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

一种棕榈油脂肪酸铝的制备方法，包括以下步骤：

S1、准确称取适量的棕榈油后将之加入反应釜内；然后向反应釜中加入适量的乙醇溶液和催化剂，再通过调节反应釜的温度使釜内棕榈油、乙醇溶液和催化剂形成的混合物料的温度升至40℃，同时对其进行超声分散处理3min；分散完毕后，反应釜内所得记为混合组分；

S2、将适量的氢氧化钠碱液缓慢加入至反应釜内的混合组分中，同时对其进行超声分散处理；然后将反应釜内的温度升至95℃，反应时间为52min；使棕榈油在碱液的条件下完全发生皂化反应而生成脂肪酸钠；

S3、采用饱和食盐水对反应釜内的混合液进行洗涤处理，然后再将饱和食盐水与洗涤后的皂相混合均匀，采用逆流洗涤的方式对皂相洗涤2次；得到脂肪酸钠产品；

S4、将脂肪酸钠加入到反应釜中，然后向反应釜内添加适量的去离子水对脂肪酸钠进行稀释，升高反应釜的温度至40℃，并以60r/min的速度对反应釜内的混合物料机械搅拌3min；待搅拌完毕后，向反应釜中加入适量的可溶性铝盐溶液，再将反应釜内的温度升至60℃，并在此温度下，保温搅拌反应40min；反应完毕后，将反应釜内得到棕榈油脂肪酸铝粗产品保存，备用；

S5、对反应釜内的棕榈油脂肪酸铝粗产品进行抽滤处理，然后再将其置于恒温干燥箱中，进行干燥处理；最后将其粉碎，即得棕榈油脂肪酸铝产品。

S1中所用乙醇溶液的浓度为70%，且乙醇溶液的使用量为棕榈油的1.2倍。

步骤S1中催化剂选用聚乙二醇，且催化剂的用量为棕榈油质量的1.8%。

步骤S1中超声分散的频率为28kHz，超声分散的功率为500W。

步骤S2中超碱量为3.5%，且反应釜内的水油比为3:1。

步骤S2中超声分散的频率为20kHz，且超声分散的时间为5min。

步骤S3中，在洗涤过程时要使得盐水与皂相混合后形成皂基相与废液相。

步骤S4中，去离子水的加入量为脂肪酸钠质量的6倍。

步骤S4中，所用可溶性铝盐溶液选用硫酸铝，且超盐量为13.2%。

本发明所制备的棕榈油脂肪酸铝能运用于润滑剂、防水纤维或纸张及皮革的涂料、膨胀剂领域。

实施例2

一种棕榈油脂肪酸铝的制备方法，包括以下步骤：

S1、准确称取适量的棕榈油后将之加入反应釜内；然后向反应釜中加入适量的乙醇溶液和催化剂，再通过调节反应釜的温度使釜内棕榈油、乙醇溶液和催化剂形成的混合物料的温度升至450℃，同时对其进行超声分散处理3～5min；分散完毕后，反应釜内所得记为混合组分；

S2、将适量的氢氧化钠碱液缓慢加入至反应釜内的混合组分中，同时对其进行超声分散处理；然后将反应釜内的温度升至100℃，反应时间为58min；使棕榈油在碱液的条件下完全发生皂化反应而生成脂肪酸钠；

S3、采用饱和食盐水对反应釜内的混合液进行洗涤处理，然后再将饱和食盐水与洗涤后的皂相混合均匀，采用逆流洗涤的方式对皂相洗涤2次；得到脂肪酸钠产品；

S4、将脂肪酸钠加入到反应釜中，然后向反应釜内添加适量的去离子水对脂肪酸钠进行稀释，升高反应釜的温度至45℃，并以120r/min的速度对反应釜内的混合物料机械搅拌4min；待搅拌完毕后，向反应釜中加入适量的可溶性铝盐溶液，再将反应釜内的温度升至65℃，并在此温度下，保温搅拌反应50min；反应完毕后，将反应釜内得到棕榈油脂肪酸铝粗产品保存，备用；

S5、对反应釜内的棕榈油脂肪酸铝粗产品进行抽滤处理，然后再将其置于恒温干燥箱中，进行干燥处理；最后将其粉碎，即得棕榈油脂肪酸铝产品。

S1中所用乙醇溶液的浓度为80%，且乙醇溶液的使用量为棕榈油的1.4倍。

步骤S1中催化剂选用聚乙二醇，且催化剂的用量为棕榈油质量的2.0%。

步骤S1中超声分散的频率为32kHz，超声分散的功率为600W。

步骤S2中超碱量为4.0%，且反应釜内的水油比为3.5:1。

步骤S2中超声分散的频率为25kHz，且超声分散的时间为8min。

步骤S3中，在洗涤过程时要使得盐水与皂相混合后形成皂基相与废液相。

步骤S4中，去离子水的加入量为脂肪酸钠质量的7倍。

步骤S4中，所用可溶性铝盐溶液选用硝酸铝，且超盐量为14.0%。

本发明所制备的棕榈油脂肪酸铝能运用于润滑剂、防水纤维或纸张及皮革的涂料、膨胀剂领域。

实施例3

一种棕榈油脂肪酸铝的制备方法，包括以下步骤：

S1、准确称取适量的棕榈油后将之加入反应釜内；然后向反应釜中加入适量的乙醇溶液和催化剂，再通过调节反应釜的温度使釜内棕榈油、乙醇溶液和催化剂形成的混合物料的温度升至50℃，同时对其进行超声分散处理5min；分散完毕后，反应釜内所得记为混合组分；

S2、将适量的氢氧化钠碱液缓慢加入至反应釜内的混合组分中，同时对其进行超声分散处理；然后将反应釜内的温度升至105℃，反应时间为66min；使棕榈油在碱液的条件下完全发生皂化反应而生成脂肪酸钠；

S3、采用饱和食盐水对反应釜内的混合液进行洗涤处理，然后再将饱和食盐水与洗涤后的皂相混合均匀，采用逆流洗涤的方式对皂相洗涤3次；得到脂肪酸钠产品；

S4、将脂肪酸钠加入到反应釜中，然后向反应釜内添加适量的去离子水对脂肪酸钠进行稀释，升高反应釜的温度至50℃，并以180r/min的速度对反应釜内的混合物料机械搅拌5min；待搅拌完毕后，向反应釜中加入适量的可溶性铝盐溶液，再将反应釜内的温度升至70℃，并在此温度下，保温搅拌反应55min；反应完毕后，将反应釜内得到棕榈油脂肪酸铝粗产品保存，备用；

S5、对反应釜内的棕榈油脂肪酸铝粗产品进行抽滤处理，然后再将其置于恒温干燥箱中，进行干燥处理；最后将其粉碎，即得棕榈油脂肪酸铝产品。

S1中所用乙醇溶液的浓度为85%，且乙醇溶液的使用量为棕榈油的1.5倍。

步骤S1中催化剂选用聚乙二醇，且催化剂的用量为棕榈油质量的2.5%。

步骤S1中超声分散的频率为35kHz，超声分散的功率为700W。

步骤S2中超碱量为4.5%，且反应釜内的水油比为4:1。

步骤S2中超声分散的频率为28kHz，且超声分散的时间为10min。

步骤S3中，在洗涤过程时要使得盐水与皂相混合后形成皂基相与废液相。

步骤S4中，去离子水的加入量为脂肪酸钠质量的8倍。

步骤S4中，所用可溶性铝盐溶液选用硫酸铝，且超盐量为14.5%。

本发明所制备的棕榈油脂肪酸铝能运用于润滑剂、防水纤维或纸张及皮革的涂料、膨胀剂领域。

性能测试

对比例：依据扬州大学学报第32卷第4期发表的名为《棕榈油脂肪酸钙制备工艺优化研究》的文章制备的棕榈油脂肪酸铝（未使用聚乙二醇作为催化剂及逆流洗涤的工艺）；

实施例：本发明实施例1～3提供的技术方案所制备的棕榈油脂肪酸铝；

分别对通过对比例制备的棕榈油脂肪酸铝和实施例1～3制备的棕榈油脂肪酸铝（记作实施例1～3）的得率及纯度进行测定，所得测试结果记录于下表：

由上表中的相关数据可知，相比较于对比例提供的制备棕榈油脂肪酸铝的方法，本发明制备的棕榈油脂肪酸铝不仅具有更高的得率和纯度，而且皂化反应的速率也更快。表明通过本发明制备的棕榈油脂肪酸铝具有更广阔的市场前景，更适宜推广。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。