蓖麻油環氧化反應研究

何欣莉，王　芳，田進梅，夏　燕（北方民族大學化學化工學院，寧夏銀川　750021）

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蓖麻油環氧化反應研究

何欣莉，王芳，田進梅，夏燕
（北方民族大學化學化工學院，寧夏銀川750021）

摘要：蓖麻油為原料，與甲酸、過氧化氫在硫酸催化下，進行蓖麻油的環氧化反應。考察甲酸、過氧化氫、催化劑用量和反應溫度對蓖麻油環氧化的影響，得到較優工藝條件，即反應溫度60℃，甲酸用量25 mL，雙氧水40 mL，濃硫酸4 g時，環氧化得到的產物環氧值較高。

關鍵詞：蓖麻油；環氧蓖麻酸甘油酯；環氧化；綠色潤滑劑

環氧化植物油可以用作易降解型潤滑油[1]、增塑劑[2]、環氧樹脂材料[3]。因此，研究植物油環氧化技術對經濟的可持續發展具有深遠的意義。本研究采用的是非溶劑原位過氧化反應技術，即在植物油中直接加入甲酸、過氧化氫、催化劑硫酸，進行碳碳雙鍵的過氧化反應，研究了反應溫度，甲酸、過氧化氫及硫酸用量對環氧化的影響，采用Hanus法測定其碘值，鹽酸-丙酮法測定其環氧值。

1　實驗部分

1.1環氧蓖麻酸甘油酯的制備

量取蓖麻油100 mL、甲酸25 mL、4 g濃硫酸加入燒瓶，攪拌，30 %過氧化氫20 mL緩慢滴加，滴加完畢升溫至一定溫度保溫8 h。反應物分層得到油層和水層，除去水層，油層先用3 %碳酸鈉溶液洗滌pH介于6～7，然后用蒸餾水洗滌至中性，100℃除去水分，測定碘值、環氧值。實驗條件：甲酸的添加量分別為5 mL，l0 mL，15 mL，20 mL，25 mL，30 mL，35 mL；雙氧水的添加量分別為20 mL、30 mL、40 mL、60 mL、70 mL、80 mL；硫酸添加量分別為2 g，4 g，6 g，8 g，10 g；反應溫度分別為30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃。

1.2產品分析

環氧值按GB/T 1677-2008鹽酸丙酮法測定[4]，碘值按GB/T 5532-1995植物油碘價方法[5]。

2　結果討論

2.1甲酸用量對環氧化反應的影響

反應溫度60℃，30 %過氧化氫60 mL，濃硫酸4 g，甲酸的加入量為5 mL～35 mL，反應時間8 h，結果（見圖1）。

圖1　甲酸用量對環氧化反應的影響

隨著甲酸加入量的增加，碘值先減小后增加，環氧值先增加后減小。由圖1可知，甲酸與蓖麻酸甲酯的摩爾比在1.7是較優的。

2.2雙氧水用量對環氧化反應的影響

反應溫度60℃，甲酸25 mL，濃硫酸4 g，30 %過氧化氫的加入量為20 mL～80 mL，反應時間8 h，結果（見圖2）。

圖2　雙氧水用量對環氧化反應的影響

隨過氧化氫量的增加，碘值逐漸減小而環氧值先是平緩增加然后逐漸減小，因此，過氧化氫加入量存在最優值，從圖2中可知過氧化氫與蓖麻酸甲酯的摩爾比為4.4左右，是較優的。

2.3催化劑用量對環氧化反應的影響

反應溫度60℃，甲酸25 mL，30 %過氧化氫的加入量為60 mL，濃硫酸量為2 g～10 g，反應時間8 h，結果（見圖3）。

隨著硫酸的加入量增加，碘值先迅速減小后緩慢增加，環氧值先迅速增加后減小，硫酸用量在4 g左右較優。

圖3　催化劑用量對環氧化反應的影響

2.4反應溫度對環氧化反應的影響

甲酸25 mL，30 %過氧化氫的加入量為60 mL，濃硫酸加入量為2 g～10 g，反應時間8 h，反應溫度30℃～80℃，結果（見圖4）。

圖4　反應溫度對環氧化的影響

從圖4中可以看出30℃～60℃時，環氧值隨著溫度的升高而逐漸增大，到達60℃左右蓖麻酸甲酯的環氧值是最大的，碘值隨著溫度的升高逐漸減小，60℃以后隨著溫度的升高而增加，蓖麻酸甲酯的較優環氧化溫度在60℃左右。

3　結語

蓖麻油環氧化反應的較優工藝條件：反應溫度為60℃，甲酸用量為25 mL，雙氧水為40 mL，濃硫酸為4 g。在此條件下，環氧化得到的產物環氧值達較大，飽和度較高。

參考文獻：

［1］吳輝平，姜高，許藥蕓，等.菜籽油環氧化制備潤滑油基礎油的研究［J］.高校化學工程學報，2009，23（1）:116-121.

［2］史潤萍，蔣平平，施賽泉.大豆酸化油甲醋環氧化合成無毒環保型增塑劑［J］.中國油脂，2008，36（6）:36-39.

［3］劉振興，聶小安，王義剛.白花樹果油環氧脂肪酸甲醋增塑劑的制備及其應用［J］.現代化工，2014，34（2）:97-100.

［4］吳志高，李世榮，盧軍彩.環氧值測定方法的改進［J］.武漢化工學院學報，2006，28（1）:5-7.

［5］鐘國清.油脂碘值的測定方法研究［J］.糧油食品科技，2004，12（1）:29-30.

Study on the oxidation reaction of castor oil

HE Xinli，WANG Fang，TIAN Jinmei，XIA Yan
（College of Chemistry and Chemical Engineering，Beifang University of Nationalities，Yinchuan Ningxia 750021，China）

Abstract:Castor oil as raw material,and formic acid and hydrogen peroxide in sulfuric acid catalyzed epoxidation of castor oil.Investigation formic acid and hydrogen peroxide,the amount of catalyst and reaction temperature on epoxidation of castor oil and the optimal process conditions,i.e.,the reaction temperature of 60℃,25 mL amount of formic acid, hydrogen peroxide 40 mL,concentrated sulfuric acid 4 g,epoxidized product of epoxy value was higher.

Key words：castor oil；epoxy castor oil；epoxidation；green lubricant

基金項目：北方民族大學創新項目，項目編號：YJCX-HG-015。

*收稿日期：2016－01-05

DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.2016.03.034

中圖分類號：TQ644.2

文獻標識碼：A

文章編號：1673-5285（2016）03-0131-02