环氧化蓖麻油的合成与表征.pdf

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1、第27卷第1期应用化学Vo1．27No．12010年1月CHINESEJ0URNALOFAPPLIEDCHEMISTRYJan．2010环氧化蓖麻油的合成与表征何亚鑫李国明刘星(华南师范大学化学与环境工程学院广州510006)摘要采用酸性氧化铝做催化剂对蓖麻油(CO)进行环氧化，探索环氧化反应时间、反应温度和催化剂等不同条件对蓖麻油环氧化的影响，从而优化出合适的反应条件，采用傅立叶变换红外光谱法(rrlR)、热重分析法(TG)对制备的环氧化蓖麻油(ECO)的结构和性质等进行了研究。利用盐酸一丙酮法对环氧化产物进行环氧值的测

2、定，结果表明，在优化条件下，即采用酸性氧化铝做催化剂，HO：的滴加温度保持在50～55，反应温度65℃，反应时间控制在11．5h，同时加入尿素做稳定剂，可以提高H：O的利用率，使环氧化蓖麻油的环氧值达到2．094×10～mol／g。对ECO的性能表征结果表明，ECO粘度随着环氧值的增大而增大，随着温度的升高而降低。ECO在250oC前能够基本保持稳定，而后开始分解，有3个明显的热分解阶段：250～390oC、390—470℃、470～580oC，ECO的热稳定性较好。关键词蓖麻油，环氧值，环氧化，酸性氧化铝中图分类号：06

3、32文献标识码：A文章编号：1000-0518(2010)01-0027-05蓖麻油(CO)的组成主要为高级脂肪酸的甘油三酸酯，脂肪酸中80％～90％是蓖麻油酸(9一烯基一12．羟基十八酸)，其皂化值KOH在178mg／g以上，碘值为82～90mg／g，羟值KOH为155mg／g以上⋯。蓖麻油含有双键、羟基和酯基3种活性官能团，因而易于发生水解、皂化、酰胺化、氧化等一系列化学反应，从而可得性能多样的化学改性蓖麻油。目前，蓖麻油的世界年产量超过200万吨，主要用于涂料、表面活性剂、医药、硬化油、癸二酸、十一烯酸、化妆品和多种

4、高分子合成的单体的生产原料。蓖麻油具有很高的应用价值，开发蓖麻油的下游产品具有广阔的发展前景。我国目前研究较多的环氧植物油类增塑剂主要为环氧大豆油、环氧棉籽油和环氧菜油，而对于具有光稳定性好、挥发性小、透明度高、低毒、耐热性优于环氧大豆油、可赋予产品优良的热稳定性和耐寒性等优点的环氧化蓖麻油(ECO)的研究报道却很少’“’J。本文采用酸性氧化铝作催化剂以尿素作稳定剂对蓖麻油进行环氧化，并采用订．IR、TGA对制备的环氧化蓖麻油的结构和性质进行表征。与文献的不同之处在于，利用尿素作稳定剂，以有效提高HO：的利用率，大大缩短了

5、反应时间，同时使产物环氧值达到更高的水平(2．094×10moL／g)；此外，采用双氧水的滴加温度较低而反应温度较高的做法，有效地避免HO：过早的受热分解；比较了2种催化剂的环氧化反应的催化效果，结果显示以酸性氧化铝的催化效果较好，因此确定采用其做蓖麻油环氧化的催化剂，并对环氧化反应条件做了较为全面系统的探索，优化出最佳反应条件。1实验部分1．1原料和仪器蓖麻油(C0)、尿素(稳定剂13])均为化学纯试剂，HO：、酸性氧化铝(A1O。)、冰醋酸(HAc)：均为分析纯试剂。搅拌器(无锡天强搅拌设备有限公司)；加热套(科艺仪器

6、有限公司)。1．2环氧化蓖麻油的合成将80mLCO、16mL冰醋酸、8g酸性氧化铝、0．024g尿素置于带有电动搅拌、温度计、滴液漏斗、冷2008-12-24收稿，2009-04．28修回通讯联系人：李国明，男，副教授；E—mail：gml@,~3IlU．edu．on；研究方向：生物医用高分子应用化学第27卷凝管的四口瓶中恒温水浴加热，升温至55℃，滴加H0：，滴加完毕后，将体系温度调至65℃，反应l1．5h停止，将反应物置于分液漏斗中静置分层，滤去水层，油层用质量分数3％碳酸钠溶液洗至pH值介于6-7，再用温的蒸馏水洗至

7、中性，用旋转蒸发仪减压脱水干燥，得淡黄透明液体。工艺流程如Scheme1所示。Scheme1SynthesisprocessofECO产物分析：采用国家标准委员会颁布的国家标准方法测定样品油的碘值和环氧值'。2结果与讨论2．1反应温度对蓖麻油环氧化反应的影响表1给出了不同H0滴加温度和反应温度下，采用酸性氧化铝作为催化剂，经过相同反应时间(11．5h)所得到的环氧化蓖麻油的环氧值和碘值。由表1中可以看出，本实验采用了2个反应温度，即滴加H：0时温度和滴加完H0：之后的反应温度。反应温度一定的条件下，环氧值随着H0滴加温度的

8、升高而先增大后减小，H0滴加温度保持在5O～55℃时，环氧值出现最大值。HE0滴加温度一定条件下，反应温度为65℃时的环氧值明显高于55o【=时即得的环氧值，H0：滴加温度保持5O一55℃时，反应温度分别为65和55℃时，环氧值均出现了最大值，分别为2．09xt0与2．01×10～mol／g。蓖麻油环氧