1、1本科畢業(yè)論文(設(shè)計)酯交換催化合成雙長鏈酯基季銨鹽的研究二級學院醫(yī)藥化工學院專 業(yè)應(yīng)用化學（精細化工方向）班 級2014（1）班學生姓名學 號指導教師2018年 4月誠 信 聲 明我聲明，所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計）是本人在老師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我查證，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文（設(shè)計）中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得其他教育機構(gòu)的學位或證書而使用過的材料。我承諾，論文（設(shè)計）中的所有內(nèi)容均真實、可信。畢業(yè)論文（設(shè)計）作者（簽名）： 年 月 日酯交換催化合成雙長鏈酯基季銨鹽的研究【摘要】酯基季銨鹽陽離子表面活性劑是一類符合綠色化學的柔軟

2、劑，因其有著良好柔軟性能的同時也有易生物降解的特點，也因此越來越受到國內(nèi)外各國的青睞。本文采用適宜的原料和助劑合成了雙長鏈烷基酯N,N-二甲基硫酸甲酯銨，并利用單因素實驗優(yōu)化了酯交換反應(yīng)和季銨化反應(yīng)的工藝條件，探討了合成酯基季銨鹽的反應(yīng)物料配比與反應(yīng)時間，得到了較為理想的合成酯基季銨鹽的工藝條件：（1）酯化反應(yīng)：硬脂酸：軟脂酸的摩爾比為1:1，反應(yīng)溫度65、反應(yīng)時間10h；（2）酯交換反應(yīng)：反應(yīng)溫度130、反應(yīng)時間10h、催化劑用量1%、MDEA（N-甲基二乙醇胺）:脂肪酸的摩爾比為1:2；（3）季銨化反應(yīng)：反應(yīng)溫度65、反應(yīng)時間5h、酯胺:硫酸二甲酯的摩爾比為1:0.94。本文通過測定產(chǎn)物酸

3、值來檢測酯化、酯交換反應(yīng)的進程，在上述條件下，酯交換反應(yīng)的酸值可降至10mgKOH/L，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率達到95%以上，而季銨化反應(yīng)通過測定產(chǎn)物胺值來檢測反應(yīng)的進程，在上述條件下，季銨化反應(yīng)的胺值可降至5mgKOH/L以下，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率達到96%。【關(guān)鍵詞】陽離子表面活性劑；酯基季銨鹽；酯交換；合成；柔軟劑Study on Catalytic Synthesis of Double Long-chain Ester Quaternary Ammonium Salts by TransesterificationAbstract: Ester-based quaternary ammonium cati

4、onic surfactants are a class of softeners that are compatible with green chemistry. Because of their good softness and biodegradability, they are becoming more and more popular in countries at home and abroad. In this paper, the N,N-dimethyl ammonium methyl sulfate was synthesized using suitable raw

5、 materials and additives. The single factor experiment was used to optimize the process conditions of transesterification and quaternization. The ester quaternary ammonium salt reaction material ratio and reaction time, obtained a more ideal synthetic ester quaternary ammonium salt process condition

6、s: (1) esterification reaction: stearic acid: palmitic acid molar ratio of 1:1 The reaction temperature of 65 , the reaction time 10h; (2) transesterification: reaction temperature 130 , reaction time 10h, the amount of catalyst 1%, MDEA (N-methyldiethanolamine): fatty acid molar ratio of 1:2; (3) Q

7、uaternization: The reaction temperature was 65 C., the reaction time was 5 h, and the molar ratio of ester amine:dimethyl sulfate was 1:0.94. In this paper, the progress of esterification and transesterification was examined by measuring the acid value of the product. Under the above conditions, the

8、 acid value of the transesterification reaction can be reduced to 10 mgKOH/L, and the reaction conversion rate can reach 95% or more. The quaternization reaction is determined by The product amine value was used to test the progress of the reaction. Under the above conditions, the amine value of the

9、 quaternization reaction can be reduced to 5 mgKOH/L or less and the reaction conversion rate reaches 96%.Keywords:cationic surfactant; ester quaternary ammonium salt; transesterification; synthesis; softener目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc385022371 摘要 PAGEREF _Toc385022371 h 1 HYPERLINK l _Toc3

10、85022371 Abstract PAGEREF _Toc385022371 h 1 HYPERLINK l _Toc385022371 1 前言 PAGEREF _Toc385022371 h 1 HYPERLINK l _Toc385022372 1.1 紡織柔軟劑的簡介 PAGEREF _Toc385022372 h 1 HYPERLINK l _Toc385022373 1.1.1 紡織柔軟劑的發(fā)展現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc385022373 h 1 HYPERLINK l _Toc385022374 1.1.2 紡織柔軟劑的分類 PAGEREF _Toc385022374 h

11、3 HYPERLINK l _Toc385022377 1.2 酯基季銨鹽的合成 PAGEREF _Toc385022377 h 7 HYPERLINK l _Toc385022373 1.2.1 酯胺的合成 PAGEREF _Toc385022373 h 1 HYPERLINK l _Toc385022374 1.2.2 季銨化 PAGEREF _Toc385022374 h 3 HYPERLINK l _Toc385022377 1.3 酯基季銨鹽的應(yīng)用及前景 PAGEREF _Toc385022377 h 7 HYPERLINK l _Toc385022377 1.4 選題依據(jù) PAGE

12、REF _Toc385022377 h 7 HYPERLINK l _Toc385022378 2 實驗部分 PAGEREF _Toc385022378 h 7 HYPERLINK l _Toc385022379 2.1 實驗原料和試劑 PAGEREF _Toc385022379 h 8 HYPERLINK l _Toc385022373 2.1.1 實驗原料 PAGEREF _Toc385022373 h 1 HYPERLINK l _Toc385022373 2.1.1 儀器 PAGEREF _Toc385022373 h 1 HYPERLINK l _Toc385022380 2.2 實

13、驗方法 PAGEREF _Toc385022380 h 8 HYPERLINK l _Toc385022382 2.2.1反應(yīng)裝置圖 PAGEREF _Toc385022382 h 9 HYPERLINK l _Toc385022383 2.2.2 反應(yīng)化學式 PAGEREF _Toc385022383 h 9 HYPERLINK l _Toc385022383 2.2.3 條件篩選 PAGEREF _Toc385022383 h 9 HYPERLINK l _Toc385022380 2.3 分析方法 PAGEREF _Toc385022380 h 8 HYPERLINK l _Toc385

14、022384 2.3.4 酯胺的分析方法 PAGEREF _Toc385022384 h 9 HYPERLINK l _Toc385022385 2.3.5 酯基季銨鹽的分析方法 PAGEREF _Toc385022385 h 10 HYPERLINK l _Toc385022387 3結(jié)果和討論 PAGEREF _Toc385022387 h 11 HYPERLINK l _Toc385022388 3.1 反應(yīng)時間對反應(yīng)的影響 PAGEREF _Toc385022388 h 11 HYPERLINK l _Toc385022385 3.1.1 直接酯化法反應(yīng)時間對反應(yīng)的影響 PAGEREF

15、 _Toc385022385 h 10 HYPERLINK l _Toc385022385 3.1.2 酯交換反應(yīng)時間對反應(yīng)的影響 PAGEREF _Toc385022385 h 10 HYPERLINK l _Toc385022385 3.1.3 季銨化反應(yīng)時間對反應(yīng)的影響 PAGEREF _Toc385022385 h 10 HYPERLINK l _Toc385022389 3.2 反應(yīng)物的配比對反應(yīng)的影響 PAGEREF _Toc385022389 h 12 HYPERLINK l _Toc385022385 3.2.1 硬脂酸與軟脂酸的配比 PAGEREF _Toc385022385

16、 h 10 HYPERLINK l _Toc385022385 3.2.2 酯胺與硫酸二甲酯的配比 PAGEREF _Toc385022385 h 10 HYPERLINK l _Toc385022390 3.3 催化劑對反應(yīng)的影響 PAGEREF _Toc385022390 h 12 HYPERLINK l _Toc385022395 4 結(jié)論 PAGEREF _Toc385022395 h 19 HYPERLINK l _Toc385022396 參考文獻 PAGEREF _Toc385022396 h 20 HYPERLINK l _Toc385022397 致 謝 PAGEREF _T

17、oc385022397 h 231 前言1.1紡織柔軟劑在日常生活中，衣物中的織物纖維經(jīng)過多次洗滌后，容易導致衣物中的微小纖維產(chǎn)生斷裂和拆散的現(xiàn)象1，且在洗滌中因機械摩擦產(chǎn)生的靜電使得織物纖維與微纖維垂直，這些微纖維猶如“倒鉤”一般，阻礙了纖維與纖維之間的滑動，從而影響織物的柔軟性，衣物因此出現(xiàn)變脆、變硬、手感粗糙等影響人們觸感的不良現(xiàn)象。紡織柔軟劑是一類能改變纖維的靜、動摩擦系數(shù)，以改變手感，使織物更有舒適感的的化學物質(zhì)，在日用生活和工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。柔軟劑通過化學作用和物理作用吸附在織物表面上，可以有效降低織物的靜電作用、改善纖維與纖維之間的相互作用，使得織物纖維與微纖維相互平行，消

18、除“倒鉤”，因此減少纖維間的摩擦，從而得到更柔軟的紡織物。1.1.1 紡織柔軟劑的發(fā)展現(xiàn)狀在20世紀90年代前，雙十八烷基二甲基氯化銨由于其具有優(yōu)異的織物柔軟性而被國內(nèi)外廣泛作為織物柔軟劑；但由于該表面活性劑有著刺激性較大且難以生物降解，易在污水處理中被污泥吸收污染農(nóng)田產(chǎn)生環(huán)境污染等問題，故在20世紀90年代在德國和荷蘭停止使用2。隨著世界各國的經(jīng)濟迅速發(fā)展，人們的環(huán)保意識也逐漸加強，因此開發(fā)一種柔軟性能良好且符合綠色化學的新型紡織柔軟劑有著重要意義。陽離子酯基季銨鹽是一種易生物降解的綠色環(huán)保型紡織柔軟劑，因此越來越受人們的青睞3。1.1.2 紡織柔軟劑的分類 目前世界上的紡織柔軟劑品種多達上

19、千種，常規(guī)的紡織柔軟劑可分為表面活性劑型和高分子型，其中應(yīng)用最廣泛的紡織柔軟劑為表面活性劑型4。表面活性劑型柔軟劑的性能5主要依賴其在纖維表面吸附后，在纖維表面形成一層排列整齊疏水基薄膜，降低纖維與纖維之間的摩擦系數(shù)，使得纖維間易于滑動；同時當人體接觸到纖維時，亦降低人體與纖維之間摩擦阻力，使得人體感受到柔軟的觸感，并且在織物纖維表面上疏水基的長鏈烷烴碳原子數(shù)越多，其柔軟性能越好。表面活性劑型的柔軟劑的離子性對織物產(chǎn)生的柔軟性能有一定的聯(lián)系，依據(jù)離子型分為陽離子型、陰離子型、非離子型和兩性型。表面活性劑型柔軟劑的柔軟性與抗靜電效果的優(yōu)先順序為：陽離子型兩性型陰離子型非離子型。陽離子型表面活性劑

20、的中心原子具有較強的電性，其疏水基能夠較強的吸附于纖維的表面，并有著耐高溫、耐水洗和抗靜電的特點，且能提高織物的耐磨性和增加撕破強力，同時還有著價格便宜，生產(chǎn)成本低廉的優(yōu)點。兩性型柔軟劑對于處理合成纖維織物具有很強的親和力。陰離子型柔軟劑在處理織物時不會發(fā)生色變現(xiàn)象，且具有良好的潤濕性和熱穩(wěn)定性。故本課題研究陽離子表面活性劑的合成。目前常見的用于紡織柔軟劑的陽離子型表面活性劑如圖1-1所示：圖1-1 幾種含酯、酰胺基團的陽離子柔軟劑1.2 酯基季銨鹽的合成1.2.1酯胺的合成（1）直接酯化法卿寧等6用硬脂酸與三乙醇胺在一定條件下進行酯化反應(yīng)得到淺黃色蠟酯。楊雪萍等7探討了硬脂酸三乙醇胺酯的合成

21、優(yōu)化，以提高酯胺中雙酯的含量，但得到的效果仍不夠理想。上述反應(yīng)過程中，產(chǎn)物酯胺中的三酯在較高溫度下容易氧化變黑，同時酸催化劑可作為氧化劑，使酯胺更易氧化，酯胺顏色加深。同時，酯化反應(yīng)為可逆反應(yīng)，在無去水條件下，反應(yīng)無法進行徹底，而使得反應(yīng)不完全，所得的酯胺中含有未反應(yīng)的醇胺和脂肪酸。（2）酯交換法將脂肪酸甲酯與醇胺加熱融化，加入堿催化劑，通過置換氮氣以除去體系內(nèi)的空氣，并在減壓加熱條件下反應(yīng)，得到酯胺。酯交換法相較直接酯化法的優(yōu)點在于通過減壓除去了反應(yīng)產(chǎn)生的低碳醇，使得反應(yīng)可以正向進行并反應(yīng)完全。同時反應(yīng)使用的堿催化劑不會使酯胺的氧化加深。1.2.2季銨化耿濤等8探究了硬脂酸三乙醇胺酯與硫酸二

22、甲酯季銨化的反應(yīng)條件，得到具有良好生物降解性、柔軟性、抗靜電性的酯基季銨鹽。將酯胺加熱融化，加入一元醇作為反應(yīng)溶劑，再加入硫酸二甲酯，加熱回流條件進行季銨化。1.3 酯基季銨鹽的應(yīng)用及前景酯基季銨鹽作為一種陽離子型柔軟劑，該類柔軟劑有著生產(chǎn)成本低廉的優(yōu)點，從性價比而言，有著天然的優(yōu)勢，在20世紀90年代后脫穎而出，代替雙長鏈烷基季銨鹽稱為柔軟劑的發(fā)展方向。目前，酯基季銨鹽在歐洲市場所占比例超過80%，同時在國內(nèi)也有廣泛的市場前景9。酯基季銨鹽的應(yīng)用十分廣泛，在作為洗滌柔軟劑時，主要在漂洗衣物中提供活性成分起到柔軟作用，以三乙醇胺衍生的季銨鹽成分含有單、雙和三酯，酯基季銨鹽的性能主要依賴于雙酯1

23、0，雙酯基季銨鹽有著柔軟織物、減少靜電積累等功能，故雙酯含量的提高可以增強季銨鹽的性能。目前酯基季銨鹽逐漸應(yīng)用于護膚護發(fā)產(chǎn)品、餐巾紙柔軟劑當中，酯基季銨鹽在香波中作為添加調(diào)理劑能夠起到改善頭發(fā)發(fā)質(zhì)的功效。1.4選題依據(jù)關(guān)于酯基季銨鹽的合成，國內(nèi)外已有大量報道，該類季銨鹽大多用作織物柔軟劑，因此對該產(chǎn)品的純度要求不高，所合成產(chǎn)物大多是混合物。一般的酯基季銨鹽為單、雙、三酯的混合物，其中雙酯的柔軟性能最佳，三酯則降低柔軟性。相東旭等11研究了三乙醇胺與硬脂酸反應(yīng)的工藝條件，以提高雙酯的含量，但得到的雙酯含量仍然不夠理想。除了探討三乙醇胺和硬脂酸反應(yīng)的工藝條件，王明權(quán)等12探討了N-甲基二乙醇胺和硬

24、脂酸的反應(yīng)條件，反應(yīng)結(jié)果只有單酯和雙酯，但因其第一步反應(yīng)合成酯胺為酯化反應(yīng)，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率難以得到理想的效果，故本課題的主要任務(wù)是采用酯交換方法提高脂肪酸轉(zhuǎn)化成酯胺的轉(zhuǎn)化率，對該反應(yīng)合成路線進行探索，并優(yōu)化反應(yīng)條件，以提高酯胺的轉(zhuǎn)化率。其次以合成的酯胺為原料，探索以硫酸二甲酯作為季銨化試劑與酯胺反應(yīng)的條件。2實驗部分2.1實驗原料和儀器2.1.1實驗原料表2-1實驗原料及來源規(guī)格試劑名稱規(guī)格分子式生產(chǎn)廠家硬脂酸C17H35COOH軟脂酸分析純C15H31COOH成都市聯(lián)合化工試劑研究所N-甲基二乙醇胺CH3N(CH2CH2OH)2甲醇分析純CH3OH天津市百世化工有限公司硫酸分析純H2SO4廣州化

25、學試劑廠氫氧化鉀分析純KOH天津市百世化工有限公司異丙醇分析純CH3CH(OH)CH3上海九鼎化學科技有限公司無水乙醇分析純CH3CH2OH天津市富宇精細化工有限公司乙酸酐分析純(CH3CO)2O廣州化學試劑廠2.1.2儀器表2-2試驗儀器儀器名稱型號生產(chǎn)廠家數(shù)顯智能控溫磁力攪拌器SZCL-3B鞏義市予華儀器有限責任公司非抗化學腐蝕二級隔膜泵MPC 301 Z伊爾姆真空設(shè)備貿(mào)易有限公司電子天平旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀精密pH計DRAGON LAB移液槍2.2實驗方法在150ml的三口燒瓶中加入28.5g硬脂酸，在有著冷凝回流裝置的加熱套中加熱至50-60使其融化，再加入7ml甲醇與2-3滴濃硫酸?？販?5-

26、70，保溫攪拌冷凝回流反應(yīng)10h。將酯化反應(yīng)得到的產(chǎn)物通過減壓蒸餾除去多余甲醇和水，控溫40-45，攪拌下加入6.89g的N-甲基二乙醇胺和0.03g的氫氧化鉀。通過氮氣置換除去反應(yīng)裝置內(nèi)的空氣，再抽真空，迅速升溫至130，保溫攪拌反應(yīng)10h，反應(yīng)結(jié)束后，在降溫過程中氮氣保護。將酯交換反應(yīng)制得的酯胺加熱融化，在恒壓滴液漏斗中加入5ml異丙醇和4.5ml硫酸二甲酯，并在攪拌下逐滴加入，因該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故在滴加過程中無需加熱，保證滴加過程保持溫度不超過65。滴加完畢后，攪拌10分鐘，然后在有著冷凝回流裝置的加熱套中加熱至65，保溫攪拌回流反應(yīng)5h。2.2.1反應(yīng)裝置圖 圖2-1冷凝回流裝置（左

27、）與減壓蒸餾裝置（右）2.2.2反應(yīng)化學式2.2.2.1直接酯化法2.2.2.2酯交換法（1）酯化反應(yīng)（2）酯交換反應(yīng)（2）副反應(yīng)：（3）季銨化反應(yīng)2.2.3條件篩選直接酯化法反應(yīng)時間逐步延長，其他條件MDEA與脂肪酸的摩爾比1:2，反應(yīng)溫度130。酯化反應(yīng)物料配比（硬脂酸：軟脂酸）：1:0、2:1、1:1、1:2、0:1，其他條件為：脂肪酸與甲醇的摩爾比1:1，反應(yīng)溫度65。酯化反應(yīng)時間：5h，其他條件為：硬脂酸與軟脂酸的摩爾比1:1，脂肪酸與甲醇的摩爾比1:1，反應(yīng)溫度65。酯交換反應(yīng)時間：2h、4h、6h、8h、10h，其他條件為：MDEA與脂肪酸的摩爾比1:2，反應(yīng)溫度130，催化劑1

28、%。季銨化反應(yīng)時間：1h、2h、3h、4h、5h，其他條件為：酯胺與硫酸二甲酯的摩爾比1:0.95，溶劑（異丙醇）：硫酸二甲酯的體積比10:9，反應(yīng)溫度65。季銨化反應(yīng)物料配比（酯胺：硫酸二甲酯）：1:0.89、1:0.93、1:0.95、1:0.97、1:0.99，其他條件為：反應(yīng)溫度65，反應(yīng)時間7h。酯交換反應(yīng)催化劑用量：0.1%、0.2%、0.5%、1%、2%、5%，其他條件為：MDEA與脂肪酸的摩爾比1:2，反應(yīng)溫度為130。2.3分析方法2.3.1酯胺的分析方法采用GB/T 91042008工業(yè)硬脂酸試驗方法的分析方法13測定產(chǎn)物中剩余脂肪酸的含量。指示劑：1%酚酞乙醇溶液，滴定劑

29、：0.1625mol/L的KOH的乙醇溶液。KOH乙醇溶液采用GB/T 27392005洗滌用品常用實驗方法滴定分析（容量分析）用試驗溶劑的制備方法14制備。2.3.2酯基季銨鹽的分析方法采用GB/T 40842010雙脂肪烷基甲基叔胺的分析方法測定產(chǎn)物中剩余的游離胺的含量。采用電位滴定，滴定劑：0.2mol/L鹽酸-異丙醇-乙二醇溶液。3結(jié)果和討論3.1反應(yīng)時間對反應(yīng)的影響3.1.1直接酯化法反應(yīng)時間對反應(yīng)的影響在反應(yīng)物（脂肪酸：MDEA）摩爾比為2:1,反應(yīng)溫度為130，在氮氣保護中加熱回流的條件下，研究反應(yīng)時間對酯化反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的影響。圖3-1 直接酯化法合成酯胺酸值-時間曲線取不同時間段

30、的酯化反應(yīng)產(chǎn)物，檢測其酸值，并做出酸值-時間工作曲線，由圖3-1可以看出，隨著反應(yīng)時間的增加，產(chǎn)物的酸值也隨之降低，但該酯化反應(yīng)為可逆反應(yīng)，且未有較好的分離產(chǎn)物和反應(yīng)物的方法，隨著反應(yīng)時間的延長，反應(yīng)達到一定平衡，其酸值幾乎不再下降，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率難以得到理想的效果。同時該酯化反應(yīng)的催化劑為酸催化劑，更易使得酯胺氧化顏色變深，故該反應(yīng)路線舍去。3.1.2酯交換反應(yīng)時間對反應(yīng)的影響在反應(yīng)物（脂肪酸：N-甲基二乙醇胺）摩爾比為2:1，反應(yīng)溫度為130，在減壓條件下，研究反應(yīng)時間對酯交換反應(yīng)產(chǎn)物酯胺產(chǎn)率的影響。圖3-1酯交換法合成酯胺酸值-時間曲線分別取2h、4h、6h、8h、10h的酯交換產(chǎn)物，檢測其

31、酸值，并作出酸值-時間的工作曲線。由圖3-1可以看出，隨著反應(yīng)時間的增加，反應(yīng)產(chǎn)物的酸值也隨之降低，但隨著反應(yīng)時間的延長，反應(yīng)速率也越慢，且在溫度為130的條件下，隨著時間的延長，酯胺色澤因氧化而逐漸加深。當反應(yīng)時長為10h的時候，產(chǎn)物酸值較低，轉(zhuǎn)化率較高，且酯胺色澤為淺黃色。因此酯交換反應(yīng)最佳時長為10h。3.1.3季銨化反應(yīng)時間對反應(yīng)的影響在反應(yīng)物（酯胺：硫酸二甲酯）摩爾比為1:0.94，反應(yīng)溫度為65-70，反應(yīng)溶劑為異丙醇的條件下，研究反應(yīng)時間對季銨化反應(yīng)產(chǎn)物季銨鹽產(chǎn)率的影響。圖3-2季銨化反應(yīng)胺值-時間曲線分別取1h、2h、3h、4h、5h、8h的季銨化反應(yīng)產(chǎn)物，檢測其胺值，并作出胺

32、值-時間的工作曲線，由圖3-2可以看出，季銨化反應(yīng)是比較劇烈的，反應(yīng)初始階段胺值下降迅速，但隨著反應(yīng)時間的延長，產(chǎn)物的胺值下降的比較緩慢，當反應(yīng)時長大于5h后，繼續(xù)再延長反應(yīng)時間產(chǎn)率也不會有大幅度提高，但因硫酸二甲酯為劇毒化學品，故可適當延長反應(yīng)時間，因此最佳反應(yīng)時間為6h。3.2反應(yīng)物的配比對反應(yīng)的影響3.2.1硬脂酸與軟脂酸的配比通過改變硬脂酸與軟脂酸的摩爾比，對產(chǎn)物季銨鹽的外觀性狀作出分析，如表格3-1所示：表3-1 不同脂肪酸配比產(chǎn)物的性狀摩爾比酯胺性狀季銨鹽性狀1:0棕色不透明膏狀固體久置未見有分層2:1淺棕色不透明膏狀固體久置未見有分層1:1淺黃色不透明膏狀固體久置未見有分層1:2

33、淺黃色不透明膏狀固體久置析出部分液體0:1淺黃色不透明膏狀固體久置析出部分液體注：摩爾比為n（硬脂酸）：n（軟脂酸） 由表3-1可以看出，增加軟脂酸的比例可以使酯胺的色澤變淺，即酯胺的氧化程度下降些許，但隨著軟脂酸比例的增多，季銨鹽的熔點降低，導致季銨鹽在常溫下有部分融化，當硬脂酸與軟脂酸摩爾比為1:1時，所制得的產(chǎn)物性狀效果最佳，故選擇該摩爾比作為最佳的物料配比。3.2.2酯胺與硫酸二甲酯的配比通過改變硫酸二甲酯與酯胺摩爾比，對季銨鹽產(chǎn)物的酸值和胺值做出分析，如圖3-3所示：圖3-3季銨化反應(yīng)物摩爾比-胺值、反應(yīng)物摩爾比-酸值曲線注：n1:n2為硫酸二甲酯與酯胺的摩爾比，IA為酸值，T為胺值

34、 分別取酯胺與硫酸二甲酯摩爾比為1:0.89、1:0.93、1:0.95、1:0.97、1:0.99的季銨化產(chǎn)物，檢測其酸值和胺值，并做出對應(yīng)的工作曲線。由圖3-3可以看出，隨著硫酸二甲酯比例的增加，酯基季銨鹽的胺值也逐漸降低，但硫酸二甲酯的增加使得產(chǎn)物酸值增加，應(yīng)當適當降低硫酸二甲酯的比例，當酯胺與硫酸二甲酯的摩爾比為1:0.94時，所得季銨鹽的酸值與胺值的數(shù)值較好，故選擇該摩爾比為最佳配比。3.3催化劑對反應(yīng)的影響在反應(yīng)物（脂肪酸：N-甲基二乙醇胺）摩爾比為2:1，反應(yīng)溫度為130，在減壓條件下，研究催化劑用量對酯交換反應(yīng)進程的影響。圖3-4酯交換反應(yīng)時間（t）-催化劑用量（）曲線分別取0

35、.1%、0.2%、0.5、1%、2%、5%的催化劑催化酯交換反應(yīng)的產(chǎn)物，確定反應(yīng)轉(zhuǎn)化率較高時反應(yīng)時長，并做出時間-催化劑用量的工作曲線。由圖3-4可以看出，隨著催化劑用量的增加，反應(yīng)時間縮短，反應(yīng)速率加快，但催化劑比例增加至一定程度催化速率不再有大幅度提高，且堿催化劑因其與硫酸二甲酯水解的問題，使得季銨化反應(yīng)后酸值增加，故催化劑用量不可過多，因此選擇1%的催化劑用量較好。4結(jié)論本文主要研究并優(yōu)化酯胺合成的工藝條件，采用酯交換法合成酯胺，對該合成路線進行探索，并考察了在酯交換反應(yīng)中各種影響因素：反應(yīng)時間，反應(yīng)溫度，反應(yīng)物的摩爾比，堿催化劑的用量，以提高酯胺的轉(zhuǎn)化率；其次以合成的酯胺為原料，研究以硫酸二甲酯為季銨化試劑與酯胺的反應(yīng)，并考察物料摩爾比和反應(yīng)時間對反應(yīng)的影響。實驗表明，酯化反應(yīng)的硬脂酸與軟脂酸最佳摩爾比為1:1，且酯化反應(yīng)的時間對于酯交換反應(yīng)并無較大影響，主要與酯交換反應(yīng)時間有關(guān)，酯交換反應(yīng)最佳反應(yīng)時間為10h，溫度為130