[发明专利]一种固体酸催化脂肪酸与乙醇胺合成酯基叔胺的方法

说明书

技术领域

本发明属于一种脂肪酸与乙醇胺酯化反应合成酯胺，具体的说涉及一种固体酸催化脂肪酸与乙醇胺的酯化反应合成酯基叔胺的方法。

背景技术

近年来，由于柔软剂在日化、纺织、造纸、皮革等领域里的应用日益广泛，世界柔软剂市场一直处于持续上升的势头。传统的柔软剂——双烷基季铵盐（主要是D1821），由于存在着生物降解性差、易使织物泛黄、复配性差、原料成本较高、不易配制高浓缩产品等缺点，已经无法满足实际生产的需要。酯基季铵盐型阳离子表面活性剂的出现克服了D1821的缺点，被认为是继直链烷基苯磺酸钠（LAS）代替支链ABS后表面活性剂历史上的第二大变革。酯基季铵盐是以天然可再生的油脂为原料经系列加工而合成的一种阳离子表面活性剂，它不仅具有优良的生物降解性、复配性、抗静电性、柔软性，而且原料成本低，不会引起织物用后泛黄，可生产高浓度的产品，被誉为“绿色表面活性剂”。

酯基叔胺是制备酯基季铵盐的中间物，是由脂肪酸与乙醇胺发生酯化反应得到酯基叔胺，酯基叔胺再通过季铵化反应成为酯基季铵盐，酯基叔胺的质量直接影响到酯基季铵盐产品的质量。目前，脂肪酸与乙醇胺的酯化反应所用的催化剂是均相催化剂（亚磷酸、对甲苯磺酸等传统催化剂），这些催化剂选择性差，且可溶于反应体系，反应结束后会残留在酯基叔胺中不易分离，进而对后续产品酯基季铵盐的性能造成一定的影响。与传统的均相催化剂相比，固体酸催化剂具有酸性可调、高选择性、与反应物产物易分离、无设备腐蚀和环境污染、易回收重复使用等优点。用固体酸催化剂代替传统的催化剂用于脂肪酸与乙醇胺的酯化反应中，经检索未发现有现有技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种用固体酸催化剂代替传统的催化剂用于脂肪酸与乙醇胺的酯化反应合成酯基叔胺的方法。

本发明的酯化反应合成酯基叔胺的方法如下：

按脂肪酸与乙醇胺的摩尔比为1.7-2.0：1，固体酸催化剂用量为反应物总量的0.1-1wt%，将脂肪酸加入反应器中，在N₂气氛下搅拌升温待其全部熔化后，再加入乙醇胺和固体酸催化剂，在操作温度为170-200℃，反应在N₂气氛下进行酯化反应，当产物酸值降至3mgKOH/g时，停止反应，将体系温度降至70℃，热过滤出固体酸催化剂，得到产物酯基叔胺。

如上所述的乙醇胺为N,N-二甲基乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、三乙醇胺。

如上所述的脂肪酸为辛酸、癸酸、月桂酸、十四酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、椰油酸、牛油酸或山嵛酸。

如上所述的催化剂是由载体和活性组分组成，所述的载体为介孔分子筛，活性组分的负载量为5-30wt%。

如上所述的介孔分子筛的孔径为2-10 nm，包括MCM-48、MCM-50、SBA-1、SBA-2、SBA-6、SBA-8、SBA-12、SBA-16、FDU-1、KIT-1、JLU-11或JLU-12。

如上所述的活性组分为磷钼酸、硅钨酸、硅钼酸、氯化铝、硝酸铝、磷酸铝、硫酸铁、硫酸铜、硫化镉或硫化锌。

本发明的固体酸催化剂的制备方法如下：

1.  常温浸渍法

将载体在真空度大于0.09 MPa的条件下脱气脱水后浸渍于5-30 wt%的活性组分溶液中，在20-40 ℃下搅拌24 h后，使活性组份吸附在载体上，然后将样品干燥后于400-600 ℃下煅烧3-6h后即得催化剂。

2. 平衡吸附法

将5-30wt%的活性组分溶液加入至适量脱气脱水后的载体中，加热回流5h以上，使活性组分吸附至载体，倾出液体，将湿样品烘干后并于400-600 ℃煅烧3-6h，即得催化剂。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明具有固体酸催化剂用量少、催化活性高、选择性好、易与产物分离并可重复使用、对环境无污染、产物性能好等优点。

具体实施方式　

实施例1

将介孔分子筛MCM-48在真空条件下脱气脱水，并浸渍于15wt%的氯化铝溶液中，在30℃下搅拌24h后，使氯化铝吸附在MCM-48上，然后将样品干燥，并在500℃下煅烧5h后，得到负载量为10wt%的AlCl₃/MCM-48催化剂，孔径为2.9nm。