[发明专利]一种钙基催化剂及其催化合成烷醇酰胺表面活性剂的方法

说明书

本发明公开了一种钙基催化剂及其催化合成烷醇酰胺表面活性剂的方法，属于表面活性剂合成技术领域。本发明制备了一种复配型的钙基催化剂，利用该钙基催化剂催化油脂或脂肪酯与烷基醇胺反应合成色泽浅、游离烷基醇胺少的烷醇酰胺表面活性剂，有利于在日用化学品中应用。本发明钙基催化剂具有缓慢释放的特性，能够使反应后期保持较高的催化反应活性，保障了烷基醇胺高转化率转化为烷醇酰胺表面活性剂，烷基醇胺转化率高，产品中烷基醇胺的残留量低，大大降低了产品因烷基醇胺残留引起的亚硝胺风险。同时反应初期的速率受催化剂缓慢释放的控制而大大减缓，有效避免了初期反应过快导致合成过程中传热不佳而引起产品色泽加深。

技术领域

本发明涉及一种钙基催化剂及其催化合成烷醇酰胺表面活性剂的方法，属于表面活性剂合成技术领域。

背景技术

烷醇酰胺是具有增稠、稳泡和乳化等优异性能的非离子表面活性剂，常作为增稠稳泡助剂用于液体洗护产品，也作为加脂助剂用于纺织产品、作为防锈助剂用于金属表面的清洁防腐和作为润滑剂用于机械加工过程等。

根据长链酰基供体的原料来源区分，合成烷醇酰胺表面活性剂的方法主要有脂肪酸法、脂肪酸低碳醇酯法和油脂法。1937年，Wolf Kritchevsky最早开发了脂肪酸与二乙醇胺反应合成烷醇酰胺，但产品品质相对较差，其活性物含量仅有60％；上世纪七十年代末八十年代初，日本国的小山基雄发明了脂肪酸稍过量和先加入氢氧化钠钠和氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡、甲醇钠、乙醇钠、碳酸钠、碳酸钾或烷基醇胺的碱金属醇化物等碱性催化剂的方法合成烷醇酰胺，获得了胺值介于50～60mgKOH/g的烷醇酰胺产品。此后，国内外业者在此基础上通过优化投料比、催化剂的种类、反应温度和氮气保护等获得了脂肪酸转化率高达98％的烷醇酰胺产品。由于脂肪酸与烷基醇胺在低于150℃温度条件下几乎不发生反应，因此不得不在更高的温度下进行，由此获得的产品色泽深、品质差；采用脂肪酸低碳醇酯尤其是脂肪酸甲酯与烷基醇胺反应合成烷醇酰胺的温度显著低于脂肪酸法，且通过蒸除生成的低碳醇推进反应向烷醇酰胺产品的方向进行，因此产品色泽相对较浅、品质相对较高；而采用油脂与烷基醇胺反应合成烷醇酰胺的温度更低，反应中生成的甘油副产物还常常是后继配方中重要的保湿成分而无需分离。

脂肪酸低碳醇酯法和油脂法合成的烷醇酰胺表面活性剂较脂肪酸法的色泽浅、品质高，因此脂肪酸短链醇酯法和油脂法是当前用于日用化学品的合成烷醇酰胺主要的方法。近年来，烷醇酰胺表面活性剂的安全性问题引起广泛关注，影响应用的主要原因是其中游离的烷基醇胺尤其是二乙醇胺具有生成致癌性亚硝胺的可能；而烷醇酰胺产品中的烷基醇胺残留量一方面源于如1:2型或1:1.5型产品采用过量的烷基醇胺推动反应向烷醇酰胺表面活性剂方向进行，另一方面源于一次性加入催化剂工艺中反应后期催化剂活性下降导致的转化率降低。降低烷醇酰胺产品中残留烷基醇胺的方法途径主要通过淘汰1:2型和1:1.5型的烷醇酰胺产品，以及采用流加催化剂或分多批次间歇加入催化剂的方法提高催化反应活性。对于1:1型的烷醇酰胺产品，虽然采用流加催化剂或分多批次间歇加入催化剂的工艺可以维持反应后期较高的酰胺化反应活性，进而大幅度降低产品中烷基醇胺的残留量，但是该工艺获得的产品中烷基醇胺残留量仍旧相对较高，以及产生的工艺控制难度增加和工艺过程操作繁琐的新问题。本发明公开一种在反应全程保持良好催化活性的钙基催化剂，以及催化接近化学计量比的油脂或脂肪酸低碳醇酯与烷基醇胺反应合成低游离胺含量的烷醇酰胺。

发明内容

本发明拟解决的问题：

为了解决上述问题，降低烷醇酰胺表面活性剂中游离胺生成亚硝胺化合物的风险，提高其安全性。本发明提供一种在反应全过程均维持较高催化活性的钙基催化剂，并将其应用于油脂或脂肪酸酯与烷基醇胺合成烷醇酰胺中，提高反应效率，降低游离胺残留的烷醇酰胺，且所得产物色泽浅，质量较高。

本发明技术方案：

本发明第一个目的是提供一种钙基催化剂，所述催化剂的组分按照重量份数配比，由1-20份Ca(OH)₂、20-500份KOH和20-500份NaOH组成。