环氧交内酯合成工艺的研究

龙来早，李聪聪

(贵州省化工研究院，贵州贵阳550002)

环氧交内酯合成工艺的研究

龙来早，李聪聪

(贵州省化工研究院，贵州贵阳550002)

本文研究了以交内酯为原料，在硫酸的催化作用下，通过与双氧水和冰乙酸发生环氧化反应，制取改性润滑剂基础油的工艺方法。最佳反应条件为：m（交内酯）∶m（冰乙酸）∶m（双氧水）∶m（硫酸）=10∶23∶6.8∶0.2，反应时间3 h，反应温度40℃。最终得到抗氧化性好、粘度指数高、粘温性能好、抗磨性好、可生物降解和无毒的润滑剂基础油。

油酸；交内酯；环氧化

本文以交内酯为原料，通过环氧化反应合成了改性的交内酯，制备了一种新型的抗氧化性润滑剂基础油，并详细讨论了环氧化反应的影响条件。

1 实验部分

1.1 实验原料与试剂

交内酯、冰醋酸、过氧化氢、浓硫酸（质量分数98%）、苯。

1.2 测试仪器与方法

按国家标准GB/T1677-2008测定产品的环氧值。采用化学滴定法，按国家标准GB/T 5530—1998所述方法测定其酸值。采用国家标准GB/T5532－1995所述方法测定其碘值。

1.3 反应原理

环氧化反应的实质是润滑剂基础油中残存的碳碳双键被氧化，结合一个氧原子形成环氧键。环氧化反应可大大降低其基础油的碘值，即可减少油脂中双键的含量，所以环氧化改性能够大幅度提高基础油的抗氧化性。其反应方程式为：

1.4 实验步骤

（1）过氧乙酸的制备：200 g冰醋酸、60 g过氧化氢及2 g浓硫酸混合，室温下保持30 h即可[1]。

（2）交内酯的环氧化：在装有机械搅拌、温度计和平衡加料漏斗的三口瓶中，加入30 g氧化剂，然后在5min之内滴加完10 g交内酯，温热反应3 h，将反应产物倾入分液漏斗静置分层。分出上层环氧化油脂，碱洗、水洗并用苯萃取。减压蒸馏（温度不超过220℃，压强≤30 Pa）即得产品，溶剂苯循环使用。余下的就是环氧化产品，测其碘值、环氧值和酸值。

2 结果和讨论

2.1 不同氧化剂对反应结果的影响

环氧化反应条件为：交内酯10 g，氧化剂用量30 g，反应温度40℃，反应时间3 h，考察了不同氧化剂对反应的影响，见表1。

表1 不同氧化剂对反应结果的影响

由表1可知，30%H2O2和50%H2O2作为氧化剂氧化交内酯时，得到的产品碘值较高，环氧值较低，酸值较高，说明这类氧化剂对交内酯的氧化活性不高，且容易引起环氧化物开环形成羟基化合物。因此，下列实验均使用过氧乙酸作为交内酯环氧化反应的氧化剂。

2.2 氧化剂用量对反应结果的影响

保持其他条件不变，考察了不同过氧乙酸的量对聚合反应的影响，见表2。

表2 氧化剂用量对反应结果的影响

当过氧乙酸用量较少时，由于氧化剂的氧化活性不高，产品的碘值较高，环氧值较低。随着过氧乙酸用量的增加，其氧化活性增强，说明增加过氧乙酸的用量对交内酯环氧化反应有促进作用，当过氧乙酸用量大于30 g时，虽然产品的碘值较低，但其环氧值相应的也降低，说明过氧乙酸用量较大时，会使形成的环氧化物开环形成羟基化合物而使环氧值下降，酸值升高。因此，较合适的氧化剂用量应当兼顾产品的碘值和环氧值，过氧乙酸为30 g时，氧化交内酯的效果最佳。

2.3 反应温度对反应结果的影响

改变反应温度，采用过氧乙酸用量30 g，保持其它反应条件不变，考察反应温度对反应结果的影响，实验结果亦列于表3中。

表3 反应温度对反应结果的影响

由表3可知，当反应的温度变化时，环氧油脂的碘值和环氧值均有所变化。由于过氧乙酸的分解温度为40℃，所以只有达到此温度，才会使过氧乙酸分解以进行环氧化反应。当反应温度低于40℃时，不利于反应的进行。反之，反应温度较高时，会使形成的环氧化物开环形成羟基化合物而使环氧值和碘值均下降，酸值升高。因此，较合适的反应温度为40℃。

2.4 反应时间对反应结果的影响

保持其它反应条件不变，考察了不同反应时间对反应结果的影响，见表4。当反应时间较短时，环氧化产物的碘值较高，环氧值较低，显然这是环氧化反应不完全所致；反应时间愈长，碘值愈低，表明反应程度随时间延长而增大；另一方面反应时间太长环氧值有所下降，酸值有所升高，是因为产物环氧油脂易在酸性溶液中开环形成副产物。因此，最佳反应时间应控制在3 h。

表4 反应时间对反应结果的影响

3 结论

环氧化反应的适宜条件为：m（交内酯）∶m（冰乙酸）∶m（双氧水）∶m（硫酸）=10∶23∶6.8∶0.2，反应时间3 h，反应温度40℃。

该改性方法所得到的润滑剂基础油抗氧化性好、粘度指数高、粘温性能好、抗磨性好、可生物降解和无毒，同时该产品还可用作无毒、稳定性好的优质塑料的增塑剂。

［1］袁云程，陈宏博，高大彬，等.环氧化大豆油及棉子油的制备[J].精细化工,1991,8(1),31-33.

Study on the synthesis technology for epoxy estolides

LONG Lai-zao，LICong-cong
（Guizhou Provincial Research Institute of Chemical Industry，Guiyang Guizhou,550002）

This paper studied the technological method in producing the modified lubricant base oil,using estolides as raw material under the catalysis of sulfuric acid,through the epoxidation reaction of hydrogen peroxide and glacial acetic acid.The optimal condition for this technology is m(estolides)∶m(glacialacetic acid)∶m(hydrogen peroxide)∶m(sulphuric acid)=10∶23∶6.8∶0.2,the reaction time is 3 h,the reaction temperature is 40℃.Ultimately get the biodegradable and nontoxic lubricant base oil with good in oxid ability,high viscosity index,good viscosity temperature performance and good abrasion-resistance.

oleic acid;estolides;epoxidation

10.3969/j.issn.1008-1267.2011.01.016

TQ225.24

A

1008-1267（2011）01-042-02

2010-09-21

龙来早（1981－），男，贵州贵阳人，硕士研究生，主要从事精细化工方向的研究。