蓖麻油环氧化反应研究

何欣莉，王　芳，田进梅，夏　燕（北方民族大学化学化工学院，宁夏银川　750021）



蓖麻油环氧化反应研究

何欣莉，王芳，田进梅，夏燕
（北方民族大学化学化工学院，宁夏银川750021）

摘要：蓖麻油为原料，与甲酸、过氧化氢在硫酸催化下，进行蓖麻油的环氧化反应。考察甲酸、过氧化氢、催化剂用量和反应温度对蓖麻油环氧化的影响，得到较优工艺条件，即反应温度60℃，甲酸用量25 mL，双氧水40 mL，浓硫酸4 g时，环氧化得到的产物环氧值较高。

关键词：蓖麻油；环氧蓖麻酸甘油酯；环氧化；绿色润滑剂

环氧化植物油可以用作易降解型润滑油[1]、增塑剂[2]、环氧树脂材料[3]。因此，研究植物油环氧化技术对经济的可持续发展具有深远的意义。本研究采用的是非溶剂原位过氧化反应技术，即在植物油中直接加入甲酸、过氧化氢、催化剂硫酸，进行碳碳双键的过氧化反应，研究了反应温度，甲酸、过氧化氢及硫酸用量对环氧化的影响，采用Hanus法测定其碘值，盐酸-丙酮法测定其环氧值。

1　实验部分

1.1环氧蓖麻酸甘油酯的制备

量取蓖麻油100 mL、甲酸25 mL、4 g浓硫酸加入烧瓶，搅拌，30 %过氧化氢20 mL缓慢滴加，滴加完毕升温至一定温度保温8 h。反应物分层得到油层和水层，除去水层，油层先用3 %碳酸钠溶液洗涤pH介于6～7，然后用蒸馏水洗涤至中性，100℃除去水分，测定碘值、环氧值。实验条件：甲酸的添加量分别为5 mL，l0 mL，15 mL，20 mL，25 mL，30 mL，35 mL；双氧水的添加量分别为20 mL、30 mL、40 mL、60 mL、70 mL、80 mL；硫酸添加量分别为2 g，4 g，6 g，8 g，10 g；反应温度分别为30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃。

1.2产品分析

环氧值按GB/T 1677-2008盐酸丙酮法测定[4]，碘值按GB/T 5532-1995植物油碘价方法[5]。

2　结果讨论

2.1甲酸用量对环氧化反应的影响

反应温度60℃，30 %过氧化氢60 mL，浓硫酸4 g，甲酸的加入量为5 mL～35 mL，反应时间8 h，结果（见图1）。

图1　甲酸用量对环氧化反应的影响

随着甲酸加入量的增加，碘值先减小后增加，环氧值先增加后减小。由图1可知，甲酸与蓖麻酸甲酯的摩尔比在1.7是较优的。

2.2双氧水用量对环氧化反应的影响

反应温度60℃，甲酸25 mL，浓硫酸4 g，30 %过氧化氢的加入量为20 mL～80 mL，反应时间8 h，结果（见图2）。

图2　双氧水用量对环氧化反应的影响

随过氧化氢量的增加，碘值逐渐减小而环氧值先是平缓增加然后逐渐减小，因此，过氧化氢加入量存在最优值，从图2中可知过氧化氢与蓖麻酸甲酯的摩尔比为4.4左右，是较优的。

2.3催化剂用量对环氧化反应的影响

反应温度60℃，甲酸25 mL，30 %过氧化氢的加入量为60 mL，浓硫酸量为2 g～10 g，反应时间8 h，结果（见图3）。

随着硫酸的加入量增加，碘值先迅速减小后缓慢增加，环氧值先迅速增加后减小，硫酸用量在4 g左右较优。

图3　催化剂用量对环氧化反应的影响

2.4反应温度对环氧化反应的影响

甲酸25 mL，30 %过氧化氢的加入量为60 mL，浓硫酸加入量为2 g～10 g，反应时间8 h，反应温度30℃～80℃，结果（见图4）。

图4　反应温度对环氧化的影响

从图4中可以看出30℃～60℃时，环氧值随着温度的升高而逐渐增大，到达60℃左右蓖麻酸甲酯的环氧值是最大的，碘值随着温度的升高逐渐减小，60℃以后随着温度的升高而增加，蓖麻酸甲酯的较优环氧化温度在60℃左右。

3　结语

蓖麻油环氧化反应的较优工艺条件：反应温度为60℃，甲酸用量为25 mL，双氧水为40 mL，浓硫酸为4 g。在此条件下，环氧化得到的产物环氧值达较大，饱和度较高。

参考文献：

［1］吴辉平，姜高，许药芸，等.菜籽油环氧化制备润滑油基础油的研究［J］.高校化学工程学报，2009，23（1）:116-121.

［2］史润萍，蒋平平，施赛泉.大豆酸化油甲醋环氧化合成无毒环保型增塑剂［J］.中国油脂，2008，36（6）:36-39.

［3］刘振兴，聂小安，王义刚.白花树果油环氧脂肪酸甲醋增塑剂的制备及其应用［J］.现代化工，2014，34（2）:97-100.

［4］吴志高，李世荣，卢军彩.环氧值测定方法的改进［J］.武汉化工学院学报，2006，28（1）:5-7.

［5］钟国清.油脂碘值的测定方法研究［J］.粮油食品科技，2004，12（1）:29-30.

Study on the oxidation reaction of castor oil

HE Xinli，WANG Fang，TIAN Jinmei，XIA Yan
（College of Chemistry and Chemical Engineering，Beifang University of Nationalities，Yinchuan Ningxia 750021，China）

Abstract:Castor oil as raw material,and formic acid and hydrogen peroxide in sulfuric acid catalyzed epoxidation of castor oil.Investigation formic acid and hydrogen peroxide,the amount of catalyst and reaction temperature on epoxidation of castor oil and the optimal process conditions,i.e.,the reaction temperature of 60℃,25 mL amount of formic acid, hydrogen peroxide 40 mL,concentrated sulfuric acid 4 g,epoxidized product of epoxy value was higher.

Key words：castor oil；epoxy castor oil；epoxidation；green lubricant

基金项目：北方民族大学创新项目，项目编号：YJCX-HG-015。

*收稿日期：2016－01-05

DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.2016.03.034

中图分类号：TQ644.2

文献标识码：A

文章编号：1673-5285（2016）03-0131-02