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吕维忠   涂伟萍  杨桌如  陈焕钦

    棕榈酸异丙酯（IPP）是一种低粘度亲油类的非离子型表面活性剂,大量用于护肤霜和蜜类化妆品中。它的合成方法主要有 4 种 :

1.  在磺酸型离子交换树脂存在下,丙烯与棕榈酸并流通过反应床。

2.  以沸石负载锌作催化剂,在2758kPa压力下,棕榈酸同丙烯快速合成棕榈酸异丙酯。

3.  以棕榈酸、异丙醇为反应物,直接酯化合成棕榈酸异丙酯。

4.  以含棕榈酸的油脂为原料（如椰子油或棕榈油）,与过量的甲醇在常压下、催化剂存在下进行醇解反应,再经进一步酯交换、分馏制得。棕榈油是天然可再生资源,利用棕榈油提取得到的棕榈酸天然、安全、可靠。本文以棕榈油为原料,从中提取棕榈酸,再以棕榈酸、异丙醇为反应物,以改性氧化锆或SO4²-/ZrO2固体超强酸作为催化剂直接酯化合成棕榈酸异丙酯。得到了直接酯化法合成棕榈酸异丙酯的******工艺参数。收率在90%以上,棕榈酸异丙酯纯度达98.6%。

1 　实验部分

1.1 　试剂

    棕榈油为市售食品精制级;其他试剂均为化学纯。

1.2 　从棕榈油中提取棕榈酸

    在1000mL反应瓶中加入500g 棕榈油和150g水 ,搅拌升温至80～85℃,缓慢滴加硫酸,滴加完毕静置2h。放出下层废酸水,用90℃热水洗涤2次,得到酸化油。在1000mL反应瓶中加入500g酸化油、150g沸水、5g浓硫酸和15 g催化剂 (烷基苯磺酸) ,在约90r/min的搅拌速度下 ,保持微沸8h,静置0.5h。放去下层废水 ,继续搅拌微沸6h。取样分析酸价 ,待酸价大于或等于180时为合格 ,若酸价不合格再进行第3 次水解。合格后进行真空蒸馏 ,在97.3kPa的真空度下把混合脂肪酸全部蒸出 ,再冷冻至0℃压榨 ,得到固体脂肪酸 (主要为棕榈酸) 及液体脂肪酸(主要为油酸和亚油酸)。

1.3 　棕榈酸异丙酯的合成

    方法 1:本方法以改性氧化锆为催化剂。将适量棕榈酸加入三口瓶中,加热,待完全熔化后加入适当过量异丙醇和定量的改性氧化锆 ,搅拌加热 ,蒸气冷凝液经预先被异丙醇饱和的无水硫酸铜柱后返回烧瓶继续参加反应,控制温度100℃,反应时间5.5h。反应结束后过滤回收催化剂,离心分离硫酸铜回收异丙醇 ,将前滤液与回收的异丙醇一同返回烧瓶中,蒸馏回收过量的异丙醇 ,加入混配的活性白土与活性炭脱色 ,过滤 ,滤液用水洗涤 ,经油水分离保留有机相 ,并在 85 ℃下减压蒸馏得产品。采用正交实验的方法 ,以产品收率、色泽及纯度为指标 ,以反应温度、反应时间、催化剂用量为因素 ,实验结果见表 1。

    方法 2:本方法选择了SO4²-/ZrO2固体超强酸作为酯化催化剂。SO4²-/ZrO₂固体超强酸催化剂是采用 ZrCl₂·H₂O 为原料 ,用氨水溶液中和,沉淀、过滤后 ,用硫酸溶液浸渍 ,再经高温煅烧而制成。称取 0.2mol的棕榈酸和异丙醇按一定的酸醇比加入到具有分水器,搅拌器的三颈烧瓶中 ,并加SO4²-/ZrO2固体超强酸作催化剂 ,加热至85～95 ℃反应数小时 ,反应结束后 ,过滤分离催化剂 ,并回收过量的醇 ,可得到棕榈酸异丙酯。反应方程式如下:

 
    根据影响反应的因素和水平 ,设计三因素三水平的正交试验 ,见表 2。

2 　结果与讨论

2.1 　反应******条件

    方法 1:采用正交实验的方法,******反应条件为:反应温度95～105℃,时间 5～6h,催化剂用量为总物料量的0.7%,催化剂如活化再生适当 ,可重复使用 5 次。

    方法 2:正交试验结果表明 ,各因素对酯化率影响的大小顺序为 C>B>A,确定较佳的工艺条件应为:酸醇比 1∶5,催化剂用量 4%;反应时间 4h。酯化产物经过滤分离出催化剂 ,分馏回收未反应的醇后得到产品 ,气相色谱显示 ,产品中棕榈酸异丙酯的含量为 98.63% (质量分数)。

2.2 　产物的质量指标