论文部分内容阅读
本研究针对棕榈油脂肪酸中含有不饱和的C=C双键,其甘油分子中含有β-H,致使其氧化稳定性较差的问题,通过环氧化和开环反应消除棕榈油脂肪酸中的C=C双键,通过酯交换反应消除棕榈油甘油分子中的β-H,提高其氧化稳定性,制备环氧棕榈油、乙酸异构酯和三羟甲基丙烷三酯三种润滑剂基础油,并与添加剂复配制备三种不同粘度等级的绿色食品机械润滑剂。以棕榈油为原料,采用过氧乙酸和过氧甲酸两种方法制备环氧棕榈油,通过单因素、正交和响应面设计,并对两种方法进行对比,得到过氧甲酸法制备的环氧棕榈油具有较高的环氧值,其最佳制备条件为:投料比m(棕榈油):m(甲酸):m(30%的双氧水):m(浓硫酸)=30:6:43:0.3,反应温度为65℃,反应时间为6h,在此条件下得到产品的环氧值为3.89%。环氧棕榈油的结构由红外光谱表征。以过氧甲酸法制备的环氧棕榈油为原料,在无催化剂条件下使其与乙酸作用发生开环反应制备乙酸异构酯。通过实验设计和数据处理,得到环氧棕榈油在乙酸作用下的开环动力学模型,r=k[Ep][CH3COOH]1.6,[Ep]为环氧键的摩尔浓度,[CH3COOH]为乙酸的摩尔浓度,k为反应速率常数。由动力学研究还得出,k与反应温度T遵循阿仑尼乌斯方程,开环反应速率随着温度的升高而增大,开环反应的活化能Ea为40.28KJ·mol-1。依据环氧棕榈油在乙酸作用下的开环动力学性质,选取乙酸和环氧键的摩尔比为5:1,反应温度90℃,反应时间3h,制得乙酸异构酯的剩余环氧值为0.09%,其结构由红外光谱表征。本研究还以棕榈油为原料,先与甲醇反应制备棕榈油脂肪酸甲酯,再使棕榈油脂肪酸甲酯和三羟甲基丙烷酯交换制备不含β-H的三羟甲基丙烷三酯,并通过单因素和响应面设计,得到三羟甲基丙烷三酯的最佳制备条件为:棕榈油脂肪酸甲酯和三羟甲基丙烷的摩尔比为7.3:1,甲醇钠加入量为总量的0.86%,反应温度为168℃,反应时间为7h,在此条件下三酯生成率最高为88.75%。经分子蒸馏后,产品的纯度达98.6%,结构由红外光谱和质谱表征。此外,以自制环氧棕榈油、乙酸异构酯和三羟甲基丙烷三酯为基础油,PB-1300(聚异丁烯)、T803B(聚α-烯烃)、BHT(2, 6-二叔丁基对甲酚)和司苯-80(山梨糖醇单甘油酯)为添加剂,复配制得68、220和150三种不同粘度等级的润滑剂。三种合成润滑剂均有很好的粘温性能、安全稳定性和生物降解性,其色泽、酸值、硫酸盐灰分、水分、机械杂质等指标也优于市售石油基润滑剂,是三种绿色食品机械润滑剂。