无溶剂体系中废弃油脂的环氧化改性

无溶剂体系中废弃油脂的环氧化改性

魏 静，阎 杰，冯晓萌，林海琳

（广州海珠区仲恺农业工程学院化学化工学院，广东广州 510225）

摘 要：以废弃油脂为原料，

在无溶剂体系中以十六烷基三甲基溴化铵为相转移催化剂，H 2O 2为氧源，研究了固体磷钨酸催化废弃油脂的环氧化反应。结果表明：废弃油脂与H 2O 2料液比为2∶1 g/ mL ，m （废弃油脂）∶m （磷钨酸）∶m （十六烷基三甲基溴化铵）=1∶0.012∶0.008，H 2O 2在60 ℃体系中滴加H 2O 2反应2 h ，环氧值达最大为4.24 %，采用FTIR 、1H NMR 、13C NMR 、TG 对产物进行了表征。

关键词：废弃油脂；环氧化；无溶剂体系；催化剂

Epoxidation modification of waste oil in solvent-free system

WEI Jing, Y AN Jie, FENG Xiao-meng, LIN Hai-lin

(College of Chemistry and Chemical Engineering, Zhongkai University of Agricultural and Engineering,

Guangzhou 510225, Guangdong, China)

Abstract: Using waste oil as raw material, cetyltrimethylammonium bromide as phase transfer catalyst, hydrogen peroxide as oxygen source, solid phosphotungstic acid catalyzed the epoxidation of waste oil in solvent-free system were studied. The results showed that the ratio of waste oil to hydrogen peroxide was 2∶1 (g/mL), m (waste oil)∶m (phosphotungstic acid)∶m (hexadecyltrimethylammonium bromide) = 1∶0.012∶0.008, added hydrogen peroxide at 60℃ for 2 h, the maximum epoxy value was 4.24 %, and the product was characterized by FTIR, 1H NMR, 13C NMR and TG

Key words: waste oil; epoxidation; solvent-free system; catalyst

中图分类号：TS229 文献标识码：A 文章编号：1008-9578（2019）01-0069-04

收稿日期：2018-06-12

基金项目：广东省省级科技计划项目（2015B020215012）；广东省科技计划项目（2014A050503065）；广州市产学研协同创新重大专项（201604020074）

作者简介：魏静（1994—），女，硕士研究生，研究方向为废弃油脂改性及其应用。通信作者：阎杰（1972—），男，博士，副教授，研究方向为油脂化学及声化学技术。

废弃油脂简称废油，为餐饮业和食品加工业的废弃物，若直接排入下水道，流进河流、湖塘，每1 kg 废弃油脂将会造成1.5万m 2

的水面污染。更为严重的是，近些年来，一些不法分子专门收集这些废弃油脂，土法炼制以重新食用，严重危害人们的身心健康。为解决这一废弃资源的循环利用问题，有报道通过催化裂解、酯交换等方式制备生物柴油，但产品的氧化稳定性差，工艺复杂，成本高，推广难度大；同时，也有关于废弃油脂制备表面活性剂的新思路，但仍存在一系列问题，如过程繁琐、

条件苛刻、环境污染、效果不佳等。因此，亟待为废弃油脂的资源化利用开发出新的方向。环氧化油脂是一种重要的化工原料和中间体，多用于无毒增塑剂、润滑油、油墨、涂料、黏合剂等产品中。目前，环氧化油脂主要以大豆油为原料，浓硫酸为催化剂，甲酸或乙酸为活性氧载体，其制备过程工艺复杂，设备多，环境污染严重，原料价格高。近年，有单位对油脂环氧化开展了进一步研究，所选原料有蓖麻油[1]、葵花籽油[2]、菜籽油[3]

等。这些方法的共同点是，以植物油脂为原料，价格昂贵，成本高。废弃油脂主要来源于食用动植物油脂，因此与动植物油脂成分相似，均含有可以环氧化改性的不饱和双键，且价格低廉。项目组曾研究发现，废弃油脂可以代替植物油脂用于制备环氧化油脂[4]，与文献报道[5]的一样，但过程中使用大量酸，产物中存在大量酸和水，后处理困难，易造

成环境污染。基于此，本试验在无溶剂的体系下，以固体磷钨酸和十六烷基三甲基溴化铵为催化剂，利用H 2O 2提供活性氧进行废弃油脂的环氧化。目的是开发环境友好的工艺，使废弃油脂得到资源化利用，同时，降低生产环氧化油的成本。1 材料与方法

1.1 试剂与主要仪器设备废弃油脂：广州市农科院提供，主要为大豆酸化油，酸值为74 mg/100g ；H 2O 2：广东华光科技

股份有限公司；磷钨酸：天津市北联精细化学品开发有限公司；十六烷基三甲基溴化铵：天津市大茂化学试剂厂；丙酮、盐酸、氢氧化钠、无水乙醇、甲酚红、百里香酚蓝：分析纯。Spectrum-100型傅里叶变换红外光谱仪：美国Perkin Elmer 公司；TDL-80-2B 台式低速离心

机：上海安亭科学仪器厂；DF–101S 集热式恒温加热磁力搅拌器：巩义市予华仪器有限责任公司；JJ 型电动搅拌机：江阴保利科研器械有限公司；TGA1型热重分析仪：瑞士Mettler Toledo 公司；Bruker AVANCE IIIT 600HD 型核磁共振仪：瑞士Bruker BioSpin 公司。