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异硬脂酸及其衍生物具有良好的保湿性和氧化稳定性,广泛应用于化妆品、盥洗用品、润滑剂和食品添加剂等方面。本论文对异硬脂酸的性质、用途、分离和分析方法进行了详细综述,在此基础上,详细研究了单体酸加氢、尿素包结法提取异硬脂酸的方法和工艺条件、三异硬脂酸甘油酯的制备以及异硬脂酸和三异硬脂酸甘油酯的热稳定性和抗氧化性能。
详细研究了单体酸的加氢工艺条件,考察了催化剂、加氢温度、压力、时间、催化剂用量以及搅拌速度对加氢产物的影响。结果表明,使用雷尼镍作催化剂,乙醇作溶剂,在温度180~190℃、压力3 MPa、催化剂的质量分数为单体酸的1.0%、反应时间4 h、搅拌速度为800 r/min的条件下,加氢产物的碘值为4.1gI2/100g。经GC-MS分析,加氢后单体酸中含有13种成分,其中脂肪酸类10种,烷烃2种,酯类1种,支链酸的含量为33.07%,异硬脂酸的含量为28.53%。
以尿素包结法分离加氢后单体酸中的异硬脂酸,考察了溶剂的种类、用量和浓度、尿素的用量、冷析温度以及冷析时间等对提取异硬脂酸的影响。结果表明,以95%乙醇作溶剂,单体酸、尿素和95%乙醇的质量比为1:3:6,冷析温度为10℃,冷析时间为15 h时,所得异硬脂酸的酸值为176.3 mg KOH/g,碘值为7.1 gI2/100g,皂化值为185.1 mg KOH/g,凝固点为8.4℃,提取率为92.78%。异硬脂酸的不皂化物的含量在3.13~4.75%之间,相对密度d2525在0.905~0.912之间,色值440/550 nm处透光率在51/87~24/58范围内,与文献报道的典型值相差不大。产品采用红外光谱、核磁证实结构。经GC-MS分析,产品中的支链酸含量为82.49%,异硬脂酸的含量为71.08%。
在氮气保护下,利用对甲苯磺酸作催化剂,以异硬脂酸和甘油为原料合成三异硬脂酸甘油酯,其最佳反应条件为:对甲苯磺酸用量7%(占异硬脂酸的质量分数),n(异硬脂酸)/n(甘油)=3.2,反应温度150~160℃,反应时间4 h,甲苯为带水剂。优化条件下甘油的酯化率为96.9%。得到的产物物性参数如下:金黄色油状液体,酸值为0.9 mg KOH/g,皂化值232.3 mg KOH/g,羟值为3.2 mg KOH/g。产物结构经IR光谱证实,异硬脂酸与甘油确实发生了酯化反应生成了三异硬脂酸甘油酯。
研究了异硬脂酸和三异硬脂酸甘油酯的热稳定性和氧化稳定性。实验证明,异硬脂酸和三异硬脂酸甘油酯具有较好的热稳定性。氧化稳定性实验证明,异硬脂酸和三异硬脂酸甘油酯氧化前后粘度的变化率分别为12.64%和4.92%,酸值的变化值分别为3.3 mg KOH/g和0.4 mg KOH/g,说明其氧化稳定性比较好。异硬脂酸和三异硬脂酸甘油酯的抗氧化性能较好,其酸败与碘值有关,碘值越大,酸败程度越深,过氧化值越高,甲基酮显色越深,羰基值越高,氧化脂肪酸的含量越高。