利用生物柴油副产粗甘油制备胶粘剂的方法 |
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| 申请号 | CN201110002706.8 | 申请日 | 2011-01-07 | 公开(公告)号 | CN102108278A | 公开(公告)日 | 2011-06-29 |
| 申请人 | 中国地质大学(武汉); | 发明人 | 刘慧; 李翠; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种利用 生物 柴油 副产粗甘油制备胶粘剂的方法，包括如下工艺过程：副产粗甘油的预处理：以生物柴油生产中的副产粗甘油为原料，加入稀释剂稀释，调节溶液pH值至3～6，离心，静置分层：上层为 脂肪酸 层，下层为 皂化 物层， 中间层 为粗甘油层，取中间层，蒸除甲醇和 水 ，即为预处理后的粗甘油；胶粘剂的生产：在预处理后的粗甘油中加入N,N’-二甲基乙酰胺 溶剂 ，然后加入丁二酸酐，丁二酸酐的加入量与预处理后的粗甘油的摩尔比为1:1～2:1，加热使丁二酸酐溶解，反应得到胶粘剂。该方法适合于以各种动 植物 油 脂生产生物柴油的副产粗甘油，生产成本低；工艺简便，便于规模化生产；制得的胶粘剂粘结强度高，耐水性强。 | ||||||
| 权利要求 | 1.利用生物柴油副产粗甘油制备胶粘剂的方法，其特征在于：包括如下工艺过程：(1)副产粗甘油的预处理：以生物柴油生产中的副产粗甘油为原料，加入稀释剂稀释， 所述的稀释剂为甲醇、乙醇、水中的一种，用酸调节上述溶液的PH值至3〜6，离心，静置分 层：上层为脂肪酸层，下层为皂化物层，中间层为粗甘油层，取中间层，然后将中间层蒸除去 甲醇和水，即为预处理后的粗甘油；(2)胶粘剂的生产：在预处理后的粗甘油中加入N，N’-二甲基乙酰胺溶剂，然后加入丁 二酸酐，丁二酸酐的加入量与预处理后的粗甘油的摩尔比为1:1〜2:1，加热使丁二酸酐溶 解，反应得到胶粘剂。 |
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| 说明书全文 | 利用生物柴油副产粗甘油制备胶粘剂的方法技术领域[0001] 本发明涉及一种利用生物柴油副产粗甘油制备胶粘剂的方法，适合于以各种动植 物油脂生产生物柴油的副产粗甘油。 背景技术[0002] 随着石油资源的日渐枯竭和环境污染的加重，选择清洁可再生能源已成为当前能 源研究的重点。生物柴油作为一种优质的石化柴油替代品，不仅可以降低化石燃料燃烧造 成的环境污染，而且可以在一定程度上缓解我国能源短缺带来的压力。在生产生物柴油的 同时会产生约10%的副产粗甘油，但是，该粗甘油因为含有杂质而价值较低。充分利用生物 柴油生产过程中的副产物粗甘油，不仅可以降低生产成本，也可以增加生物柴油的竞争力。 [0003] 甘油是最简单的三羟基醇，又称丙三醇，是无色、无臭、吸湿性极好、带有甜味的粘 状液体，能与水、醇类(如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇）及酚类(如苯酚、邻甲酚等）互溶，也能 与乙二醇、丙二醇、胺类和杂环碱互溶，可以参与许多化学反应，生成各种衍生物。高纯度甘 油是一种重要的化工原料，在食品、药品、化妆品和烟草等工业中均有广泛应用。 [0004] 传统的粗甘油纯化方法主要有减压蒸馏法和离子交换法。减压蒸馏法是通过在高 真空和相对较低的温度条件下蒸馏得到纯甘油。该方法对真空度要求高，能耗大，但因蒸馏 温度仍然过高，釜液甘油仍容易聚合发生副反应，影响甘油的纯度、色泽和收率。离子交换 法是将粘度比较大的粗甘油稀释，然后通过离子交换树脂去除粗甘油中的金属离子，但其 蒸发浓缩能耗较大，并且因粗甘油中杂质含量较高，树脂很快会达到饱和而失活，而树脂再 生会产生大量酸碱废水。因而，从生产生物柴油的副产物粗甘油中提炼高纯度甘油过程复 杂，费用高，尤其中小规模生产者很难负担起精炼甘油的昂贵费用。因此，研究和开发利用 生物柴油副产物粗甘油生产高附加值产品，成为降低生物柴油成本，延长生物柴油产业链， 增强生物柴油的市场竞争力，支持生物柴油可持续发展的关键所在。目前，粗甘油可转化为 1，3"丙二醇、环氧氯丙烷、1，2-丙二醇、氢、二羟基丙酮、乳酸和聚羟基脂肪酸酯等具有市 场前景的高附加值产品。 发明内容[0005] 经过反复试验，本发明提供了一种利用生物柴油副产粗甘油制备胶粘剂的方法， 该方法适合于以各种动植物油脂生产生物柴油的副产粗甘油，生产成本低；工艺简便，便于 规模化生产；制得的胶粘剂粘结强度高，且耐水性较强。 [0006] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：利用生物柴油副产粗甘油制备胶粘剂的方法，包括如下工艺过程： (1)副产粗甘油的预处理：以生物柴油生产中副产的粗甘油为原料，加入稀释剂稀释， 所述的稀释剂为甲醇、乙醇、水中的一种，用酸调节上述溶液的PH值至3〜6，离心，静置分 层：上层为脂肪酸层，下层为皂化物层，中间层为粗甘油层，取中间层，然后将中间层蒸除去 甲醇和水，即为预处理后的粗甘油；上层脂肪酸层可以回收并重复应用于生物柴油的生产， 3下层即离心所得的沉淀物主要为皂化物，可用于生产肥皂； (2)胶粘剂的生产：在预处理后的粗甘油中加入N，N’-二甲基乙酰胺溶剂，然后加入丁 二酸酐，丁二酸酐的加入量与预处理后的粗甘油的摩尔比为1:1〜2:1，加热使丁二酸酐溶 解，反应得到胶粘剂。 [0007] 按上述方案，所述的稀释剂和粗甘油的体积比为0. 05:1〜0. 3:1。 [0008] 按上述方案，所述的稀释剂为甲醇。甲醇因沸点较低，易于蒸除。 [0009] 按上述方案，所述粗甘油的质量与N，N’ - 二甲基乙酰胺的体积的比例为1/3:1〜 2:1 g/mL0 [0010] 按上述方案，所述的反应温度为30〜100°C。 [0011] 胶粘剂的使用方法：将胶粘剂涂于硬质物体表面，于100〜200°C下加热预处理 0. 5〜4小时，然后将两个硬质物体表面贴合，压实，再于130〜200°C下固化0. 5〜7小时。 所述的硬质物体包括铝片、钢片、铜片、铁片、铝合金片、玻璃片等。该方法中加热预处理可 使N，N’ - 二甲基乙酰胺挥发，然后经高温固化，使反应更加充分，从而增强胶粘剂的粘结强度。 [0012] 本发明的有益效果：本发明提供的一种利用生物柴油副产粗甘油制备胶粘剂的方 法，使用生物柴油生产过程中的副产粗甘油为原料，生产成本低；工艺简便，便于规模化生 产；制得的胶粘剂粘结强度高，且耐水性较强。 具体实施方式[0013] 下面通过具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护内容不局限于以下 实施例。 [0014] 下述实施例中拉伸剪切强度测量方法是按照GB71M-86标准，用万能拉力试验 机测试试件的拉伸剪切强度。所述试件为硬质物体，硬质物体尺寸为IOOmm (长）X25mm (宽)XL 2mm (厚)，粘接尺寸为25mm (长)X 12. 5mm (宽)，拉伸速率为25mm/min。 [0015] 实施例1利用桐油生产生物柴油的副产粗甘油制备胶粘剂的方法，其工艺流程如下： 生物柴油副产粗甘油的预处理：将桐油制备生物柴油中的副产粗甘油，加甲醇稀释，甲 醇和粗甘油的体积比为0. 1;1，然后一边搅拌一边缓慢滴加硫酸溶液，调节上述溶液的PH 值至4，离心，静置分层：上层为脂肪酸层，下层为皂化物层，中间层为粗甘油层，除去上层 脂肪酸层，回收中间层，蒸去甲醇与水，得到预处理后的粗甘油； 胶粘剂的生产：在预处理后的粗甘油中加入N，N’ - 二甲基乙酰胺，预处理后的粗甘油 的质量与N，N’ - 二甲基乙酰胺的体积的比例为1:2 g/mL，然后加入丁二酸酐至上述溶液 中，丁二酸酐的加入量与粗甘油的摩尔比为1.5: 1，40°C反应得到胶粘剂产品。 [0016] 胶粘剂的使用：将胶粘剂涂于铝合金片表面，于100°C加热预处理4小时，然后将 两片铝合金片表面贴合，压实，于140°C固化7小时。 [0017] 性能测试结果：粘合后两片铝合金片的拉伸剪切强度可达lOMpa，且在水中浸泡 24小时后，拉伸剪切强度仍可达7Mpa。 [0018] 实施例2利用大豆油生产生物柴油的副产粗甘油制备胶粘剂的方法，其工艺流程如下：生物柴油副产粗甘油的预处理：将大豆油制备生物柴油中的副产粗甘油，加乙醇稀释， 乙醇和粗甘油的体积比为0. 18:1，然后一边搅拌一边缓慢滴加盐酸溶液，调节上述溶液的 PH值至5，离心，静置分层：上层为脂肪酸层，下层为皂化物层，中间层为粗甘油层，回收中 间层，蒸去甲醇与水，得到预处理后的粗甘油； 胶粘剂的生产：在预处理后的粗甘油中加入N，N’ - 二甲基乙酰胺，预处理后的粗甘油 的质量与N，N’ - 二甲基乙酰胺的体积的比例为1:1 g/mL，然后加入丁二酸酐至上述溶液 中，丁二酸酐的加入量与粗甘油的摩尔比为2: 1，70°C反应得到胶粘剂产品。 [0019] 胶粘剂的使用：将胶粘剂涂于铝片表面，于140°C加热预处理3小时，然后将两片 铝片表面贴合，压实，于170°C固化4小时。 [0020] 性能测试结果：粘合后两片铝片的拉伸剪切强度可达13Mpa。且在水中浸泡M小 时后，拉伸剪切强度仍可达12Mpa。 [0021] 实施例3利用地沟油生产生物柴油的副产粗甘油制备胶粘剂的方法，其工艺流程如下： 生物柴油副产粗甘油的预处理：将地沟油制备生物柴油中的副产粗甘油加水稀释，水 和粗甘油的体积比为0. 25:1，一边搅拌一边缓慢滴加磷酸溶液，调节上述溶液的pH值至6， 离心，静置分层：上层为脂肪酸层，下层为皂化物层，中间层为粗甘油层，回收中间层，蒸除 去甲醇与水，得到预处理后的粗甘油； 胶粘剂的生产：在预处理后的粗甘油中加入N，N’ - 二甲基乙酰胺，预处理后的粗甘油 的质量与N，N’ - 二甲基乙酰胺的体积的比例为2:1 g/mL，然后加入丁二酸酐至上述溶液 中，丁二酸酐的加入量与粗甘油的摩尔比为1.2: 1，100°C反应，得到胶粘剂产品。 [0022] 胶粘剂的使用：将胶粘剂涂于玻璃片表面，于180°C加热预处理1小时，将两片玻 璃片表面贴合，压实，于200°C固化1小时。 [0023] 性能测试结果：粘合后两片玻璃片的拉伸剪切强度可达14Mpa，且在水中浸泡M 小时后拉伸剪切强度仍可达12Mpa。 [0024] 实施例4利用棕榈油油生产生物柴油的副产粗甘油制备胶粘剂的方法，其工艺流程如下： 生物柴油副产粗甘油的预处理：将棕榈油制备生物柴油中的副产粗甘油加甲醇稀释， 甲醇和粗甘油的体积比为0.05:1，一边搅拌一边缓慢滴加硫酸溶液，调节上述溶液的pH值 至3，离心，静置分层：上层为脂肪酸层，下层为皂化物层，中间层为粗甘油层，回收中间层， 蒸除去甲醇与水，得到预处理后的粗甘油； 胶粘剂的生产：在预处理后的粗甘油中加入N，N’ - 二甲基乙酰胺，预处理后的粗甘油 的质量与N，N’-二甲基乙酰胺的体积的比例为1/3:1 g/mL，然后加入丁二酸酐至上述溶液 中，丁二酸酐的加入量与粗甘油的摩尔比为1: 1，120°C反应，得到胶粘剂产品。 [0025] 胶粘剂的使用：将胶粘剂涂于铁片表面，于130°C加热预处理1小时，将两片铁片 表面贴合，压实，于200°C固化1小时。 [0026] 性能测试结果：粘合后两片铁片的拉伸剪切强度可达12Mpa，且在水中浸泡M小 时后拉伸剪切强度仍可达lOMpa。 |
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