全 文 ：椰子油脂肪酸烷醇酰胺磷酸酯的合成及其性能研究
冯光炷1 　谢文磊1 　王钟声2 　李风亮1
(郑州粮食学院化学化工系1 ,郑州 450052;大连粮食工业总厂2 ,大连 161003)
　　摘要　以椰子油 、甲醇和单乙醇胺为原料合成椰子油脂肪酸烷醇酰胺 ,然后经磷酸化及中和反
应制得椰子油脂肪酸烷醇酰胺磷酸酯盐。探讨了物料配比 、反应温度 、反应时间等对产物中单双酯
含量及产率的影响 ,并对合成产品的表面活性进行了测定。结果表明 ,烷醇酰胺磷酸酯合成的最佳
条件为椰子油脂肪酸烷醇酰胺∶五氧化二磷为 2∶1 ～ 4∶1(摩尔比),反应温度 80℃,反应时间 4h。
关键词　椰子油脂肪酸;五氧化二磷;烷醇酰胺磷酸酯;合成;性能
分类号　O623.4
0　引言
磷酸酯是一类性能优良的新型阴离子表面活
性剂。早先人们注意的是其优良的抗静电性 ,随
着研究的不断深入 ,发现它还具有优良的润湿 、净
洗 、增溶 、乳化 、防锈 、缓蚀 、分散 、螯合和抗污垢再
沉淀等作用 ,而且还有良好的酸碱稳定性 、热稳定
性和耐电离性 ,在碱性溶液中溶解性良好 。磷酸
酯在纺织印染工业中可作为抗静电剂 、漂白剂 、乳
化剂 ,在高分子乳液聚合 、农药和化妆品中可作为
乳化剂 ,此外在洗涤剂 、金属润滑剂和废纸脱墨等
方面也有广泛的应用[ 1] 。
磷酸酯是含有单酯和双酯的混合物 ,单双酯的
含量对其应用性能有较大的影响 ,一般单酯含量高
时 ,抗静电性能好 ,双酯含量高时 ,则其平滑性能
好。本文以椰子油 、甲醇及单乙醇胺为原料 ,合成
了椰子油脂肪酸烷醇酰胺 ,然后与五氧化二磷反应
后再以氢氧化钠中和 ,制得椰子油脂肪酸烷醇酰胺
磷酸钠 ,讨论了反应条件对产物中单双酯含量及产
率的影响 ,并对合成产品的表面性能进行了测定。
1　实验材料和方法
1.1　实验药品与仪器
　　椰子油(一级油), 甲醇(AR), 单乙醇胺
(AR),氢氧化钠(AR),氢氧化钾(AR),无水乙醇
(AR),五氧化二磷(AR)等 。
pH81-A 型酸度计 ,表面张力仪等 。
1.2　实验原理
CHOOCR2
CH2OOCR1
CH2OOCR3
+CH3OH NaOH R1(R2 , R3)COOCH3 NH2CH2CH2OH RCONHCH2CH2OH
P2O5
RCONHCH2CH2O P
OH
OH
=0+(RCONHCH2CH2O)2 P
OH
=0 NaOH
RCONHCH2CH2O P
ONa
ONa
=0+(RCONHCH2CH2O)2 P
ONa
=0
　　收稿日期　1999-01-05
　　冯光炷:男 , 1961年生 ,副教授
第 20卷第 2期　　　　　　　　　　　　郑州粮食学院学报　　　　　　　　　　　　Vol.20 ,No.2
1999年 6月　　　　　　　　　　Journal of Zhengzhou Grain College　　　　　　　　　　　Jun.1999
DOI :10.16433/j.cnki.issn1673-2383.1999.02.015
1.3　实验方法
1.3.1　椰子油脂肪酸甲酯的合成
在三口烧瓶中加入 100g 椰子油 , 再加入
20.6mL 甲醇和 0.5g 的氢氧化钠(油质量的
0.5%),装上回流和搅拌装置 , 反应温度控制在
60℃,在充分搅拌下反应 2h。反应结束后蒸馏出
过量的甲醇 ,并移入分液漏斗 ,静置后分离出下层
的甘油 ,将得到的粗脂肪酸甲酯用水洗涤数次至
中性后 ,再用 NaCl饱和水溶液洗涤一次 ,可得到
油状的椰子油脂肪酸甲酯 ,收率为 93.8%,与文
献[ 2]报道的收率接近 。得到的产品通过测定酸
值和皂化价 ,计算出酯化率为 99.8%。
1.3.2　椰子油脂肪酸烷醇酰胺的合成[ 3]
在三口烧瓶中加入一定量的椰子油脂肪酸甲
酯和单乙醇胺(其摩尔比 1∶1.1),加热至 100 ℃
时加入催化剂氢氧化钾(用量为脂肪酸甲酯量的
0.8%),控制反应温度在 110 ℃,在充分搅拌下反
应至不再有甲醇馏出时停止反应。将得到的粗椰
子油脂肪酸单乙醇酰胺用乙醇重结晶 ,干燥后称
重 ,得率为 96.8%,熔点为 65 ～ 75℃,游离胺含量
为 2.8%。
1.3.3　椰子油脂肪酸烷醇酰胺磷酸酯的合成
将制得的椰子油脂肪酸单乙醇酰胺在三口烧
瓶中加热熔化 ,然后搅拌下升温至反应温度 ,分批
加入五氧化二磷进行磷酸化反应。磷酸化反应结
束后 ,在相同的温度下加入蒸馏水 ,将可能生成的
少量聚磷酸酯水解[ 4] 。水解完成后 ,取样进行分
析 ,测定产物中磷酸 、磷酸单双酯及其他成份的含
量。然后利用椰子油脂肪酸烷醇酰胺磷酸酯不溶
于水的特性 ,用热水洗涤产物数次以除去产物中
的游离磷酸 ,再用适当浓度的 NaOH 溶液中和 ,
可得到椰子油脂肪酸烷醇酰胺磷酸酯的钠盐 。
1.4　分析方法
1.4.1　磷酸酯中单双酯的测定
一些文献报道了磷酸酯中的单双酯的分析方
法[ 4 ,5] ,但都存在一定的缺点。本文采用酸价滴
定法来分析[ 1] ,滴定是用标准的碱溶液来进行
的 ,此方法能较准确地分析产品中单双酯的含量。
图一是通过滴定得到的三个特征滴定值 ,其中前
两个特征值可以用 pH 电位滴定直接得到 ,第三
个特征值是在第二个特征值出现后向待测液中加
入氯化钙后 ,通过滴定添加物产生的酸而间接测
得的 。
图 1　磷酸酯的酸价滴定曲线图
　　图 1中 ,滴定值 A 是由游离磷酸的一级电离
所消耗的氢氧化钠的量 ,滴定值 B 是由游离磷酸
的一 、二级电离和磷酸单酯的一级电离所消耗的
氢氧化钠的量;滴定值 C 是由游离磷酸的一 、二 、
三级电离 ,磷酸单酯的一 、二级电离及磷酸二酯的
一级电离所消耗的氢氧化钠的量。
　　根据得到的滴定值 ,用下式计算酸价:酸价
A =A 点滴定值(mL)×摩尔浓度×56.1/样品质
量(g);酸价 B =B 点滴定值(mL)×摩尔浓度×
56.1/样品质量(g);酸价 C=C点滴定值(mL)×
摩尔浓度×56.1/样品质量(g)。由此可计算出样
品中磷酸 、磷酸一酯和磷酸二酯的含量:磷酸(%)
=(酸价 C-酸价 B)×磷酸分子量×0.00175;磷
酸双酯(%)=(酸价 A -酸价 B)×双酯分子量
×0.0178;磷酸单酯(%)=(酸价 A -酸价 B -
酸价 C)×单酯分子量×0.0356 。
1.4.2　产品乳化力 、泡沫力测定
　　分别按文献[ 6] [ 7]进行测定。
2　结果与讨论
2.1　椰子油脂肪酸烷醇酰胺磷酸酯的合成条件
探讨
2.1.1　反应物摩尔配比对产物中单双酯含量的
影响
反应温度控制在 80℃,反应时间 4h ,水解时
间为 1h ,水解用水量为 10%,改变椰子油脂肪酸
烷醇酰胺与五氧化二磷摩尔配比(椰子油脂肪酸
烷醇酰胺摩尔质量按平均摩尔质量计算),考查配
62　　　　　　　　　　　　　　　　　郑州粮食学院学报　　　　　　　　　　　　　　　第 20卷
比对单双酯的含量和收率的影响。
表 1表明 ,当其他条件固定不变 ,椰子油脂肪
酸烷醇酰胺与五氧化二磷摩尔比小于 2∶1时 ,产
物中单酯和磷酸的含量较高 ,双酯和其他成份的
含量较低。随着烷醇酰胺量的增加 ,产物中双酯
的含量升高 ,单双酯的总收率增加。为了得到单
双酯比例不同的产物 ,椰油脂肪酸烷醇酰胺与五
氧化二磷的摩尔比可选择 2∶1 ～ 4∶1。
表 1　反应物摩尔比对产物单双酯含量的影响
配比/mol∶mol 1.5∶1 1.8∶1 2.0∶1 3.0∶1 3.5∶1 4.0∶1 4.3∶1
游离磷酸/ % 19.5 14.3 11.4 5.6 3.8 1.7 1.5
单酯/ % 78.1 82.3 84.7 87.1 84.1 81.5 80.1
双酯/ % 2.0 2.8 3.0 4.3 8.7 12.7 13.0
其他/ % 0.4 0.6 0.7 3.0 3.4 4.1 5.4
2.1.2　反应温度对产物单双酯含量的影响
　　固定反应物摩尔配比为 3∶1 ,反应时间为 4h ,
水解时间为 1h ,改变反应温度 ,考查反应温度对
产物中单双酯含量的影响 。
表 2　反应温度对产物单双酯含量的影响
反应温度/ ℃ 80 85 95 100
游离磷酸/ % 5.7 5.7 5.6 5.5
单酯/ % 87.3 87.1 86.6 85.9
双酯/ % 4.1 4.3 4.7 5.4
其他/ % 2.9 2.9 3.1 3.2
表 3　反应时间对产物单双酯含量的影响
反应时间/ h 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5
游离磷酸/ % 20.2 15.5 10.1 5.6 5.6
单酯/ % 37.4 54.3 73.8 86.9 86.8
双酯/ % 12.3 11.6 8.5 4.5 4.5
其他/ % 30.1 18.6 4.1 3.0 3.1
　　从表 2可看出 ,反应温度对产物中游离磷酸
的含量 、单双酯的含量和收率影响甚小 ,所以 ,从
节省能量和产物的色泽考虑 ,反应温度以 80℃较
为适宜。反应温度低于 80℃,烷醇酰胺不能熔
化 ,反应温度超过 100℃,磷酸酯会分解 ,而且产
品颜色较深。
2.1.3　反应时间对产物单双酯含量的影响
固定反应物的摩尔配比为 3∶1 ,反应温度控
制在 80℃,考查产物中游离磷酸 、单双酯含量随
反应时间的变化情况(结果见表 3)。当反应时间
为 4h ,单双酯的含量达到 91%,产物中的游离磷
酸和其他成份降低到较低水平 ,再增加反应时间 ,
产物个别成份含量变化不大 ,收率也无明显增加 ,
因此 ,反应时间为 4h较为合适。
2.1.4　其他因素对产物中单双酯含量的影响
实验中还考查了水解时间 、水解时加水量对
产物中单双酯含量和收率的影响 ,发现较适宜的
加水量为 10%～ 12%,水解时间为 1h 。
2.2　表面性能分析
　　将合成的椰子油脂肪酸烷醇酰胺磷酸酯用水
洗涤后 ,加入氢氧化钠溶液中和至中性 ,然后再配
制成不同浓度的溶液 ,分别测定其乳化 、起泡性能
和表面张力。
2.2.1　乳化力的测定
　　测定合成产品对苯的乳化力的方法如下:将
仅改变反应物摩尔配比制得的椰子油脂肪酸烷醇
酰胺磷酸酯钠配制成一定浓度的水溶液 ,取试样
水溶液和苯各 10mL ,放入100mL 具塞量筒中 ,同
样条件下激烈振荡使其充分乳化 ,然后置于 30℃
恒温下 ,记录乳化液体积的变化情况 。同时以十
二烷基硫酸钠(K12)作对比实验 。结果表明 ,椰子
油脂肪酸烷醇酰胺磷酸钠较 K12具有更好的乳化
性能(见表 4)。
2.2.2　泡沫力的测定
　　将改变反应物摩尔配比制得的产品分别配制
0.1%,0.2%, 0.3%,0.4%,0.5%,0.6%,0.7%,
0.8%的水溶液 ,分别取 20mL 于具塞量筒中 ,同
样条件下振荡 20 次 ,记录泡沫高度和 5min后的
泡沫高度 ,并以 K12作对比实验 ,实验结果见表 5。
从表 5可看出 ,椰子油脂肪酸烷醇酰胺与五氧化
二磷的摩尔比为 1.8∶1时 ,合成的椰油脂肪酸烷
醇酰胺磷酸钠的起泡性能与 K12相当 ,但稳定性
较差 ,反应物摩尔比提高 ,起泡性能下降 。
表4　1%椰子油脂肪酸烷醇酰胺磷酸钠的乳化
特性(泡沫体积) mm3
　样　　　品 乳化时间/ h
0 0.5 1 2 3 4 5 6 7
反应物摩尔配比 1.8∶1 20 20 20 20 20 20 20 20 20
反应物摩尔配比 2.0∶1 20 20 20 20 20 20 20 20 20
反应物摩尔配比 3.0∶1 20 20 20 20 20 20 20 20 20
反应物摩尔配比 3.5∶1 20 20 20 20 20 20 20 20 20
十二烷基硫酸钠(K12) 20 14.513.2 12.6 12.312.112.012.012.0
63第 2期　　　　　　　冯光炷等:椰子油脂肪酸烷醇酰胺磷酸酯的合成及其性能研究　　　　　　　
表 5　椰子油脂肪酸烷醇酰胺磷酸钠的泡沫特性(泡沫高度) mm
样　　　品
试样百分数浓度/ %
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
A B A B A B A B A B A B A B A B
反应物摩尔配比 1.8∶1 21 14 25 16 35 26 38 27 42 33 44 35 45 36 47 38
反应物摩尔配比 2.0∶1 10 7 16 13 28 22 31 23 36 26 41 31 43 33 44 34
反应物摩尔配比 3.0∶1 9 6 11 8 16 11 25 15 28 19 29 21 30 20 32 23
反应物摩尔配比 3.5∶1 8 6 16 10 18 15 23 16 24 17 27 18 28 20 30 21
　　注:表中 A 为振荡后测得的泡沫高度值 , B为 5min后测得的泡沫高度值。
2.2.3　表面张力的测定
用合成的产品配制不同浓度的水溶液 ,环法
测定其水溶液的表面张力 ,并以 K12和蒸馏水作
对比实验 ,数据见表 6 。结果表明 ,椰子油脂肪酸
烷醇酰胺磷酸钠有很好的降低水溶液表明张力的
能力 。
表 6　椰子油脂肪酸烷醇酰胺磷酸钠水溶液表面张力
测　　试　　样　　品
1.9∶1 2.5∶1 3.0∶1 3.5∶1 K 12 蒸馏水
0.1%浓度表面张力/ × 10-3 N.
m-1
34.36 33.02 34.47 30.53 34.67 72.10
1%浓度表面张力/ ×10-3N.m-1 33.02 31.78 30.53 29.71 33.43 -
3　结论
　　(1)　椰子油经甲酯化制得椰子油脂肪酸甲
酯 ,得率为 93.8%。椰子油脂肪酸甲酯与单乙醇
胺反应制得椰子油脂肪酸单乙醇烷醇酰胺 ,得率
96.8%。椰子油脂肪酸单乙醇酰胺经五氧化二磷
磷酸化后可得椰子油脂肪酸烷醇酰胺磷酸酯 。其
最佳反应条件为椰子油脂肪酸烷醇酰胺:五氧化
二磷为 2∶1 ～ 4∶1(摩尔比),反应温度 80℃,反应
时间为 4hr ,单双酯的总得率为 86.6%～ 91.1%。
(2)　通过对合成的产品的性能测试 ,发现椰
子油脂肪酸烷醇酰胺磷酸钠为性能优良的表面活
性剂 ,它们具有优良的表面特性 、乳化力及泡沫
性。
参　考　文　献
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(下转第 79页)
64　　　　　　　　　　　　　　　　　郑州粮食学院学报　　　　　　　　　　　　　　　第 20卷
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STUDY ON THE AU TOMAT IC CONTROL SYSTEM APPLIED
IN THE DIPPING WATER EQUIPMENT FOR THE FLOUR FACTOR
Xue Guang zhou　Wu Caizhang
(Mechanical Engineering Department ,Zhengzhou Grain Col lege , Zhengzhou 450052)
　　Abstract　An intelligent monitored control system ,which apply the low-priced sing le chip microcom-
puter , is studied for the dipping w ater equipment using in the grain processing enterprises.This control de-
vice can show the statement of the equipment in the working process timely , and can realize real-time feed-
back and control on the parameter of the technology , and so guarantee the processing quality of the grain.
The study of this sy stem of fers a foundation for the deep development of the mechanical-elect ric product in
the g rain processing procedure.
Key words　dipping w ater;single chip microcomputer;feedforw ard control;realtime control
(上接第 64页)
SYNTHESIS AND PROPERTIES OF FATTY ACID
ALKYLOLAM IDE PHOSPHATE OF COCOANUT OIL
Feng Guang zhu　Xie Wenlei　Wang Zhoug sheng　Li Feng liang
(Chem istry and chemical Engineering Department , Zhengzhou Grain College ,Zhengzhou　450052)
　　Abstract 　Synthesis of fat ty acid alkylolamide phosphate using cocoanut oil , methanol and mono-
ethanolamide as material.First , alky lolamide phosphate is obtained through phosphat ing reaction of alkylo-
lamide.Secondly , it is neutralized using po tassium hydroxide.The optimum synthet ic conditions about fatty
acid alky lolamide phosphate of cocoanut oil are fatty acid alkylolamide:phospho ric anhkdride =2∶1 ～ 4∶1
(mol/mol), reaction temperature 80℃, and reaction time 4h.Surface activity of the product was also deter-
mined in this paper.
Key words　fat ty acid of cocoanut oil;phosphoric anhkdride;alkylol-amide phosphate;synthesis;sur-
factant
79第 2期　 　　　　　　　　　薛光周等:面粉厂着水自动控制系统的研究