- Что такоежирный спирт
Жирные спирты — это алифатические спирты с углеродными цепями, содержащими от 8 до 22 атомов углерода. Жирные спирты обычно имеют четное число атомов углерода и гидроксильную группу, присоединенную к концу углеродной цепи.
Они являются одним из сырьевых материалов для поверхностно-активных веществ, используемых в моющих средствах, и имеют общую формулу ROH. Для спиртов моющего качества R обычно представляет собой углеводородную группу от C12 до C18. Такие высокоуглеродистые жирные спирты по своей природе обладают амфифильными свойствами, то есть их молекулы содержат как гидрофобные группы, такие как углеводородные цепи, так и гидрофильные группы, такие как гидроксильные группы. Однако из-за их очень низкой растворимости в воде необходимо добавлять гидрофильные группы или превращать гидроксильную группу в сульфатную. Только когда значение гидрофильно-липофильного баланса достигает необходимого уровня, так что производное жирного спирта приобретает достаточное количество гидрофильных групп для растворения в воде и образования агрегатов (мицелл), производное жирного спирта начинает действовать как поверхностно-активное вещество. Например, додеканол нерастворим в воде, но при его превращении в додецилсульфат натрия его растворимость в воде улучшается за счет введения сульфатной группы (-SO).₃⁻), что позволяет ему образовывать мицеллы в воде. При определенной концентрации он проявляет превосходную поверхностную активность. Используя это свойство, были созданы различные поверхностно-активные вещества с выдающимися характеристиками, используя жирные спирты в качестве сырья.
2. Процесс образования жирных спиртов
Жирные спирты первоначально получали из спермацети. Полученные смеси жирных спиртов после сульфирования и нейтрализации образовывали сульфаты, которые были одними из первых анионных моющих средств. Позже в качестве сырья были разработаны и использованы кокосовое масло, пальмовое масло и говяжий жир, которые являются относительно распространенными источниками. Полученные путем гидролиза жирные кислоты затем восстанавливали до спиртов, которые в совокупности называются природными жирными спиртами. После развития нефтехимической промышленности жирные спирты, производимые с использованием нефтепродуктов в качестве сырья, стали известны как синтетические жирные спирты. К относительно важным методам производства жирных спиртов относятся гидрогенизация под высоким давлением, процесс Циглера и процесс оксо-синтеза. Если маска для волос содержит ненасыщенные жирные спирты, она может восстанавливать и питать волосы; добавление жирных спиртов в блеск для губ улучшает гладкость продукта при нанесении.
3. Способ производства жирных спиртов
3.1Метод гидрирования под высоким давлением
Жирные спирты получают путем гидрогенизации под высоким давлением, используя в качестве сырья животные и растительные масла. В промышленности сырое масло сначала подвергают предварительной обработке и алкоголизу (т.е. переэтерификации) для превращения его в жирные кислоты перед гидрогенизацией. Жирные спирты также могут быть получены путем прямой гидрогенизации жирных кислот или гидрогенизации после этерификации. Прямая гидрогенизация жирных кислот для получения жирных спиртов требует больших материальных затрат на оборудование.
Уравнение химической реакции гидрирования жирных кислот до жирных спиртов:
RCOOH + 2H₂ → RCH₂OH + H₂O
Уравнение химической реакции гидрирования сложных эфиров жирных кислот до жирных спиртов:
RCOOR′ + 2H₂ → RCH₂OH + R′OH
Метод гидрогенизации под высоким давлением включает в себя процесс с неподвижным слоем катализатора и процесс с подвешенным слоем катализатора, но их основные технологические процессы идентичны.
3.2. Метод Зиглера
Используя этилен в качестве сырья для реакции с триалкилалюминием, путем цепного роста и окисления получают соединения алкоксида алюминия, а затем жирные спирты получают путем гидролиза, нейтрализации и фракционной перегонки.
Этот метод, изобретенный К. Циглером в 1954 году, впервые был применен в коммерческих целях американской компанией Continental Oil Company в 1962 году для получения прямоцепочечных спиртов с четным числом атомов углерода. Основные реакции этого метода производства включают следующие этапы:
Получение триэтилалюминия (реакция гидрирования и присоединения):
Al + H₂ + 2Al(C2H₅)₃ → 3Al(C2H₅)₂H
3Al(C2H₅)₂H + 3C2H4 → 3Al(C2H₅)₃
Получение алкилалюминия (реакция цепного роста):
Al(C₂H₅)₃ + 3nC₂H₄ → R₃Al
Получение алкоксида алюминия (реакция окисления):
R₃Al + O₂ → Al(OR)₃
Получение жирных спиртов (реакция гидролиза):
Al(OR)₃ + H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3ROH
or
Al(OR)₃ + H₂O → Al₂O₃ + 3ROH
3.3. Метод оксо-синтеза
Олефины, оксид углерода и водород синтезируются в альдегиды под действием катализатора и в условиях повышенного давления. Альдегид содержит на один атом углерода больше, чем исходный олефин. Жирные спирты получают путем гидрирования альдегидов.
Эта реакция гидроформилирования олефинов (реакция OXO) была открыта немецким химиком О. Рёленом в 1938 году.
Реакция OXO выглядит следующим образом:
Реакция гидроформилирования
4. Применение и развитие рынка продуктов на основе жирных спиртов
Натуральные высококачественные жирные спирты служат основным сырьем для производства тонких химических продуктов, таких как моющие средства, поверхностно-активные вещества и пластификаторы для пластмасс. Из них производятся тысячи тонких химических продуктов, широко используемых в таких отраслях, как химическая промышленность, нефтяная промышленность, металлургия, текстильная промышленность, машиностроение, горнодобывающая промышленность, строительство, производство пластмасс, резины, кожи, бумаги, транспорт, пищевая промышленность, медицина и здравоохранение, производство бытовой химии и сельское хозяйство.
Жирные спирты могут использоваться для производства многочисленных производных. С 1980-х годов наиболее быстрорастущей категорией среди всех типов поверхностно-активных веществ являются спиртосодержащие поверхностно-активные вещества. В качестве активных ингредиентов моющих средств они обладают превосходными свойствами, включая высокую моющую способность, хорошую совместимость, низкое пенообразование, легкую биоразлагаемость, устойчивость к жесткой воде и хорошие моющие свойства в воде низкой температуры. Они постепенно вытесняют линейные алкилбензолсульфонаты (ЛАС) и додецилбензолсульфоновую кислоту, становясь сырьем третьего поколения для моющих средств. Наиболее представительными продуктами здесь являются AEO3–AEO9, синтезированные из жирных спиртов и этиленоксида, которые могут быть дополнительно сульфированы для получения AES. Эти спиртосодержащие поверхностно-активные вещества имеют широкий спектр применения и большой рыночный спрос, тесно связаны с повседневной жизнью и улучшением качества жизни, а также обладают широкими фактическими и потенциальными рынками. Поэтому они предоставляют относительно обширное пространство для развития производства жирных спиртов, особенно природных жирных спиртов.
Пластмассовые добавки являются вспомогательным сырьем для пластмассовой промышленности, и индустрия добавок развивается параллельно с пластмассовой промышленностью. Быстрое развитие пластмассовой промышленности Китая хорошо известно. В 1985 году мировое потребление различных пластмассовых добавок достигло 13 миллионов тонн, и пластификаторы входят в число наиболее широко используемых пластмассовых добавок. В настоящее время зарубежные производственные мощности по выпуску пластификаторов превышают 4,5 миллиона тонн, в то время как мощности Китая превышают 500 000 тонн. Среди пластификаторов наибольшую долю составляют дибутилфталат (ДБФ) и диоктилфталат (ДОФ). Помимо фталевого ангидрида, ключевыми сырьевыми материалами для их производства являются также бутанол и октанол. В настоящее время Китай потребляет более 300 000 тонн бутанола и октанола в год для производства этих двух пластификаторов. Однако бутанол и октанол имеют относительно короткие углеродные цепи, и пластификаторы, производимые из них, уже не соответствуют потребностям развития пластмассовой промышленности в плане термостойкости, атмосферостойкости и электроизоляции. В настоящее время для замены бутанола и октанола тестируются длинноцепочечные жирные спирты, такие как C10, C12, C14, C16 и C18, которые позволяют производить пластмассовые изделия с превосходной термостойкостью, атмосферостойкостью и электроизоляцией, тем самым расширяя область применения пластмасс. Поэтому перспективы применения длинноцепочечных жирных спиртов в производстве пластмассовых пластификаторов весьма многообещающие.
Натуральные жирные спирты обладают большими преимуществами по сравнению с синтетическими спиртами в повседневном химическом применении. Даже при идентичных физико-химических показателях качества потребители все равно предпочитают натуральные спирты, что стало преобладающей «зеленой» тенденцией. Поэтому натуральные жирные спирты являются идеальным сырьем в косметической промышленности для производства таких продуктов, как жидкое и мазевое мыло, зубные пасты и косметические эмульсии.
Дата публикации: 02.04.2026