Синтез полиолов с помощью ультразвуковой переэтерификации

Полиолы представляют собой синтетические сложные эфиры, получаемые в основном путем переэтерификации триглицеридов из растительных масел или животных жиров. Эти полиолы являются сырьем для производства полиуретанов, биосмазочников и других семекалов. Ультразвук используется для усиления реакций переэтерификации путем применения интенсивных сил сдвига и тепловой энергии. Ультразвук и его сонохимические эффекты обеспечивают энергию реакции и помогают преодолеть ограничения массопереноса. Таким образом, обработка ультразвуком значительно улучшает скорость, выход и общую эффективность переэтерификации.

Ультразвуковая переэтерификация

Реакции переэтерификации являются одним из важнейших путей синтеза и широко используются в качестве эффективного метода превращения растительных масел в заменители нефтепродуктов. Соно-синтез (также сонохимический синтез, который является химическим синтезом, продвигаемым с помощью высокоэффективного ультразвука), хорошо известен своим благотворным влиянием на переэтерификацию, а также на другие химические процессы.

Преимущества ультразвуковой переэтерификации

  • Быстрая конвертация
  • Более полная реакция
  • Менее катализатор
  • Меньше нежелательных побочных продуктов
  • энергетически эффективный
  • Зеленая химия

Запрос информации




Обратите внимание на наши политика конфиденциальности,


Известно, что ультразвук улучшает реакции переэтерификации, тем самым давая, например, более высокие метиловые эфиры и полиолы. Hielscher Ultrasonics производит промышленные ультразвуковые зонды и реакторы для высокой пропускной способности.

Ультразвуковой реактор мощностью 16 000 Вт (4 зонда мощностью 4000 Вт) для сонохимически усиленной встроенной переэтерификации.

Устойчивый синтез полиолов из растительных масел с использованием ультразвука

Растительные жирные кислоты, т.е. растительные масла, являются широко доступным и возобновляемым сырьем и могут быть использованы для приготовления полиолов и полиуретанов на биологической основе. Применение силового ультразвука создает благоприятные сонохимические эффекты, которые значительно ускоряют каталитическую реакцию переэтерификации. Кроме того, обработка ультразвуком повышает выход синтезированных полиолов, поскольку интенсивная энергия смешивания акустической кавитации преодолевает ограничение массопереноса. Хорошо известно, что реакции ультразвуковой переэтерификации эффективно протекают с более низким содержанием спирта и катализатора в качестве обычных реакций переэтерификации. Это приводит к повышению общей эффективности за счет ультразвука.

Ультразвуковой синтез биосмешивающего вещества на основе пентаэритритритового эфира

Ультразвуковой аппарат UP400St, который использовался для переэтерификации растительного масла в сложный эфир пентаэритрита.Эфир пентаэритрита может быть эффективно синтезирован из рапсового масла с помощью двухэтапного сонохимического процесса, как продемонстрировала исследовательская группа Arumugam. В своем оптимизационном исследовании ученые использовали ультразвуковой аппарат Hielscher UP400St (см. рисунок слева). При первой сонохимически способствующей переэтерификации рапсовое масло реагирует с метанолом на метиловый эфир. На второй стадии переэтерификации метиловый эфир реагирует с ксилолом и катализатором с эфиром пентаэритрита. Исследователь сосредоточился на оптимизации параметров ультразвукового процесса с целью повышения выхода и общей эффективности синтеза эфира пентаэритрита под ультразвуком. Улучшенный выход 81,4% эфира пентаэритрита был достигнут ультразвуковым импульсом 15 с, ультразвуковой амплитудой 60%, концентрацией катализатора 1,5 мас.% и температурой реакции 100°C. Для контроля качества сонохимически синтезированный эфир пентаэритрита сравнивали с компрессорным маслом синтетического сорта. В заключение, исследование предполагает, что ультразвуковой процесс последовательной переэтерификации является эффективным методом замены обычного последовательного процесса переэтерификации для синтеза биосмазывателя на основе эфира пентаэритрита. Основными преимуществами ультразвукового процесса переэтерификации являются увеличение выхода эфира пентаэритрита, сокращение времени реакции и значительно более низкие температуры реакции. (см. Арумугам и др., 2019)

Ультразвуковая интенсификация двухстадийной переэтерификации рапсового масла в полиольные эфиры, такие как пентаэритрит тетрастеарат.

Ультразвуком усилена двухстадийная переэтерификация рапсового масла в эфир пентаэритрита.
(адаптировано из Arumugam et al., 2019)

Пентанал-производные ацетальные эфиры с помощью ультразвукового синтеза

Исследовательская группа Курниавана синтезировала три пентаналовых ацетальных эфира с помощью сонохимического метода, используя принципы зеленой химии. Обработка ультразвуком использовалась для продвижения двух химических этапов:

  1. Этерификация 9,10-дигидроксиоктадекановой кислоты
  2. Ацетализация алкил-9,10-дигидроксиоктадеканоата

Для получения сложных эфиров алкил 9,10-дигидроксистеарата требуется два этапа и получен выход 67-85%. Для оценки эффективности сонохимический метод сравнивали с обычным методом рефлюкса. Кроме того, для определения влияния и эффективности различных катализаторов использовались гомогенные и твердые кислотные катализаторы, а именно серная кислота (H2SO4), природный бентонит и Н-бентонит. Установлено, что сонохимическая этерификация кислотно-катализируемого Н-бентонитом давала продуктам до 70% выхода в 3 раза более короткое время реакции, чем рефлюксный метод, что примечательно. Заключительная стадия ацетализации n-пентаналом в присутствии Н-бентонита с использованием ультразвука позволила получить три производных диоксолана, полученных из пентанала, с выходами 69-85%, которые выше, чем обычный метод. Рефлюксный метод требовал более длительного времени реакции, чем сонохимический метод, поскольку ультразвуковой синтез требовал всего 10-30 мин. В дополнение к значительно более короткому времени реакции при обработке ультразвуком, замечательный выход каждого эфира был получен с использованием сонохимического метода.
Исследователь также подсчитал, что энергетические потребности сонохимической реакции примерно в 62 раза ниже, чем у обычного метода. Это снижает затраты и является экологически чистым.
Изучение физико-химических свойств каждого продукта показало, что метил-8-(2-бутил-5-октил-1,3-диоксолан-4-ил)октаноат является потенциальным новым биосмазочным веществом с функциональными возможностями для замены обычных смазочных материалов. (ср. Курниаван и др., 2021)

Ультразвуковой реактор для химического синтеза, например, процессов переэтерификации, этерификации или ацетилирования.

Ультразвуковой реактор с 4 зондами мощностью 2000 Вт (8 кВт) для сонохимических процессов.

Запрос информации




Обратите внимание на наши политика конфиденциальности,


Переэтерификация сложных эфиров пентаэритрила с помощью ультразвука

Сложные эфиры пентаэритрила можно получить из растительных масел, таких как подсолнечное, льняное и ятрофное масло. Исследовательская группа Hashem продемонстрировала синтез смазочных материалов на биологической основе с помощью последовательных катализируемых основанием переэтерификаций, включающих две стадии переэтерификации. Они продемонстрировали целесообразность синтеза с использованием подсолнечного, льняного и ятрофного масла. На первом этапе масла превращали в соответствующие метиловые эфиры. Во втором процессе метиловые эфиры превращали в сложные эфиры пентаэритрила действием пентаэритрита, как показано на следующей схеме: (ср. Hashem et al., 2013)

Transesterification vegetable oil

После переэтерификации растительного масла в метиловый эфир метиловые эфиры превращаются в пентаэритрильные эфиры действием пентаэритрита, как показано на схеме выше.
(ср. Хашем и др., 2013)

Значительно усиливающие реакцию эффекты ультразвуковой обработки на переэтерификацию научно доказаны и уже на протяжении десятилетий промышленно приняты. Наиболее ярким примером ультразвуковой улучшенной транестерификации является превращение масел и жиров в метиловый эфир жирных кислот (FAME), известный как биодизель.
Узнайте больше о ультразвуковой переэтерификации (отработанных) масел и жиров в биодизель!

Ультразвуковые зонды и реакторы для переэтерификации и других химических синтезов

Hielscher Ultrasonics UIP1500hd является мощным ультразвуковым гомогенизатором, который используется для пакетной и встроенной обработки ультразвуком.Hielscher Ultrasonics - ваш специалист, когда дело доходит до сложных высокоэффективных ультразвуковых аппаратов для сонохимических реакций. Hielscher разрабатывает, производит и распространяет мощные ультразвуковые аппараты и аксессуары, такие как зонды (сонотроды), реакторы и проточные ячейки любого размера, и поставляет химические лаборатории, а также химические производственные мощности в промышленных масштабах. От компактных лабораторных ультразвуковых устройств до промышленных ультразвуковых зондов и реакторов, Hielscher имеет идеальную ультразвуковую систему для вашего процесса. Обладая многолетним опытом в таких областях применения, как соно-катализ и соно-синтез, наш хорошо обученный персонал порекомендует вам наиболее подходящую установку для ваших требований.
Hielscher Ultrasonics производит высокоэффективные ультразвуковые системы очень высокой прочности и способные доставлять интенсивные ультразвуковые волны, поскольку все промышленные ультразвуковые аппараты Hielscher могут обеспечивать очень высокие амплитуды в непрерывной работе (24/7). Надежные ультразвуковые системы почти не требуют обслуживания и созданы для работы. Это делает ультразвуковое оборудование Hielscher надежным для тяжелых условий эксплуатации в сложных условиях. Также доступны специальные сонотроды для высокотемпературных или очень агрессивных химических веществ.
Наивысшее качество – Разработано и сделано в Германии: Все оборудование спроектировано и изготовлено в нашей штаб-квартире в Германии. Перед поставкой заказчику каждое ультразвуковое устройство тщательно тестируется под полной нагрузкой. Мы стремимся к удовлетворению клиентов, и наше производство структурировано таким образом, чтобы соответствовать самым высоким гарантиям качества (например, сертификация ISO).

В приведенной ниже таблице приведена приблизительная производительность наших ультразвуковых аппаратов:

Объем партииСкорость потокаРекомендуемые устройства
От 1 до 500 млОт 10 до 200 мл / минUP100H
От 10 до 2000 млОт 20 до 400 мл / минUf200 ः т, UP400St
0.1 до 20L0.2 до 4L / минUIP2000hdT
От 10 до 100 литровОт 2 до 10 л / минUIP4000hdT
не доступноОт 10 до 100 л / минUIP16000
не доступнобольшекластер UIP16000

Свяжитесь с нами! / Спросите нас!

Запросить дополнительную информацию

Пожалуйста, используйте форму ниже, чтобы запросить дополнительную информацию о сонохимическом синтезе, наших ультразвуковых процессорах и ценах. Мы будем рады обсудить с Вами Ваш процесс и предложить Вам ультразвуковую систему, отвечающую Вашим требованиям!









Пожалуйста, обратите внимание на наши политика конфиденциальности,


Ультразвуковые высокопоточные гомогенизаторы используются в лабораторной, настольной, пилотной и промышленной обработке.

Hielscher Ultrasonics производит высокую производительность ультразвуковых гомогенизаторов для смешивания приложений, дисперсии, эмульгации и экстракции в лабораторных, пилотных и промышленных масштабах.



Литература / Ссылки

Полезные сведения

Пути синтеза полиолов

Полиолы натурального масла (сокращенно NOPs) или биополиолы, являются полиолами, полученными из растительных масел. Существует несколько различных химических путей синтеза биополиолов. Биополиолы в основном используются в качестве сырья для производства полиуретанов, но также используются в производстве других продуктов, таких как смазочные материалы, эластомеры, клеи, искусственная кожа и покрытия.
В отношении синтеза полиолов из растительных масел доступны различные методы реакции, такие как эпоксидирование, трансамидизация и переэтерификация. Например, полиол на основе рапсового масла может быть синтезирован путем частичного эпоксидирования двойных связей в цепях жирных кислот и общего открытия оксирановых колец с использованием диэтиленгликоля. Трансамидизация и переэтерификация эфирных связей растительных триглицеридов могут проводиться с использованием диэтаноламина и триэтаноламина соответственно.


Высокоэффективный ультразвук! Ассортимент продукции Hielscher охватывает весь спектр от компактного лабораторного ультразвукового аппарата до полностью промышленных ультразвуковых систем.

Hielscher Ultrasonics производит высокую производительность ультразвуковых гомогенизаторов из лаборатория в промышленного размера.


Мы будем рады обсудить ваш процесс.

Давайте свяжемся.