本发明涉及蓖麻油酸甲酯的制备领域，具体地，涉及一种蓖麻油酸甲酯的制备方法。
背景技术：
近年来，生物柴油引起了人们的特别关注，其生产技术的深入研究也在20世纪80年代以后迅速发展起来。生物柴油是石化柴油的理想替代物，大力发展生物柴油对控制大气污染、推进能源替代具有重要的意义。生物柴油是由长链饱和油脂及其酸或不饱和油脂及其酸同甲醇或者乙醇等短链醇所形成的酯类化合物，是含有14-18个碳原子的高级脂肪酸甲酯。蓖麻油酸甲酯符合生物柴油的特征，可作为一种潜在的生物柴油。
蓖麻油酸甲酯的合成是通过蓖麻油与甲醇的酯交换反应实现的，可用的催化方法有酸催化法、碱催化剂法、生物酶法、超临界法等等。其中，碱催化法在催化高酸值的油脂时，需要进行脱酸或者预酯化后才能进行酯交换反应；生物酶法催化酯交换反应，具有反应条件温和、无污染物排放等特点，但是生物酶催化短链脂肪醇(如甲醇或乙醇)的酯交换反应产率低，甲醇和乙醇对酶有一定的毒性，容易使酶失活；超临界法催化酯交换反应，不必使用催化剂，但是反应条件非常苛刻，需要在高温高压下进行。酸催化剂非常适合加工高酸值的油脂，其中，浓硫酸是常用的酸催化剂之一，价格便宜，但易产生三废，容易造成环境污染。
到目前为止，本领域还没有一种绿色环保的蓖麻油酸甲酯的合成方法。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种绿色环保的且收率较高的蓖麻油酸甲酯的制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种蓖麻油酸甲酯的制备方法，该方法包括：在磷钨酸存在下，将蓖麻油和甲醇进行酯交换反应，所述酯交换反应的条件包括：温度为40-60℃，时间为25-45h。
通过采用本发明的方法，能够通过蓖麻油和甲醇的酯交换反应制得蓖麻油酸甲酯，特别是可以高收率地制得蓖麻油酸甲酯，且该方法采用磷钨酸作为催化剂，反应条件温和，制备方法绿色环保。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供一种蓖麻油酸甲酯的制备方法，该方法包括：在磷钨酸存在下，将蓖麻油和甲醇进行酯交换反应，所述酯交换反应的条件包括：温度为40-60℃，时间为25-45h。
根据本发明，所述蓖麻油的主要成分为三蓖麻油酸甘油酯，其结构式为式(1)所示。本发明的方法可以适用于各种蓖麻油制备蓖麻油酸甲酯的过程，优选地，所述蓖麻油中含有的三蓖麻油酸甘油酯的含量为80重量％以上，更优选为85重量以上。
根据本发明，磷钨酸(H3PW12O40)作为杂多酸的一种，在本发明的方法中是作为固体酸催化剂具有催化蓖麻油和甲醇之间的酯交换反应的作用， 针对本发明的蓖麻油和甲醇进行酯交换反应，为了能够更高收率地制得蓖麻油酸甲酯，优选地，以所述蓖麻油和甲醇的总重量为基准，磷钨酸的用量为3-10重量％，优选为5-7重量％。
根据本发明，尽管将在磷钨酸存在下，蓖麻油和甲醇进行酯交换反应即可获得蓖麻油酸甲酯，为了能够更高收率地制得蓖麻油酸甲酯，对原料蓖麻油和甲醇的用量进行了如下优选，即所述蓖麻油中含有的三蓖麻油酸甘油酯和甲醇的摩尔比例如可以为1：30-100，优选为1：50-85，更优选为1：70-80。
根据本发明，优选情况下，该方法包括：先将所述蓖麻油和甲醇进行混合，再加入磷钨酸，以进行所述酯交换反应。所述混合的条件包括：温度为20-35℃，时间为1-30min。这样有利于更高收率地制得蓖麻油酸甲酯。
根据本发明，尽管甲醇作为反应物而存在，但是本发明中甲醇也可以作为溶剂使用，但是本发明的方法并不限定于此，还可以加入其它有机溶剂，例如四氢呋喃、甲苯、二氧六环等。更优选仅采用甲醇作为溶剂。
根据本发明，优选情况下，所述酯交换反应的条件包括：温度为50-60℃，时间为30-42h。更优选地，所述酯交换反应的条件包括：温度为52-58℃，时间为35-40h。最优选地，所述酯交换反应的条件包括：温度为55-58℃，时间为37-40h。
根据本发明，本发明的方法还可以包括将蓖麻油酸甲酯从所述酯交换反应的产物中提取的步骤，本发明的方法对于该提取步骤并无特别的限定，可以采用本领域常规的各种提取的方式进行，只要能够获得蓖麻油酸甲酯即可。例如，将所述酯交换反应的产物进行蒸馏(优选采用减压蒸馏的方式)，将蒸馏所得产物进行水洗，将水洗后的油相采用乙酸乙酯进行萃取，合并油相后再进行蒸馏。
本发明的方法绿色环保，反应条件温和，且能够较高收率地制得蓖麻油酸甲酯。在本发明的一种优选的实施方式中，蓖麻油酸甲酯的收率可达到60 重量％以上。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例和对比例中：
蓖麻油是购自天津乐泰化工公司，其中，三蓖麻油酸甘油酯的含量为85重量％。
蓖麻油酸甲酯的收率是根据高效液相色谱中蓖麻油酸甲酯的峰面积与蓖麻油酸甲酯的峰面积和三蓖麻油酸甘油酯的峰面积的总和的百分比。
高效液相色谱是采用waters公司e2695型号的高效液相色谱仪测量的。
实施例1
本实施例用于说明本发明的蓖麻油酸甲酯的制备方法。
将蓖麻油(其含三蓖麻油酸甘油酯0.01mol)和甲醇(0.75mol)于25℃下混合10min，而后加入H3PW12O40(其用量占蓖麻油和甲醇的总重量的5重量％)在55℃下反应40h，从而将反应产物减压蒸馏后，经高效液相色谱分析蓖麻油酸甲酯的收率为68.1重量％。
实施例2
本实施例用于说明本发明的蓖麻油酸甲酯的制备方法。
将蓖麻油(含三蓖麻油酸甘油酯的含量为0.01mol)和甲醇(0.8mol)于25下混合10min，而后加入H3PW12O40(其用量占蓖麻油和甲醇的总重量的7重量％)在58℃下反应37h，从而将反应产物减压蒸馏后，经高效液相色谱分析蓖麻油酸甲酯的收率为65重量％。
实施例3
本实施例用于说明本发明的蓖麻油酸甲酯的制备方法。
将蓖麻油(含三蓖麻油酸甘油酯的含量为0.01mol)、甲醇(0.7mol)和四氢呋喃(0.15mol)于25℃下混合5min，而后加入H3PW12O40(其用量占蓖麻油和甲醇的总重量的6重量％)在53℃下反应38h，从而将反应产物减压蒸馏后，经高效液相色谱分析蓖麻油酸甲酯的收率为28重量％。
实施例4
本实施例用于说明本发明的蓖麻油酸甲酯的制备方法。
根据实施例1所述的方法，不同的是，反应条件为在40℃下反应45h，从而将反应产物减压蒸馏后，经高效液相色谱分析蓖麻油酸甲酯的收率为18重量％。
实施例5
本实施例用于说明本发明的蓖麻油酸甲酯的制备方法。
根据实施例1所述的方法，不同的是，反应条件为在60℃下反应25h，从而将反应产物减压蒸馏后，经高效液相色谱分析蓖麻油酸甲酯的收率为40重量％。
实施例6
本实施例用于说明本发明的蓖麻油酸甲酯的制备方法。
根据实施例1所述的方法，不同的是，甲醇的用量为0.85mol，从而将反应产物减压蒸馏后，经高效液相色谱分析蓖麻油酸甲酯的收率为58重量％。
实施例7
本实施例用于说明本发明的蓖麻油酸甲酯的制备方法。
根据实施例1所述的方法，不同的是，甲醇的用量为0.5mol，从而将反应产物减压蒸馏后，经高效液相色谱分析蓖麻油酸甲酯的收率为30重量％。
实施例8
本实施例用于说明本发明的蓖麻油酸甲酯的制备方法。
根据实施例1所述的方法，不同的是，甲醇的用量为0.3mol，从而将反应产物减压蒸馏后，经高效液相色谱分析蓖麻油酸甲酯的收率为20重量％。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。