废弃食用油脂是动植物油脂在食品加工或烹饪过程中产生的一类低品质、不可食用的油脂废弃物,主要成分是脂肪酸三甘酯。作为一种潜在的可再生资源,废弃食用油脂的资源化利用是实现废弃食用油脂“变废为宝”,解决食品安全与环境污染等问题的重要途径。废弃食用油脂的转化利用目前主要是合成生物柴油,但作为燃料使用,资源利用效率不够高。因此,以废弃食用油脂合成精细化学品已经成为了学术界和业界关注的热点。有鉴于此,本文以油酸甲酯(MO)在甲酸与双氧水体系下进行环氧化反应合成环氧油酸甲酯(EMO),用脂肪醇对环氧油酸甲酯改性得到支链脂肪酸烷基酯,并研究其应用性质。研究内容和结论如下:(1)以磷钨酸铝为催化剂,在室温条件下实现了环氧油酸甲酯与丁醇的开环反应合成了支链脂肪酸甲酯,即9(10)-羟基,10(9)-丁氧基脂肪酸甲酯(C4-BL1)。通过单因素实验,优化得到了适宜的反应条件:环氧油酸甲酯与丁醇摩尔比为1:2.5,磷钨酸铝催化剂用量为3.0 wt.%,反应温度为30°C,反应时间为30 min。优化反应条件下,环氧油酸甲酯的转化率≥99.0%,支链脂肪酸甲酯(C4-BL1)选择性≥99.0%。进一步,在该反应条件下,拓展反应底物脂肪醇,选用不同链长的脂肪醇(甲醇、乙醇、丙醇、己醇、辛醇)与环氧油酸甲酯进行开环反应,发现磷钨酸铝均展现出了良好的催化效果,开环反应能够得到不同支链链长的支链脂肪酸甲酯,环氧油酸甲酯的转化率≥99.0%,支链脂肪酸甲酯的选择性≥99.0%。(2)在上述研究基础之上,继续探索磷钨酸铝为催化剂条件下,“一锅法”实现环氧油酸甲酯与丁醇的醇解反应合成支链脂肪酸丁基酯,即9(10)-羟基,10(9)-丁氧基脂肪酸丁酯(C4-BL2)。通过考察不同反应因素对醇解反应的影响,确定了适宜的反应条件:环氧油酸甲酯与丁醇的摩尔比为1:4,磷钨酸铝催化剂用量为10.0 wt.%,反应温度为90°C,反应时间为10 h,环氧油酸甲酯的转化率≥99.0%,支链脂肪酸丁基酯(C4-BL2)的选择性≥98.0%。拓展反应底物丁醇到辛醇,发现磷钨酸铝仍具有较好的催化效果,环氧油酸甲酯的转化率≥99.0%,支链脂肪酸辛基酯(C8-BL2)的选择性≥89.0%。(3)测试研究了支链脂肪酸烷基酯的折射率、粘度、表面张力、减摩抗磨性能。发现:与环氧油酸甲酯相比,支链脂肪酸烷基酯的粘度、表面张力、减摩抗磨性能均有不同程度的改善;支链脂肪酸烷基酯链接的酯键与醚键上碳链的增加有利于减摩抗磨性能的改善;支链脂肪酸辛基酯C8-BL2的粘度最大,粘度为37.6 mm~2/s(40°C);C8-BL2的减摩抗磨性能最好,平均摩擦系数为0.107,下试件盘的体积磨损量为1.8×10~-33 mm~3。综上所述,支链脂肪酸烷基酯是一种具有潜在应用的润滑油基础油。