蓖麻油及其衍生物的制备与应用研究进展
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2025-03-13
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５２
ＣＨＩＮＡ
０ＩＬＳ
ＡＮＤ
ＦＡＴＳ
２０１ｌ
Ｖ０１．３６
Ｎｏ．３
油脂化工
蓖麻油及其衍生物的制备与应用研究进展
黄晓义。路遥
（中国科学院理化技术研究所．北京１００１９０）
摘要：蓖麻油作为一种价格低廉的可再生资源，在化工、医药、国防等领域有着广泛应用。介绍了蓖
麻油及其衍生物在聚氨酯材料、生物柴油、涂料、润滑油、尼龙材料、药物等方面的应用研究进展，指
出以蓖麻油为原料改性和制备各种产品不仅可缓解对日趋紧缺的石油资源的依赖，而且拓宽了蓖
麻油的应用领域，对于推动我国蓖麻油深加工的发展有着重要意义。
关键词：蓖麻油；聚氨酯；生物柴油；涂料；应用
中图分类号：ＴＱ６４５；ＴＳ２２５
文献标志码：Ａ
文章编号：１００３—７９６９（２０１１）０３—００５２—０５
Ｒｅｓｅａｒｃｈ
ａｄｖａｎｃｅ
ｉｎ
ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ
ａｎｄ
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｏｆ
ｃａｓｔｏｒ
ｓｅｅｄ
ｏｉｌ
ａｎｄ
ｉｔｓ
ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ
ＨＵＡＮＧ
Ｘｉａｏｙｉ．ＬＵ
Ｙｎｏ
（Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ
Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ
ｏｆ
Ｐｈｙｓｉｃｓ
ａｎｄ
Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，ＣＡＳ，Ｂｅｉｊｉｎｇ
１００１９０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓ
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ｃｈｅａｐ ａｎｄ
ｅｓｓｅｎｔｉａｌ
ｒｅｐｒｏｄｕｃｉｂｌｅ
ｂｉｏ—ｒｅｓｏｕｒｃｅ，ｃａｓｔｏｒ
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ａｎｄ
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Ｃａｓｔｏｒ
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ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ．
Ｋｅｙ
ｗｏｒｄｓ：ｃａｓｔｏｒ
ｓｅｅｄ
ｏｉｌ；ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ；ｂｉｏｄｉｅｓｅｌ；ｃｏａｔｉｎｇｓ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
蓖麻油从蓖麻籽中获得，是一种黏性淡黄色无
挥发性的非干性油。它是一种价格低廉、环境友好
的可再生资源，其产地主要在中国、印度和巴西。蓖
麻油主要由蓖麻油酸构成，其中蓖麻油酸含量超过
８９％，其余的脂肪酸包括：亚油酸（４．２％），油酸
（３．０％），硬脂酸（１％），棕榈酸（１％），二羧基硬脂酸
（０．７％），亚麻酸（０．３％）以及二十烷酸（０．３％）…。
蓖麻油的羟基平均官能度约为２．７，碘值（Ｉ）为８０～
９０
ｇ／１００
ｇ，羟值为１５６～１６５
ｍｇ／ｇ，皂化值为１７０～
１９０
ｍｇ／ｇ。
蓖麻油的制备主要采用压榨和萃取相结合的方
法。压榨一般采用螺旋挤压机以较高的转速和较低
的压力进行．得到粗蓖麻油。由于压榨蓖麻油最多
收稿日期：２０１０—０９—２７
基金项目：国家８６３项目（２００６ＡＡ０９２３１８）
作者简介：黄晓义（１９８０）．男，在读硕士，主要从事吸水材料
方面的研究ｌ：作（Ｅ－ｍａｉｌ）ｙａｏｌｕｐａｐｅｒ＠１２６．ｔｏｍ。
通信作者：路遥，副研究员。
只能提取出约４５％的蓖麻油…，所以还需进一步采
用庚烷、己烷以及石油醚等有机溶剂来提取蓖麻油。
ｌ蓖麻油的应用开发
古埃及数千年前就使用蓖麻油作为防腐剂¨１。
目前蓖麻油被广泛应用于化工、国防、医药等领域。
如用于制备刹车液及车辆、飞机引擎的润滑剂；作为
肥皂、墨水、涂料和清漆的组分之一；用于催吐或是
作为泻药【２
Ｊ、避孕药、香料和治疗皮肤病药膏及抗
癌药物的原料；蓖麻油基洗涤剂产生的泡沫较少，可
生物降解，处理方便。此外，蓖麻油的特殊结构还使
其可作为硅油的替代物用作制备聚氨酯泡沫的表面
活性剂。Ｏｇｕｎｌｅｙｅ等¨ｏ研究了蓖麻油作为硅油表面
活性剂替代品对聚醚聚氨酯软泡物理性能的影响，
发现随蓖麻油比例的增加，泡沫密度、硬度、抗压强
度均有不同程度增加，而泡沫的抗张强度以及伸长
率则降低。此外，蓖麻油还具有其他诸多用途。
１．１
制备生物柴油
蓖麻油可用于制备生物柴油。生物柴油与石化
柴油相比，具有相对较高的运动黏度，以及高辛烷
万方数据
２０１１年第３６卷第３期
中国油脂
５３
值，无毒、无芳香成分和有害组分；同时其闪点高有
利于运输储存，燃烧性好。Ｓｉｍｏｎｉ等Ｈ１研究了以蓖
麻油为原料分别通过甲酵解和乙醇解进行酯交换制
备生物柴油的过程，发现两种方法均可得到生物柴
油，但甲醇解酯交换反应速率更快些。对蓖麻油生
物柴油组成及其燃烧性能研究发现”Ｊ：蓖麻油生物
柴油理化性能与矿物柴油基本相当，其热值略低于
矿物柴油，随着生物柴油掺混比例的增加，其动力性
能逐渐降低，耗油率略有增加；蓖麻油生物柴油具有
一定的氧含量。燃烧更为充分。当蓖麻油生物柴油含
量为２０％时，排放尾气中碳化氢（ＨＣ）、一氧化碳
（ＣＯ）、烟度排放较矿物柴油显著降低。
１．２制备涂料
蓖麻油可用于合成醇酸树脂。蓖麻油直接与甘
油和苯酐反应生成树脂，可以在２００
ｏＣ反应制得不
干性醇酸树脂，与硝基纤维素、氯化橡胶或是与氨基
树脂合用，在烘干时与醇酸树脂产生共聚而同化；同
时醇酸树脂还起到增甥与增加附着力的作用。有研
究采用甲基丙烯酸甲酯（ＭＭＡ）、甲基丙烯酸（ＭＡ）、
蓖麻油、甘油为原料制备聚合物与邻苯二甲酸苯酐
（Ｏ—ＰＡ）进行酯化反应，得到ＰＭＭＡ一蓖麻油醇酸
树脂。与氨基树脂配合可以具有优异的性能。可以
用来配制清烘漆和各色烘漆№Ｊ。此外，有研究报道
采用脱水蓖麻油制取干性醇酸树脂，得到的醇酸树
脂具有较好的干燥速率、耐碱性和柔韧性等物理性
能‘”。
此外，蓖麻油也可以直接与异氰酸酯反应制备
聚氨酯涂料。Ｙｅｇａｎｅｈ等旧１以ＧＰＥＴ和蓖麻油为原
料合成了新型聚氨酯绝缘涂料，发现随着多羟基化
合物羟值的减少，聚合物交联密度也随之减少。蓖
麻油与甘油醇进行醇解反应后得到蓖麻油一甘油醇
以及蓖麻油二酸酯，再与异氰酸酯反应得到聚氨酯
类涂料，具有极其优良的耐水解性能，良好的光泽性
和优异的电绝缘性、吸震性以及良好的耐油、耐碱、
耐冲击、耐磨性，目前已广泛应用于汽车、飞机、船舶
和桥梁Ｔ程等方面一Ｊ。
另外，Ｔｒｅｖｉｎｏ等¨训利用蓖麻油羟基与叔丁基
乙酰乙酸酯反应制备蓖麻油口一酮酸酯，可在窜温
或高温下与多官能化胺交联剂进行同化反应得到光
亮度和柔软性均良好的涂膜，并发现高温下固化得
到的涂膜性能优于室温同化的涂膜。
１．３制备聚氨酯材料
蓖麻油作为多羟基化合物，可直接用于制备聚
氨酯材料。采用蓖麻油替代聚醚／聚酯多元醇制备
聚氨酯不仅提高＿ｒ聚氨酯交联度，还使其具有更好
的耐化学品和耐热性。除了前面提及的聚氨酯涂料
外，蓖麻油制备的互穿／半互穿网络结构聚氨酯聚合
物力学性能优良，同时具有良好的耐热性和绝缘性
能，已广泛用于高性能涂料、弹性体以及带锈金属黏
合剂。用蓖麻油合成的聚氨酯弹性体具有高硬度，
低应力。优良的耐水解稳定性，以及耐油，耐化学品，
绝缘性以及低的水蒸气吸收性。蓖麻油制成的聚氨
酯灌封胶，因其加Ｔ性能良好，且生物相容性优异，
已成为血液透析器、人工肺等医用装置的主要密封
材料。
Ｖｅｒｔｅｌｌｕｓ
Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ
Ｍａｔｅｒｉａｌｓ公司以蓖麻油为
原料首次推出了Ｐｏｌｙｃｉｎ
ＧＲ系列多元醇，特别适用
于涂料、胶黏剂、密封剂和弹性体市场。Ｓｏｍａｎｉ
等…’研究了蓖麻油基聚氨酯黏合剂，经测试，合成
的黏合剂的剪切强度为商用木材黏合剂的１０倍。
Ｙｅｇａｎｅｈ等¨副研究了蓖麻油基多元羟基化合物为基
础的可轧制的聚氨酯弹性体（ＭＰＥ）。Ｏｇｕｎｎｉｙｉ
等¨副报道了以ＴＤＩ和蓖麻油／聚醚多元醇混合物为
原料制备聚氨酯泡沫。研究发现：随着蓖麻油含量
的增加，聚氨酯泡沫的拉伸强度从３．３３
ｋＮ／ｍ２增加
到了１３８．８９
ｋＮ／ｍ２，压缩变形则从５．２％增加到
４９．２５％。Ｙｅｇａｎｅｈ等【１４１以蓖麻油、聚乙二醇（ＰＥＧ）
为原料合成了可生物降解的聚氨酯，通过调整聚乙
二醇与蓖麻油的比例町以调节材料的生物降解速率
和机械性能使其可用于生物医药和组织器官。Ｌｉｕ
等【ｌ卜１７１研究了蓖麻油基聚氨酯互穿网络对壳聚糖
的接枝改性，将聚氨酯链接枝到壳聚糖分子链上得
到改性聚氨酯复合材料。研究发现加入１０％的壳
聚糖，所得到复合材料的机械强度和密度都高于蓖
麻油基聚氯酯材料本身，且吸水率也有所降低。
２蓖麻油主要衍生物的制备与应用
蓖麻油价格低廉，具有特殊结构，除可作为多羟
基化合物制备聚氨酯材料外。还可进行多种化学反
应，改性得到多种产品。
２．１脱水蓖麻油
脱水蓖麻油（ＤＣＯ）是一种半干性油／干性油。
被广泛用于涂料和清漆。蓖麻油发生脱水反应条件
为催化剂作用、２３０—２８０
ｏＣ，真空或惰性气体保护。
反应脱除１个羟基以及与羟基相邻的１个氢，机理
如下：①在硫酸催化剂作用下，亲电试剂进攻羟堆氢
原子上的孤对电子，形成水合氧离子，进而水解形成
碳翁离子；②进一步脱除１个氢形成共轭或非共轭
二烯产物。蓖麻油脱水反应催化剂可以是硫酸，磷
酸，硫酸氧钠和酸活化的黏土等。
当刚作制备起保护作用的涂料时，脱水蓖麻油
因为其不泛黄以及优异的颜色保持特性而受到关
注。以脱水蓖麻油为基础制备的瓷漆、清漆、醇酸树
万方数据
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ＡＮＤ
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２０１ｌ
Ｖ０１．３６
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脂及聚氨酯涂料树脂具有高光泽和优良的附着力和
润湿特性。Ｄｅ
Ｌｕｃａ等。１副以蓖麻油／脱水蓖麻油和
原硅酸乙酯反应制备得到热固性瓷漆，发现瓷漆具
有良好的黏附性，漆膜硬度和抗张强度随原硅酸乙
酯浓度增加而增加；而漆膜在甲苯中的溶胀性则随
原硅酸乙酯浓度增加而降低。脱水蓖麻油与硫酸进
行硫化后的产物可作为橡胶的抗臭氧添加剂以及可
赋予制备橡胶时原料良好的流动性¨９｜。
此外脱水蓖麻油还可以与苯乙烯、环氧树脂等
聚合物反应得到共聚物。Ｃａｓｓｉｄｙ等Ⅲ１研究了脱水
蓖麻油与苯乙烯的共聚物，反应在苯溶液中进行，观
察到当脱水蓖麻油的浓度高于２０％时，共聚反应则
难以进行。Ａｓｈｒａｆ等拉¨制备了脱水蓖麻油和环氧
树脂的混合物，并采用黏度和超声波技术测量两种
组分的混容性。
２．２热裂解蓖麻油
蓖麻油在７００℃、减压条件下发生热裂解反应，
分子链在羟基处断裂生成庚醛和十一碳烯酸。庚醛
可用于制备香料，或与苯甲醛进行羟醛缩合反应生
成戊基肉桂醛；也可进一步氧化制得庚酸或者进行
催化氢化制备庚醇，而庚醇可作为增甥剂。十一碳
烯酸及其衍生物具有杀菌特性，十一碳烯酸和十一
碳烯酸锌盐混合物被用于治疗运动员的足部感
染…，而十一碳烯酸铜盐油膏混合物则被用于治疗
面部和身体感染‘２
２ｉ。而十一碳烯酸与异丁胺混合
的产物是一种杀虫增效剂…，此外十一碳烯酸也是
制备尼龙１１的重要原料。
将蓖麻油与氢氧化钠或氢氧化钾混合，在催化
剂作用下，加热至热解温度可使蓖麻油酸酯发生裂
解反应旧ｏ
ｌ在８０—２００
ｏＣ条件下，１摩尔蓖麻油反应
物与ｌ摩尔碱作用，生成甲基己基酮和ｌＯ一羟基癸
酸；在２５０～２７５
ｏＣ情况下，１摩尔蓖麻油反应物与２
摩尔碱作用生成辛醇和癸二酸。羟基癸酸已经被用
于合成丙烯酰氧脂肪族酰氯，再制备具有含终端酰
氯基团的长侧链接枝聚合物。癸二酸可与己二胺进
行缩聚反应制备尼龙６１０。癸二酸酯可作为乙烯树
脂增塑剂使用，而２一辛基一癸二酸酯则被用作喷
射引擎以及风冷摩托引擎的润滑剂‘引。
２．３氢化蓖麻油
氢化蓖麻油（ＨＣＯ）是一种熔点为８６℃的蜡状
物质，可用于化妆品、美发以及软膏和作为石蜡替代
品和光亮剂，并可用于制备氢化硬脂酸及其衍生物。
氢化蓖麻油还可用作涂料添加剂，固体润滑剂以及
在制备成型塑料和橡胶产品时的脱模剂。通过氢化
蓖麻油制备的高压锂基润滑剂因为凝胶作用大大提
高了润滑油性能，具有高的滴点和优异的耐水性而
被用于汽车和军事领域ｍ
Ｊ。
将蓖麻油或蓖麻油酸甲酯转化为脂肪醇可以通
过钠还原或是高压氢化得到。用铜一钙催化剂，在
２２０℃、２６．２
ＭＰａ压力下，可以将蓖麻油酸氢化得到
７０％产率的蓖麻油醇。引。制备１２一酮一硬脂酸甲
酯可以采用铜一铬铁矿以及热催化活性镍作为催化
剂。酮硬脂酸酯也能采用热催化活性镍作为催化剂
将蓖麻油酸甲酯通过两步反应还原得到：第一步，通
过来自于催化剂的氢，快速氢化１２一羟基硬脂酸甲
酯；第二步，再缓慢脱氢得到目标产物。
部分氢化蓖麻油得到化学改性蜡，产品的硬度、
弹性、熔点和碘值通过氢化程度控制。通过氢化，蓖
麻油从流体变为柔软的蜡状物质，熔点为４５—
６５℃。可以用于毛皮的涂覆，使毛皮具有耐油不透
水等性能。
２．４磺化蓖麻油
磺化蓖麻油又被称为土耳其红油或太古油，是
一种表面活性剂，广泛应用于造纸、纺织、农药和金
属加工等行业。传统制备方法是加入浓硫酸，保持
反应温度在２５～３０℃之间，并持续搅拌，反应完毕
后加入氢氧化钠或氢氧化钾等碱中和剩余浓硫酸。
硫酸酯水解可以得到羟基酸和硫酸，羟基酸的羟基
可以进一步硫酸化。磺化反应时，在羟基位置引入
硫酸根亲水性基团，赋予了蓖麻油优异的润湿性、乳
化性和分散性。用于造纸涂料时，磺化蓖麻油可赋
予涂料良好的流动性、可涂性，提高涂料的保水性。
有研究以蓖麻油为原料，采用氨基磺酸作为硫酸化
剂，得到一种新颖反应型表面活性剂——蓖麻油酸
甲酯硫酸铵，可作为皮革加脂剂及复鞣剂Ⅲ１。
２．５氧化蓖麻油
蓖麻油也可用作赛璐珞和天然大漆的增塑剂，
但是研究发现吹制或氧化蓖麻油用作增塑剂时效果
更好。在８０～１３０
ｏＣ条件下，将空气或氧通人蓖麻
油中，可以得到各种黏度的氧化蓖麻油。氧化蓖麻
油作为增塑剂可广泛用于天然大漆，人造革以及液
压油和黏合剂等。
２．６环氧化蓖麻油
环氧化蓖麻油（ＥＣＯ）是较新型的化工原料，可
用于ＰＶＣ稳定剂，使用效果可与环氧化大豆油相媲
美。环氧化蓖麻油是酚醛树脂闭孔发泡理想的表面
活性剂，也是钢材和铝材拉伸、冲压特压油的重要组
分。在４５℃及常压条件下将过醋酸滴入蓖麻油中，
反应时间在１．５—３
ｈ之间，然后将反应产物ｐＨ用
Ｎａ：ＣＯ，和ＮａＨＣＯ，水溶液中和至６—７，采用蒸馏水
水洗数次，最后在（１２０±５）ｏＣ条件下进行减压蒸馏
即得到透明状淡黄色的环氧化蓖麻油。有研究‘冽
万方数据
摘要：
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