堿催化制備中等聚合度聚合甘油工藝研究

聚甘油在工業(yè)生產(chǎn)中是重要化工原料及中間體，是一種很好的表面活性劑、食品添加劑、乳化劑、消泡劑等，中碳鏈脂肪酸聚甘油酯是其中一種重要的衍生物，由于其良好的乳化性質(zhì)廣泛應(yīng)用于食品等行業(yè)。中碳鏈脂肪酸聚甘油酯的乳化性質(zhì)主要取決于聚甘油的聚合度，聚合度高的聚甘油羥基數(shù)目多，親水性效果好，所合成的聚甘油酯的乳化效果好，但流動(dòng)性差，產(chǎn)品色澤深等缺點(diǎn);低聚合度聚甘油流動(dòng)性好但乳化效果不理想。綜合因素考慮，選擇中等聚合度4～6的聚甘油合成中碳鏈脂肪酸聚甘油酯************，本論文主要對(duì)堿催化制備中等聚合度聚甘油的工藝進(jìn)行了研究，主要實(shí)驗(yàn)研究如下:
　　 本文對(duì)現(xiàn)有檢測(cè)聚甘油聚合度的四種方法:國(guó)標(biāo)法、乙酸酐法、折光率法和出水量推算法對(duì)同一組樣品檢測(cè)進(jìn)行了比較，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):乙酸酐法相比于國(guó)標(biāo)法得出的數(shù)據(jù)趨勢(shì)相同且相差很小，但乙酸酐法操作步驟更簡(jiǎn)單且過程誤差更小，所需的時(shí)間更短并且藥品更廉價(jià)。而折光率法和出水量法得出的聚合度數(shù)據(jù)相比于國(guó)標(biāo)法誤差很大。在科研和工業(yè)生產(chǎn)中，聚甘油聚合度的檢測(cè)可以選擇乙酸酐法。
　　 堿金屬氫氧化物(NaOH，KOH)和堿金屬碳酸鹽(Na2CO3，K2CO3)在相同的條件下對(duì)甘油聚合反應(yīng)的催化效果，以聚合度為評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)比發(fā)現(xiàn):堿金屬氫氧化物(NaOH, KOH)催化甘油的效果優(yōu)于堿金屬碳酸鹽(Na2CO3，K2CO3)，這是因?yàn)榇呋瘎A性越強(qiáng)對(duì)合成聚甘油越有利。NaOH作為催化劑合成的聚甘油比KOH合成的顏色更淺，氣味更淡，通過質(zhì)譜檢測(cè)其產(chǎn)品中直鏈聚甘油的相對(duì)含量更多，故選擇NaOH作催化劑來合成聚甘油。同時(shí)，采用單因素試驗(yàn)法研究催化劑濃度、反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度對(duì)合成聚甘油的影響，并以聚合度為評(píng)價(jià)指標(biāo)結(jié)果表明:催化劑濃度越高和反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，得到的聚甘油聚合度越高，但對(duì)聚甘油的種類影響不大，低聚高聚產(chǎn)物都存在。溫度對(duì)反應(yīng)的影響******，低溫主要合成低聚甘油，溫度升高，聚甘油種類和聚合度都明顯增加，同時(shí)溫度越高合成的聚甘油色澤越差氣味更濃，且高溫更容易發(fā)生副反應(yīng)。通過正交試驗(yàn)法確定的******實(shí)驗(yàn)條件是:催化劑濃度3％，溫度為260℃，反應(yīng)時(shí)間4小時(shí)，在******試驗(yàn)條件下反應(yīng)得到的聚甘油聚合度為8.92。
　　 采用浸漬法分別制備不同催化活性組分、不同載體和不同負(fù)載量的固體堿催化劑并用以合成聚甘油，以聚甘油的聚合度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，用Hammett指示劑法、CO2-TPD對(duì)催化劑進(jìn)行表征，結(jié)果表明:采用NaOH作為催化活性組分制備固體堿合成聚甘油的效果優(yōu)于Na2CO3;比表面積更小的γ-Al2O3作為載體催化效果更好。不同負(fù)載量的NaOH負(fù)載于γ-Al2O3上制備固體堿催化劑，40％負(fù)載量的催化************。催化活性組分相同條件下固體堿與液體堿合成聚甘油比較發(fā)現(xiàn)，固體堿催化效果要低于液體堿，但聚合度能達(dá)到6以上，中碳鏈脂肪酸聚甘油酯中聚甘油需要的聚合度在4～6之間，固體堿合成的聚甘油聚合度符合要求，可以讓固體堿代替液體堿合成聚甘油。