堿催化制備中等聚合度聚合甘油工藝研究

聚甘油在工業生產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廣泛應用于食品等行業。中碳鏈脂肪酸聚甘油酯的乳化性質主要取決于聚甘油的聚合度，聚合度高的聚甘油羥基數目多，親水性效果好，所合成的聚甘油酯的乳化效果好，但流動性差，產品色澤深等缺點;低聚合度聚甘油流動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************，本論文主要對堿催化制備中等聚合度聚甘油的工藝進行了研究，主要實驗研究如下:
　　 本文對現有檢測聚甘油聚合度的四種方法:國標法、乙酸酐法、折光率法和出水量推算法對同一組樣品檢測進行了比較，實驗發現:乙酸酐法相比于國標法得出的數據趨勢相同且相差很小，但乙酸酐法操作步驟更簡單且過程誤差更小，所需的時間更短并且藥品更廉價。而折光率法和出水量法得出的聚合度數據相比于國標法誤差很大。在科研和工業生產中，聚甘油聚合度的檢測可以選擇乙酸酐法。
　　 堿金屬氫氧化物(NaOH，KOH)和堿金屬碳酸鹽(Na2CO3，K2CO3)在相同的條件下對甘油聚合反應的催化效果，以聚合度為評價指標對比發現:堿金屬氫氧化物(NaOH, KOH)催化甘油的效果優于堿金屬碳酸鹽(Na2CO3，K2CO3)，這是因為催化劑堿性越強對合成聚甘油越有利。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，通過質譜檢測其產品中直鏈聚甘油的相對含量更多，故選擇NaOH作催化劑來合成聚甘油。同時，采用單因素試驗法研究催化劑濃度、反應時間和反應溫度對合成聚甘油的影響，并以聚合度為評價指標結果表明:催化劑濃度越高和反應時間越長，得到的聚甘油聚合度越高，但對聚甘油的種類影響不大，低聚高聚產物都存在。溫度對反應的影響******，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，且高溫更容易發生副反應。通過正交試驗法確定的******實驗條件是:催化劑濃度3％，溫度為260℃，反應時間4小時，在******試驗條件下反應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價指標，用Hammett指示劑法、CO2-TPD對催化劑進行表征，結果表明: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于Na2CO3;比表面積更小的γ-Al2O3作為載體催化效果更好。不同負載量的NaOH負載于γ-Al2O3上制備固體堿催化劑，40％負載量的催化************。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現，固體堿催化效果要低于液體堿，但聚合度能達到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。