中碳鏈脂肪酸聚合甘油酯的制備

本文采用樟樹籽仁油為實驗原料,制備中碳鏈脂肪酸聚甘油酯。制備方法分二步,先是合成聚甘油,再用自制固體堿催化劑催化聚甘油與中碳鏈脂肪酸發生酯化反應生成中碳鏈脂肪酸聚甘油酯。本文主要研究了固體堿催化劑的制備和酯化反應條件的優化。 本文采用均相催化劑(5%(w/w)的氫氧化鈉水溶液)催化聚甘油的合成,反應條件為：常壓,260℃,以出水量判斷反應終點。所得產品顏色淺、且無刺激性氣味。測定羥值并經換算得出平均聚合度為5.6。質譜檢測分析表明,產品中大部分為直鏈聚甘油,環狀聚甘油含量較少,且聚合度介于2-9之間,產品質量較好。 本文采用浸漬法制備固體堿催化劑。選擇同一制備條件(主催化劑與載體比1：4,焙烤溫度600℃,焙烤時間為6 h)制備四種固體催化劑(KOH/MgO、NaOH/MgO、KOH/Al2O3、NaOH/Al2O3),以酯化率為參考指標,對催化劑進行篩選。實驗結果表明KOH/Al2O3催化************,酯化率為78.28%。對這四種催化劑進行堿強度范圍測定,KOH/Al2O3堿強度******,其次分別是NaOH/Al2O3、KOH/MgO、NaOH/MgO。 選擇KOH/Al2O3為目標催化劑,對其制備工藝進行優化實驗設計。采用單因素分析焙烤時間、焙烤溫度、主催化劑與載體質量比對催化效果的影響。實驗結果表明,隨焙烤時間的增加,酯化率呈先上升、后趨于平穩的趨勢,最適焙烤時間為6.5h,此時酯化率為82.32%；隨焙烤溫度的升高,酯化率呈先上升、后急劇下降的趨勢,最適焙烤溫度為650℃,此時酯化率為83.65%；隨主催化劑與載體質量比上升,酯化率呈先上升、后趨于平穩的趨勢,最適比值為4：10,此時酯化率為82.88%。在單因素的基礎上采用響應面分析,設計3因素3水平共17個試驗點的響應面分析試驗,試驗結果表明,主催化劑與載體比為0.5；焙烤溫度645.32℃；焙烤時間6.63h；此時酯化率為83.96%,與模擬計算值84.64%基本接近。對最適固體堿催化劑進行紅外表征,出現了KAlO2的特征峰,表明該固體堿催化劑在制備過程中形成了穩定的KAlO2活性中心。 本文采用直接酯化法制備中碳鏈脂肪酸聚甘油酯。采用單因素分析聚甘油與中碳鏈脂肪酸質量比、催化劑用量、反應時間、反應溫度對酯化率的影響。實驗結果表明,隨聚甘油與中碳鏈脂肪酸質量比、催化劑用量、反應時間、反應溫度的增大,酯化率均呈先上升、后下降的趨勢,其最適工藝參數為：聚甘油與中碳鏈脂肪酸質量比為70：40、催化劑用量為5%、反應時間為2.5h、反應溫度為220℃,此時酯化率分別為88.41%、89.74%、88.37%、92.58%。在單因素試驗基礎上,設計4因素3水平共29個試驗點的響應面分析試驗,實驗結果表明：催化劑用量5.05%,反應時間2.45h,反應溫度219.44℃,聚甘油與中碳鏈脂肪酸質量比1.77,此時酯化率為91.89%,與模擬計算值92.778%基本接近。對所得產品進行紅外表征,出現了酯官能團的特征峰,表明產品為中碳鏈脂肪酸聚甘油酯。