碱催化制备中等聚合度聚合甘油工艺研究

聚甘油在工业生产中是重要化工原料及中间体，是一种很好的表面活性剂、食品添加剂、乳化剂、消泡剂等，中碳链脂肪酸聚甘油酯是其中一种重要的衍生物，由于其良好的乳化性质广泛应用于食品等行业。中碳链脂肪酸聚甘油酯的乳化性质主要取决于聚甘油的聚合度，聚合度高的聚甘油羟基数目多，亲水性效果好，所合成的聚甘油酯的乳化效果好，但流动性差，产品色泽深等缺点;低聚合度聚甘油流动性好但乳化效果不理想。综合因素考虑，选择中等聚合度4～6的聚甘油合成中碳链脂肪酸聚甘油酯************，本论文主要对碱催化制备中等聚合度聚甘油的工艺进行了研究，主要实验研究如下:
　　 本文对现有检测聚甘油聚合度的四种方法:国标法、乙酸酐法、折光率法和出水量推算法对同一组样品检测进行了比较，实验发现:乙酸酐法相比于国标法得出的数据趋势相同且相差很小，但乙酸酐法操作步骤更简单且过程误差更小，所需的时间更短并且药品更廉价。而折光率法和出水量法得出的聚合度数据相比于国标法误差很大。在科研和工业生产中，聚甘油聚合度的检测可以选择乙酸酐法。
　　 碱金属氢氧化物(NaOH，KOH)和碱金属碳酸盐(Na2CO3，K2CO3)在相同的条件下对甘油聚合反应的催化效果，以聚合度为评价指标对比发现:碱金属氢氧化物(NaOH, KOH)催化甘油的效果优于碱金属碳酸盐(Na2CO3，K2CO3)，这是因为催化剂碱性越强对合成聚甘油越有利。NaOH作为催化剂合成的聚甘油比KOH合成的颜色更浅，气味更淡，通过质谱检测其产品中直链聚甘油的相对含量更多，故选择NaOH作催化剂来合成聚甘油。同时，采用单因素试验法研究催化剂浓度、反应时间和反应温度对合成聚甘油的影响，并以聚合度为评价指标结果表明:催化剂浓度越高和反应时间越长，得到的聚甘油聚合度越高，但对聚甘油的种类影响不大，低聚高聚产物都存在。温度对反应的影响最大，低温主要合成低聚甘油，温度升高，聚甘油种类和聚合度都明显增加，同时温度越高合成的聚甘油色泽越差气味更浓，且高温更容易发生副反应。通过正交试验法确定的******实验条件是:催化剂浓度3％，温度为260℃，反应时间4小时，在******试验条件下反应得到的聚甘油聚合度为8.92。
　　 采用浸渍法分别制备不同催化活性组分、不同载体和不同负载量的固体碱催化剂并用以合成聚甘油，以聚甘油的聚合度为评价指标，用Hammett指示剂法、CO2-TPD对催化剂进行表征，结果表明:采用NaOH作为催化活性组分制备固体碱合成聚甘油的效果优于Na2CO3;比表面积更小的γ-Al2O3作为载体催化效果更好。不同负载量的NaOH负载于γ-Al2O3上制备固体碱催化剂，40％负载量的催化************。催化活性组分相同条件下固体碱与液体碱合成聚甘油比较发现，固体碱催化效果要低于液体碱，但聚合度能达到6以上，中碳链脂肪酸聚甘油酯中聚甘油需要的聚合度在4～6之间，固体碱合成的聚甘油聚合度符合要求，可以让固体碱代替液体碱合成聚甘油。