CN102532519B - 聚乙二醇脂肪酸酯的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚乙二醇脂肪酸酯的制备方法，包括以下步骤：使聚乙二醇与脂肪酸甲酯按照摩尔比1：1-2.5发生酯交换反应，反应的温度为70-160℃，反应的压力为-0.95至-0.98MPa，反应时间为1-10h。本发明的反应转化率高，制得的聚乙二醇脂肪酸酯杂质少，纯度较高，同时反应温度低，时间短，过程中节省了能耗，而且避免了带水剂存在下进行酯化反应所存在的缺点，减少了操作环节，使安全性和经济性均有较大改善。

Description

聚乙二醇脂肪酸酯的制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚乙二醇脂肪酸酯的制备方法。
背景技术
聚乙二醇脂肪酸酯是一类用途非常广泛的表面活性剂，比如，聚乙二醇10~100脂肪酸酯在纤维加工、金属加工、化妆品中作乳化剂、分散剂、增溶剂、润滑剂、柔软剂、消泡剂、抗静电剂、珠光剂、制药业中作药物中间体。聚乙二醇400~2000脂肪酸酯在纺织业中作乳化剂、柔软剂、润滑剂；在化妆品、金属加工业中作清洁剂、润滑剂、增亮剂；在制药业中作液体药、乳液药乳化剂；亦可作油脂类乳化；涂料、印刷油墨的研磨助剂等，聚乙二醇4000-8000脂肪酸酯在化妆品中作O/W乳化剂、洗涤剂工业中作增稠剂、纺织业中作匀染剂、分散剂、柔软剂，金属加工中作润滑剂，等等。
聚乙二醇脂肪酸酯常规制备方法是用聚乙二醇和脂肪酸进行直接酯化得到，该酯化反应一般是用酸催化、碱催化、甚至无催化剂，但是反应温度一般需要180℃或以上，反应温度高，能耗大，成品纯度不高，一般有10%左右的脂肪酸残留，而且产品在高温下易碳化生成有色物质，影响成品质量。
专利CN200910116952.9提到过使用酰氯法制备化妆品中使用的聚氧亚烷基二醇脂肪酸酯，反应温度在80~140℃，比较温和，但是因为用到脂肪酸酰氯，合成途径难，需要通过脂肪酸和磷酰化试剂合成，本身脂肪酸酰氯属危险化学品，不稳定，接触空气时冒白烟，产生氯化氢气体；而且用脂肪酸酰氯合成过程中产生氯化氢气体，比较难控制，产品中和后生成的氯化物在产品体系中残留，影响聚乙二醇脂肪酸酯的质量。
其他改进方法，可以使用非极性溶剂比如环己烷、甲苯等作为共沸带水剂进行聚乙二醇脂肪酸酯的合成，以提高转化率，很明显，这类溶剂需要反应结束后除去，在操作上对成本不利，而且易导致成品中残留而降低聚乙二醇脂肪酸酯的质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚乙二醇脂肪酸酯的制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种聚乙二醇脂肪酸酯的制备方法，包括以下步骤：使结构式如（1）所示的聚乙二醇与结构式如（2）所示的脂肪酸甲酯按照摩尔比1：1-2.5发生酯交换反应，
Figure 2011104503947100002DEST_PATH_IMAGE001
反应的温度为70-160℃，反应的压力为-0.95至-0.98MPa，反应时间为1-10h。
酯交换反应是在碱催化剂存在的情况下进行的。
所述的碱催化剂为醇钠或者碱金属氢氧化物。
所述的聚乙二醇为PEG200-10000。
R为碳原子数为11~17的饱和或不饱和烃基。
本发明的有益效果是：本发明的反应转化率高，制得的聚乙二醇脂肪酸酯杂质少，纯度较高，同时反应温度低，时间短，过程中节省了能耗，而且避免了带水剂存在下进行酯化反应所存在的缺点，减少了操作环节，使安全性和经济性均有较大改善。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明：
实施例1：
在装有搅拌器、温度计、冷凝接收器的500ml反应瓶中，投入聚乙二醇200（羟值550.0mgKOH/g）191.3g（0.6mol），棕榈油甲酯199g（0.72mol），以及0.6g固体甲醇钠，在搅拌和真空-0.096~-0.098MPa的条件下，升温至90~100℃，保温90~100℃真空搅拌反应5小时结束，得到产物，经分析测定，产品羟值为105.1mgKOH/g，反应转化率为97.2%。
实施例2：
在装有搅拌器、温度计、冷凝接收器的500ml反应瓶中，投入聚乙二醇2000（羟值54.0mgKOH/g）207.8g（0.1mol），油酸甲酯59.2g（0.2mol），以及0.2g氢氧化钾，在搅拌和真空-0.096~-0.098MPa的条件下，升温至100~110℃，保温100~110℃真空搅拌反应5小时结束，得到产物，羟值为1.5mgKOH/g，反应转化率为96.8%。
实施例3：
在装有搅拌器、温度计、冷凝接收器的500ml反应瓶中，投入聚乙二醇8000（羟值14.3mgKOH/g）392.3g（0.05mol），硬脂酸甲酯31.2g（0.11mol），以及0.5g甲醇钠的甲醇溶液（30%），在搅拌和真空-0.096~-0.098MPa的条件下，升温至100~120℃，保温100~120℃真空搅拌反应8小时结束，得到产物，羟值为0.3mgKOH/g，反应转化率为97.9%。
对比例1：
在装有搅拌器、温度计、冷凝接收器的500ml反应瓶中，投入聚乙二醇200（羟值550.0mgKOH/g）191.3g（0.6mol），棕榈酸189.6g（0.72mol），以及0.6g固体甲醇钠，在搅拌和真空-0.096~-0.098MPa的条件下，升温至180~190℃，真空搅拌反应5小时结束，得到产物，为黄色固体，经分析测定，产品羟值为168.3mgKOH/g，反应转化率为80.8%。
对比例2：
在装有搅拌器、温度计、冷凝接收器的500ml反应瓶中，投入聚乙二醇2000（羟值54.0mgKOH/g）207.8g（0.1mol），油酸56.1g（0.2mol），0.2g氢氧化钾，以及甲苯100ml，在搅拌下升温回流带水，反应5小时后，无水滴滴出，冷却至40℃，开始减压蒸去甲苯并升温至100℃，3小时后结束，冷却，得到产物，深黄色固体，羟值为2.6mgKOH/g，反应转化率为93.2%。
对比例3：
在装有搅拌器、温度计、冷凝管及滴液漏斗的500ml反应瓶中，投入聚乙二醇8000（羟值14.3mgKOH/g）392.3g（0.05mol），在-0.096~-0.098MPa的真空下升温约100℃，边滴加硬脂酸酰氯（1655型，用硬脂酸1655与三氯化磷制得）36.4g（0.11mol），加完后逐步升温至140℃，保温及真空搅拌反应5小时，加40%氢氧化钠溶液调节pH=7，结束反应，得到产物，羟值为0.25mgKOH/g，反应转化率为98.2%。
硬脂酸酰氯的合成步骤为：在玻璃反应釜中加入硬脂酸1655，升温70度熔融，加入三氯化磷（硬脂酸与三氯化磷摩尔比为1:1），保温70~80度反应1h，然后保温条件下开真空至-0.05MPa反应2h，停搅拌，静止1~2h分层，分出下层废液，上层即硬脂酸1655酰氯。
以下为相应的实验数据：
Figure 939663DEST_PATH_IMAGE002
Figure 2011104503947100002DEST_PATH_IMAGE003

Claims (1)

1.一种聚乙二醇脂肪酸酯的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：使结构式如（1）所示的聚乙二醇与结构式如（2）所示的脂肪酸甲酯按照摩尔比1：1-2.5发生酯交换反应，反应的温度为70-160℃，反应的压力为-0.096 至-0.098MPa，反应时间为1-10h，
Figure 491146DEST_PATH_IMAGE002
；
酯交换反应是在碱催化剂存在的情况下进行的；所述的碱催化剂为醇钠或者碱金属氢氧化物；所述的聚乙二醇为PEG200-10000；R为碳原子数为11~17的饱和或不饱和烃基。
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