CN104496803A - 一种聚甘油-10油酸酯的合成方法 - Google Patents

一种聚甘油-10油酸酯的合成方法 Download PDF

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Abstract

一种聚甘油-10油酸酯的合成方法,依次包括如下步骤:(1)在组合催化剂A的催化下使甘油发生聚合反应,得到聚甘油-10;按重量计,组合催化剂A的组成为: NaOH 5-55%,KOH 5-55%,MgO 5-15%,Al2O3 5-25%;(2)在组合催化剂B的催化下使聚甘油-10与油酸发生酯化反应,得到聚甘油-10油酸酯;按重量计,组合催化剂B的组成为:NaOH 5-35%,KOH 25-85%,MgO 5-15%,Al2O3 5-25%。本发明能够大大提升甘油聚合反应、酯化反应效率,从而实现聚甘油-10油酸酯的高效合成,可提高产率,并有利于提高产品纯度。

Description

一种聚甘油-10油酸酯的合成方法
技术领域
本发明涉及表面活性剂技术领域,具体涉及一种聚甘油-10油酸酯的合成方法。
背景技术
在化妆品原料中,消费者对其中的表面活性剂成分极为关心。有些表面活性剂对皮肤的刺激性较大,特别是对敏感性皮肤刺激性更严重。
特别是,儿童及婴幼儿的皮肤与成人皮肤不同,主要表现在几个方面:首先,儿童及婴幼儿的皮肤新陈代谢十分旺盛,但皮肤较薄,对干燥、寒冷、潮湿等环境因素及碱性、酸性等化学刺激敏感,抵抗能力较弱;其次,儿童及婴幼儿的皮肤重量占体重的比重较高,且皮肤屏障功能不如成人完善,因此皮肤通透性比成人高,外用化妆品或药品时皮肤吸收率较高;再次,儿童及婴幼儿的皮肤黑素体尚未发育成熟,数量也较少,对紫外线的抵御能力较低,更容易晒伤;最后,由于新生儿皮肤分泌的皮脂较多,而皮肤抵御外界刺激的能力较弱,若清洁不够则容易导致细菌感染。因此,儿童护肤品对原料来源尤其注重其安全、无毒与功效兼具。
为此,温和的表面活性剂的开发和利用显得更加重要,对此类表面活性剂的要求可总结如下:植物性来源,安全性高,化学稳定性好,多功能性,用量少,效果好,生物降解性能好,颜色、气味好。聚甘油脂肪酸酯是满足上述各项要求的表面活性剂之一。
聚甘油脂肪酸酯(PGFE)是一种性能优良的多羟基脂类非离子表面活性剂,由于其良好的乳化、润湿、分散、稳定等表面性质,以及其卓越的安全性,而广泛应用于食品、医药、日化工业等领域。聚甘油脂肪酸酯的亲水性取决于聚合度大小,亲油性取决于脂肪酸烷基链的长度和个数,因此改变其聚合度、脂肪酸种类以及酯化度,就可以得到亲水亲油值(HLB值)在 1-20 之间的不同性质的非离子表面活性剂。聚甘油脂肪酸酯早已被联合国粮农组织、世界卫生组织和欧共体确认为无毒无害的高安全性食品添加剂。聚甘油脂肪酸酯除了在食品行业用做乳化剂外,在日化行业的化妆品中还可用作乳化剂和分散剂,可代替增溶剂和珠光剂,并有稳定、调理和控制黏度的作用。
聚甘油-10油酸酯是一种中碳链的聚甘油脂肪酸酯,其外观为微黄色至淡黄色的粘性液体,可用作亲水性乳化剂,是植物由来的脂肪酸酯,无臭无味,几乎不溶于水可分散于水中,安全性高,可作为化妆品特别是儿童及婴幼儿护肤品的乳化剂和分散剂,满足儿童及婴幼儿护肤品的实际功效要求。然而,现有的聚甘油-10油酸酯合成工艺,合成效率较低,生产成本较高,产品纯度也较低,制约了其推广应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种聚甘油-10油酸酯的合成方法,这种方法能够高效合成聚甘油-10油酸酯,并有利于提高产品纯度。采用的技术方案如下:
一种聚甘油-10油酸酯的合成方法,其特征在于依次包括如下步骤:
(1)在组合催化剂A的催化下使甘油发生聚合反应,得到聚甘油-10;
所述组合催化剂A由下述重量配比的NaOH、KOH、MgO和Al2O3组成: NaOH 5-55%,KOH 5-55%,MgO 5-15%,Al2O3 5-25%;
(2)在组合催化剂B的催化下使聚甘油-10与油酸发生酯化反应,得到聚甘油-10油酸酯;
所述组合催化剂B由下述重量配比的NaOH、KOH、MgO和Al2O3组成:NaOH 5-35%,KOH 25-85%,MgO 5-15%,Al2O3 5-25%。
优选步骤(1)中,聚合反应在温度为200-300℃、气压为0.1-0.2MPa的反应条件下进行,反应时间为4-6小时。更优选步骤(1)中,聚合反应在温度为255℃、气压为0.12MPa的反应条件下进行,反应时间为5小时。
优选步骤(1)中,组合催化剂A的用量是甘油重量的0.05-0.15%。更优选步骤(1)中,组合催化剂A的用量是甘油重量的0.1%。
优选步骤(2)中,酯化反应在温度为200-300℃、气压为0.1-0.2MPa的反应条件下进行,反应时间为1-5小时。更优选步骤(2)中,酯化反应在温度为265℃、气压为0.115MPa的反应条件下进行,反应时间为2.5小时。
优选步骤(2)中,聚甘油-10与油酸的重量比例为60:40-70:40,组合催化剂B的用量是聚甘油-10与油酸总重的3-10%。更优选步骤(2)中,聚甘油-10与油酸的重量比例为68:40,组合催化剂B的用量是聚甘油-10与油酸总重的5.5%。
本发明中,采用碱(NaOH、KOH)和碱金属氧化物(MgO、Al2O3)的组合物作为甘油聚合反应的催化剂和酯化反应的催化剂,没有采用任何重金属催化剂,而且甘油聚合反应所用的组合催化剂A和酯化反应所用的组合催化剂B均含NaOH(氢氧化钠)、KOH(氢氧化钾)、MgO(氧化镁)和Al2O3(氧化铝),两步反应的催化剂成分相同,没有引入更多新的杂质成分,有利于分离提纯。两步反应的催化剂采用优化的配比,可以获得高效合成效果。
上述步骤(1)的聚合反应、步骤(2)的酯化反应均可在加压反应釜中进行。
优选步骤(1)中,完成聚合反应后对聚合反应产物进行分离提纯。
优选步骤(2)中,完成酯化反应后对酯化反应产物进行分离提纯。
本发明中原料采用甘油、油酸,通过组合催化剂A能够大大提升甘油聚合反应效率,通过组合催化剂B能够大大提升酯化反应效率,从而实现聚甘油-10油酸酯的高效合成,可提高产率,并有利于提高产品纯度。合成的主要产物为聚甘油-10油酸酯,经分离纯化后可获得纯度为95%的聚甘油-10油酸酯产品。获得的聚甘油-10油酸酯产品符合国家食品药品监督管理局(2012年)在其网站公示的《儿童(含婴幼儿)化妆品申报与审评指南》新规的要求。
具体实施方式
实施例1
本实施例中,聚甘油-10油酸酯的合成方法依次包括如下步骤:
(1)在组合催化剂A的催化下使甘油发生聚合反应,完成聚合反应后对聚合反应产物进行分离提纯,得到聚甘油-10;
所述组合催化剂A由下述重量配比的NaOH、KOH、MgO和Al2O3组成: NaOH 25%,KOH 45%,MgO 10%,Al2O3 20%;
本步骤(1)中,聚合反应在温度为255℃、气压为0.12MPa的反应条件下进行,反应时间为5小时;
本步骤(1)中,组合催化剂A的用量是甘油重量的0.1%;
(2)在组合催化剂B的催化下使聚甘油-10与油酸发生酯化反应,得到聚甘油-10油酸酯;
所述组合催化剂B由下述重量配比的NaOH、KOH、MgO和Al2O3组成:NaOH 25%,KOH 45%,MgO 10%,Al2O3 20%;
本步骤(2)中,酯化反应在温度为265℃、气压为0.115MPa的反应条件下进行,反应时间为2.5小时;
本步骤(2)中,聚甘油-10与油酸的重量比例为68:40,组合催化剂B的用量是聚甘油-10与油酸总重的5.5%。
本步骤(2)中,完成酯化反应后对酯化反应产物进行分离提纯。
上述步骤(1)的聚合反应、步骤(2)的酯化反应均可在加压反应釜中进行。
本实施例中,原料转化率达到89%,经分离纯化后可获得纯度为95%的聚甘油-10油酸酯产品。
实施例2
本实施例中,聚甘油-10油酸酯的合成方法依次包括如下步骤:
(1)在组合催化剂A的催化下使甘油发生聚合反应,完成聚合反应后对聚合反应产物进行分离提纯,得到聚甘油-10;
所述组合催化剂A由下述重量配比的NaOH、KOH、MgO和Al2O3组成: NaOH 5%,KOH 55%,MgO 15%,Al2O3 25%;
本步骤(1)中,聚合反应在温度为200℃、气压为0.2MPa的反应条件下进行,反应时间为6小时。
本步骤(1)中,组合催化剂A的用量是甘油重量的0.05%。
(2)在组合催化剂B的催化下使聚甘油-10与油酸发生酯化反应,得到聚甘油-10油酸酯;
所述组合催化剂B由下述重量配比的NaOH、KOH、MgO和Al2O3组成:NaOH 35%,KOH 25%,MgO 15%,Al2O3 25%;
本步骤(2)中,酯化反应在温度为200℃、气压为0.2MPa的反应条件下进行,反应时间为5小时。
本步骤(2)中,聚甘油-10与油酸的重量比例为60:40,组合催化剂B的用量是聚甘油-10与油酸总重的10%。
本步骤(2)中,完成酯化反应后对酯化反应产物进行分离提纯。
上述步骤(1)的聚合反应、步骤(2)的酯化反应均可在加压反应釜中进行。
本实施例中,原料转化率达到89%,经分离纯化后可获得纯度为95%的聚甘油-10油酸酯产品。
实施例3
本实施例中,聚甘油-10油酸酯的合成方法依次包括如下步骤:
(1)在组合催化剂A的催化下使甘油发生聚合反应,完成聚合反应后对聚合反应产物进行分离提纯,得到聚甘油-10;
所述组合催化剂A由下述重量配比的NaOH、KOH、MgO和Al2O3组成: NaOH 55%,KOH 30%,MgO 5%,Al2O3 10%;
本步骤(1)中,聚合反应在温度为300℃、气压为0.1MPa的反应条件下进行,反应时间为4小时;
本步骤(1)中,组合催化剂A的用量是甘油重量的0.15%;
(2)在组合催化剂B的催化下使聚甘油-10与油酸发生酯化反应,得到聚甘油-10油酸酯;
所述组合催化剂B由下述重量配比的NaOH、KOH、MgO和Al2O3组成:NaOH 5%,KOH 85%,MgO 5%,Al2O3 5%;
本步骤(2)中,酯化反应在温度为300℃、气压为0.1MPa的反应条件下进行,反应时间为2小时;
本步骤(2)中,聚甘油-10与油酸的重量比例为70:40,组合催化剂B的用量是聚甘油-10与油酸总重的3%。
本步骤(2)中,完成酯化反应后对酯化反应产物进行分离提纯。
上述步骤(1)的聚合反应、步骤(2)的酯化反应均可在加压反应釜中进行。
本实施例中,原料转化率达到88%,经分离纯化后可获得纯度为95%的聚甘油-10油酸酯产品。

Claims (10)

1.一种聚甘油-10油酸酯的合成方法,其特征在于依次包括如下步骤:
(1)在组合催化剂A的催化下使甘油发生聚合反应,得到聚甘油-10;
所述组合催化剂A由下述重量配比的NaOH、KOH、MgO和Al2O3组成: NaOH 5-55%,KOH 5-55%,MgO 5-15%,Al2O3 5-25%;
(2)在组合催化剂B的催化下使聚甘油-10与油酸发生酯化反应,得到聚甘油-10油酸酯;
所述组合催化剂B由下述重量配比的NaOH、KOH、MgO和Al2O3组成:NaOH 5-35%,KOH 25-85%,MgO 5-15%,Al2O3 5-25%。
2.根据权利要求1所述的聚甘油-10油酸酯的合成方法,其特征是:步骤(1)中,聚合反应在温度为200-300℃、气压为0.1-0.2MPa的反应条件下进行,反应时间为4-6小时。
3.根据权利要求2所述的聚甘油-10油酸酯的合成方法,其特征是:步骤(1)中,聚合反应在温度为255℃、气压为0.12MPa的反应条件下进行,反应时间为5小时。
4.根据权利要求1所述的聚甘油-10油酸酯的合成方法,其特征是:步骤(1)中,组合催化剂A的用量是甘油重量的0.05-0.15%。
5.根据权利要求4所述的聚甘油-10油酸酯的合成方法,其特征是:步骤(1)中,组合催化剂A的用量是甘油重量的0.1%。
6.根据权利要求1所述的聚甘油-10油酸酯的合成方法,其特征是:步骤(2)中,酯化反应在温度为200-300℃、气压为0.1-0.2MPa的反应条件下进行,反应时间为1-5小时。
7.根据权利要求6所述的聚甘油-10油酸酯的合成方法,其特征是:步骤(2)中,酯化反应在温度为265℃、气压为0.115MPa的反应条件下进行,反应时间为2.5小时。
8.根据权利要求1所述的聚甘油-10油酸酯的合成方法,其特征是:步骤(2)中,聚甘油-10与油酸的重量比例为60:40-70:40,组合催化剂B的用量是聚甘油-10与油酸总重的3-10%。
9.根据权利要求8所述的聚甘油-10油酸酯的合成方法,其特征是:步骤(2)中,聚甘油-10与油酸的重量比例为68:40,组合催化剂B的用量是聚甘油-10与油酸总重的5.5%。
10.根据权利要求1所述的聚甘油-10油酸酯的合成方法,其特征是:步骤(1)中,完成聚合反应后对聚合反应产物进行分离提纯。
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