CN114058005A - 一种脂肪酰聚氧乙烯甘油酯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种脂肪酰聚氧乙烯甘油酯的制备方法，包括：将脂肪酸、聚乙二醇、甘油混合得到混合物；对所述混合物进行惰性气体‑空气置换操作，并在150~250℃下进行酯化反应得到反应物；反应结束后对所述反应物进行脱气处理，然后在‑0.09~‑0.1MPa和90~150℃的环境下进行脱水处理得到脂肪酰聚氧乙烯甘油酯。本发明不使用任何催化剂，降低了原料成本，减少了固废的产生，符合绿色生产的要求。本发明反应条件温和，操作简单，产物中小分子易被脱除，产品的使用安全性得到提高。本发明通过气体保护，能够制备出色度符合要求的产品，符合客户要求。本发明合成的脂肪酰聚氧乙烯甘油酯的产品性能可调节性高，工艺简单，产品质量稳定，乳化性能好。
Description
技术领域
本发明属于表面活性剂制备技术领域，具体为一种脂肪酰聚氧乙烯甘油酯的制备方法。
背景技术
脂肪酰聚氧乙烯甘油酯属于多元醇型非离子表面活性剂，是一种重要的油脂类表面活性剂，其具有优良的柔软性、乳化性、润滑性、抗雾性、抗静电和增溶性，毒性低，对皮肤刺激性小，易降解等特性。脂肪酰聚氧乙烯甘油酯在化妆品、医药、食品、印染业和金属加工液等领域有广泛的用途。
脂肪酰聚氧乙烯甘油酯系列中的甘油聚氧乙烯醚油酸酯在高温下具有良好的携染性和消泡性能，所以广泛用于高温高压匀染剂的复配组分中，如匀染剂GS等。由于油脂类表面活性剂的性能独特，用途广泛，加上油脂产品本身低毒、低刺激及易生物降解，属环境友好型产品，因此开发研究油脂类表面活性剂越来越受到人们的重视。
脂肪酰聚氧乙烯甘油酯系列中的月桂酰聚氧乙烯甘油酯，其是一类多用途药用辅料，具有优良的自乳化性能，已广泛用于自乳化给药系统。其也是一种安全的吸收促进剂。经检索，美国药典、欧洲药典及中国药典都收录了月桂酰聚氧甘油酯。
脂肪酰聚氧乙烯甘油酯的制备方法目前较多的是将甘油加聚环氧乙烷制成甘油聚氧乙烯醚，后再将甘油聚氧乙烯醚与脂肪酸在催化剂的作用下反应得到脂肪酰聚氧乙烯甘油酯。
公开号为CN100999469A的中国专利申请文本中公开了一种甘油聚氧乙烯醚脂肪酸酯的制备方法，属有机化学中酯类化合物的制备技术领域，以甘油聚氧乙烯醚和脂肪酸为原料，在催化剂的作用下进行脱水缩合反应，其特征在于反应后用聚醚吸附剂进行吸附处理；聚醚吸附剂；可为硅酸镁或硅酸铝等，其加入量为甘油聚氧乙烯醚与脂肪酸总重量百分比的1.0～2.0％；吸附处理时间为40～100min。本发明采用聚醚吸附剂对反应后的甘油聚氧乙烯醚脂肪酸酯进行后处理，工艺合理，能有效降低成本，提高得率，并使甘油聚氧乙烯醚脂肪酸酯产品在用途上与其他产品有更好的匹配。
在工业生产及应用中，为了使得脂肪酰聚氧乙烯甘油酯同时具备乳化、增溶、保湿等功效，可能需要将不同性能的产品进行调配，这极大地增加工艺地复杂性和生产成本。在工业生产上目前都是分布法合成脂肪酰聚氧乙烯甘油酯产品，多种原料一步法直接合成该产品尚未有文献及专利报道。同时，目前的制备方法需要加入催化剂催化反应，后期需要加入吸附剂处理催化剂，降低产品的催化剂残留，目前的产品合成路线存在产品颜色深、固废多、稳定性差等问题。在提倡绿色环保安全经济的新时代下，我们设计出了一条产品性能可调性高、安全性高的脂肪酰聚氧乙烯甘油酯的合成方法，该路线简单、污染少、产品纯度高、绿色环保，制备出的产品性能好、安全性高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种脂肪酰聚氧乙烯甘油酯的制备方法，能够减少工艺步骤、减少固废和污染，提高制备过程安全性和反应物的品质。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种脂肪酰聚氧乙烯甘油酯的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
将脂肪酸、聚乙二醇、甘油混合得到混合物；
对所述混合物进行惰性气体-空气置换操作，并在150~250℃下进行酯化反应得到反应物；
反应结束后对所述反应物进行脱气处理，然后在-0.09~-0.1MPa和90~150℃的环境下进行脱水处理得到脂肪酰聚氧乙烯甘油酯。
进一步地，所述脂肪酸、甘油、聚乙二醇的摩尔比为1：（0.05-2）：（0.05-2）。
进一步地，所述脂肪酸、甘油、聚乙二醇的摩尔比为1：（0.25-0.6）：（0.05-0.3）。
进一步地，所述聚乙二醇为乙二醇-PEG20000中的一种或多种。
进一步地，所述聚乙二醇为PEG300、PEG400、PEG600、PEG1500、PEG4000、PEG6000、PEG15000中的一种或者多种。
进一步地，所述脂肪酸为C5-C22的脂肪酸中的一种或多种。
进一步地，所述脂肪酸为月桂酸、棕榈酸、油酸、硬脂酸中的一种或多种。
进一步地，所述酯化反应的反应温度为180~220℃。
进一步地，所述脱气处理的时间为0.5~2h，脱水处理的压力为-0.095~-0.1Mpa，脱水处理的温度为100-120℃，脱水处理的时间为0.5~1.5h。
进一步地，所述惰性气体为氮气。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中的方法不使用任何催化剂，降低了原料成本，减少了固废的产生，符合绿色生产的要求。
2、本发明中的方法反应条件温和，操作简单，产物中小分子易被脱除，产品的使用安全性得到提高。
3、本发明中的方法通过气体保护，能够制备出色度符合要求的产品，符合客户要求。
4、本发明中的方法合成的脂肪酰聚氧乙烯甘油酯的产品性能可调节性高，工艺简单，产品质量稳定，乳化性能好。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
将200g月桂酸、46.05g甘油和100gPEG400，加入至反应器中混合。向反应器内通入氮气置换反应器内的空气。置换结束后，将氮气的流量调整为20ml/min，然后开启反应器，将反应温度调整到180℃，使反应器内进行酯化反应，得到反应产物，持续8h无水流出后，反应结束。继续向反应器内通入氮气，氮气流量为500ml/min，保持反应温度不变的情况下对反应产物进行1h的脱气处理。脱气的目的在于脱除反应产物中的小分子，例如二甘醇、三甘醇等，提高产品的应用安全性。脱气结束后，将反应器内的温度调整到120℃，真空度调整到-0.095Mpa后进行1.5h的脱水处理。脱水结束后，直接出料得到脂肪酸聚氧乙烯甘油酯。
经检测，该成品中的乙二醇含量为0.04%、二甘醇含量为0%、三甘醇含量为0%，产品的生物安全性良好。
实施例二
将282.46g油酸、36.84g甘油和150gPEG1500投入反应器中混合。向反应器内通入氮气置换反应器内的空气。置换结束后，将氮气的流量调整为15ml/min，然后开启反应器，将反应温度调整到210℃，使反应器内进行酯化反应，得到反应产物，持续7.5h无水流出后，反应结束。调整氮气流量为400ml/min，保持反应温度不变的情况下对反应产物进行1h的脱气处理。脱气结束后，将反应器内的温度调整到110℃，真空度调整到-0.098Mpa后进行1h的脱水处理。脱水结束后，直接出料得甘油聚氧乙烯油酸酯，得到白色固体成品。
经测试，产品的环氧乙烷及二氧六环为0。
实施例三
将128g棕榈酸、41.5g甘油和330g PEG6000投入反应器中混合。向反应器内通入氮气置换反应器内的空气。置换结束后，将氮气的流量调整为20ml/min，然后开启反应器，将反应温度调整到200℃，使反应器内进行酯化反应，得到反应产物，持续7h无水流出后，反应结束。继续向反应器内通入氮气，氮气流量为350ml/min，保持反应温度不变的情况下对反应产物进行1 h的脱气处理。脱气结束后，将反应器内的温度调整到110℃，真空度调整到-0.097Mpa后进行1h的脱水处理。脱水结束后，直接出料得棕榈酰聚氧乙烯甘油酯。
经测试，棕榈酰聚氧乙烯甘油酯成品的HLB值为11.7，说明产品具备很好的表面活性。
实施例四
将284.48g硬脂酸、39.60g甘油和45gPEG300投入反应器中混合。向反应器内通入氮气置换反应器内的空气。置换结束后，将氮气的流量调整为5ml/min，然后开启反应器，将反应温度调整到250℃，使反应器内进行酯化反应，得到反应产物，持续7h无水流出后，反应结束。继续向反应器内通入氮气，氮气流量为600ml/min，保持反应温度不变的情况下对反应产物进行1 h的脱气处理。脱气结束后，将反应器内的温度调整到100℃，真空度调整到-0.1Mpa后进行0.5h的脱水处理。脱水结束后，直接出料得硬脂酰聚氧乙烯甘油酯。
经测试，硬脂酸酰聚氧乙烯甘油酯成品的HLB值为12.5，说明产品具备很好的表面活性。
实施例五
将102.13g戊酸、50.65g甘油和108gPEG600，加入至反应器中混合。向反应器内通入氮气置换反应器内的空气。置换结束后，将氮气的流量调整为20ml/min，然后开启反应器，将反应温度调整到220℃，使反应器内进行酯化反应，得到反应产物，持续8h无水流出后，反应结束。继续向反应器内通入氮气，氮气流量为20ml/min，保持反应温度不变的情况下对反应产物进行2h的脱气处理。脱气的目的在于脱除反应产物中的小分子，例如二甘醇、三甘醇等，提高产品的应用安全性。脱气结束后，将反应器内的温度调整到90℃，真空度调整到-0.09Mpa后进行1.5h的脱水处理。脱水结束后，直接出料得到甘油聚氧乙烯醚戊酸酯。
经检测，该成品中的乙二醇含量为0%、二甘醇含量为0.003%、三甘醇含量为0.005%，产品的生物安全性良好。
实施例六
将340.58g山嵛酸、32.23 g甘油和320gPEG4000投入反应器中混合。向反应器内通入氮气置换反应器内的空气。置换结束后，将氮气的流量调整为 15 ml/min，然后开启反应器，将反应温度调整到 195℃，使反应器内进行酯化反应，得到反应产物，持续7h无水流出后，反应结束。调整氮气流量为500 ml/min，保持反应温度不变的情况下对反应产物进行1.5h的脱气处理。脱气结束后，将反应器内的温度调整到150℃，真空度调整到-0.097Mp后进行1h的脱水处理。脱水结束后，直接出料得山嵛酰聚氧乙烯甘油酯，得到白色固体成品。
经测试，产品色度APHA≤20#，该成品中的乙二醇未检出、二甘醇未检出、三甘醇未检出。
实施例七
将256.42g棕榈酸、50.65g甘油和1000g PEG20000投入反应器中混合。向反应器内通入氮气置换反应器内的空气。置换结束后，将氮气的流量调整为20ml/min，然后开启反应器，将反应温度调整到200℃，使反应器内进行酯化反应，得到反应产物，持续8h无水流出后，反应结束。继续向反应器内通入氮气，氮气流量为400ml/min，保持反应温度不变的情况下对反应产物进行1h的脱气处理。脱气结束后，将反应器内的温度调整到110℃，真空度调整到-0.098Mp后进行1h的脱水处理。脱水结束后，直接出料得棕榈酰聚氧乙烯甘油酯。
经测试，棕榈酰聚氧乙烯甘油酯成品的HLB值为12.8，说明产品具备很好的表面活性。
本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。
最后所要说明的是：以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改和等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种脂肪酰聚氧乙烯甘油酯的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
将脂肪酸、聚乙二醇、甘油混合得到混合物；
对所述混合物进行惰性气体-空气置换操作，并在150~250℃下进行酯化反应得到反应物；
反应结束后对所述反应物进行脱气处理，然后在-0.09~-0.1MPa和90~150℃的环境下进行脱水处理得到脂肪酰聚氧乙烯甘油酯。
2.根据权利要求1所述的一种脂肪酰聚氧乙烯甘油酯的制备方法，其特征在于：所述脂肪酸、甘油、聚乙二醇的摩尔比为1：（0.05-2）：（0.05-2）。
3.根据权利要求2所述的一种脂肪酰聚氧乙烯甘油酯的制备方法，其特征在于：所述脂肪酸、甘油、聚乙二醇的摩尔比为1：（0.25-0.6）：（0.05-0.3）。
4.根据权利要求1所述的一种脂肪酰聚氧乙烯甘油酯的制备方法，其特征在于：所述聚乙二醇为乙二醇-PEG20000中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的一种脂肪酰聚氧乙烯甘油酯的制备方法，其特征在于：所述聚乙二醇为PEG300、PEG400、PEG600、PEG1500、PEG4000、PEG6000、PEG15000中的一种或者多种。
6.根据权利要求1所述的一种脂肪酰聚氧乙烯甘油酯的制备方法，其特征在于：所述脂肪酸为C5-C22的脂肪酸中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的一种脂肪酰聚氧乙烯甘油酯的制备方法，其特征在于：所述脂肪酸为月桂酸、棕榈酸、油酸、硬脂酸中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种脂肪酰聚氧乙烯甘油酯的制备方法，其特征在于：所述酯化反应的反应温度为180~220℃。
9.根据权利要求1所述的一种脂肪酰聚氧乙烯甘油酯的制备方法，其特征在于：所述脱气处理的时间为0.5~2h，脱水处理的压力为-0.095~-0.1Mpa，脱水处理的温度为100-120℃，脱水处理的时间为0.5~1.5h。
10.根据权利要求1所述的一种脂肪酰聚氧乙烯甘油酯的制备方法，其特征在于：所述惰性气体为氮气。
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- 2021-10-28 CN CN202111263221.4A patent/CN114058005A/zh active Pending
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