[发明专利]一种磁性固体碱催化剂合成聚甘油脂肪酸酯的方法

说明书

本发明提供一种磁性固体碱催化剂合成聚甘油脂肪酸酯的方法。该方法，包括以下步骤，将聚甘油、脂肪酸和磁性固体碱催化剂置于反应容器中搅拌，在惰性气氛下升温至120‑160℃，保温，再将温度直接升到180‑220℃，反应2‑4h结束后停止加热，保持在惰性气氛保护中继续搅拌，降温到160℃以下时，用磁体回收磁性固体碱催化剂，产物自然冷却即得到聚甘油脂肪酸酯。本发明中以疏水性介孔磁性固体碱催化剂来合成聚甘油脂肪酸酯，该磁性固体碱催化剂便于从高粘度的反应体系中分离，同时聚甘油脂肪酸酯的产率高达89％。

技术领域：

本发明属于聚甘油酯技术领域，具体涉及一种磁性固体碱催化剂合成聚甘油脂肪酸酯的方法。

背景技术：

聚甘油脂肪酸酯是一类新型、高效、性能优良多羟基酯类非离子型表面活性剂，可作为食品添加剂的乳化剂、稳定剂、结构改良剂等。

目前，在制备聚甘油脂肪酸酯的工艺过程中可采用的是均相催化剂、酶催化剂和固体催化剂等。常用的均相催化剂有强酸(硫酸)和强碱(NaOH等)。鉴于均相催化剂在设备腐蚀性、产物分离及废液废渣排放等方面表现不足，以及酶催化剂存在高成本、低寿命、耐高温能力低及低稳定性等致命缺陷，找寻一种高活性、稳定性好、且易分离的催化剂成为必然所需。对于聚甘油脂肪酸酯的合成这一特定反应，由于反应体系的高粘度、没有质子化的溶剂参与、聚甘油的强亲水性以及反应过程的持续高温等，对催化剂的性能提出了更高要求。因此，设计及制备一种疏水性介孔磁性固体碱催化剂成为必然所需。

发明内容：

本发明的目的是提供一种磁性固体碱催化剂合成聚甘油脂肪酸酯的方法，本发明中以疏水性介孔磁性固体碱催化剂来合成聚甘油脂肪酸酯，该磁性固体碱催化剂便于从高粘度的反应体系中分离，同时聚甘油脂肪酸酯的产率高达89％。

本发明的目的是提供了一种磁性固体碱催化剂合成聚甘油脂肪酸酯的方法，包括以下步骤，将聚甘油、脂肪酸和磁性固体碱催化剂置于反应容器中搅拌，在惰性气氛下升温至120℃-160℃，保温30min，再将温度直接升到180℃-220℃，反应2-4h结束后停止加热，保持在惰性气氛保护中继续搅拌，降温到160℃以下时，用磁体回收磁性固体碱催化剂，产物自然冷却即得到聚甘油脂肪酸酯；所述的磁性固体碱催化剂由如下步骤制备得到：

(1)磁性纳米粒子的制备：将油、第一表面活性剂、助表面活性剂和FeSO₄、Fe(NO₃)₃的混合水溶液与电解质混合均匀得到微乳液a，将微乳液a中的第一表面活性剂替换为第二表面活性剂，其他组分不变混合均匀得到微乳液b，在持续搅拌下逐渐将微乳液a加入微乳液b中直至混合乳液的pH8，将混合乳液陈化，把磁体放在装有混合乳液的容器底部倒去上层乳液，然后将乳液的下层经洗涤和分离得到沉淀，将该沉淀干燥得磁性纳米粒子；

(2)纳米二氧化硅的制备：将正硅酸四甲基酯溶于无水乙醇中，依次加入第三表面活性剂和絮凝剂，持续搅拌使体系混合均匀，然后加入氨水和六甲基二硅胺，持续搅拌，将混合均匀的反应混合物陈化、洗涤、离心分离后，得到疏水纳米二氧化硅；

(3)磁性纳米粒子的包裹：将步骤(1)得到的磁性纳米粒子和步骤(2)得到的纳米二氧化硅均匀分散于乙醇水溶液中，向含有磁性纳米粒子和纳米二氧化硅的乙醇水溶液中加入氨水，在氨水的加入过程中持续搅拌以得到均相溶剂，将硅酸乙酯的体积分数为5％的乙醇溶液在持续搅拌下逐滴加入所述的均相溶剂中进行反应，得到的产物进行洗涤干燥后，制得纳米二氧化硅包裹的磁性纳米粒子；

(4)碱性基团的键合：将步骤(3)制得纳米二氧化硅包裹的磁性纳米粒子与硅烷偶联剂的甲苯溶液混合成悬浊液，搅拌，过滤出固体，将过滤出的固体用二氯甲烷于回流温度下在索氏抽提器中抽提，直至抽提液中检测不出硅烷偶联剂停止抽提，抽提液经浓缩干燥后得到抽提产物，抽提产物烘干后，即得到所述的磁性固体碱催化剂。