本發(fā)明涉及精細(xì)化工，特別涉及一種聚甘油-3二異硬脂酸酯的制備方法。

背景技術(shù)：

1、聚甘油三異硬脂酸酯由三聚甘油和異硬脂酸酯化而成，結(jié)合的異硬脂肪酸個數(shù)不同，聚甘油三異硬脂酸酯外觀性狀不同，通常表現(xiàn)為淡黃色至黃色的粘性液體。三聚甘油異硬脂酸酯兼有親水、親油雙重特性，具有良好乳化、分散、濕潤、穩(wěn)定、起泡等多重性能，在人體代謝過程中可分解，從而參與代謝，被人體利用，安全性高，是一種常用于化妝品和個人護(hù)理產(chǎn)品中的非離子表面活性劑和乳化劑。

2、聚甘油三異硬脂酸酯因具有乳化、保濕、柔滑、耐溫、耐水、可以改善產(chǎn)品質(zhì)地和性能、可以提供額外的護(hù)膚效果等特性，被作為多功能化妝品成分廣泛應(yīng)用于化妝品制備中。其性能具體體現(xiàn)為：①具有優(yōu)異的乳化性能和穩(wěn)定性，可以將水和油相結(jié)合，形成穩(wěn)定的乳液或乳化體系，是乳液、面霜、防曬霜等諸多乳狀產(chǎn)品的理想成分；②可以增強(qiáng)產(chǎn)品的柔滑性和潤滑性，使其更易于涂抹和推開；③可以形成一層保護(hù)性的膜，有效地減少皮膚水分的流失，保持皮膚的水潤和柔軟，保濕性能優(yōu)異，常被添加于面霜、身體乳液、唇膏等保濕產(chǎn)品中以提供額外的滋潤效果；④具有良好的耐溫性和耐水性，可以在高溫條件下保持穩(wěn)定，在水中也能保持乳化性能，不易分離或失效，故成為許多防水化妝品和長效持久性產(chǎn)品的重要組成部分。

3、目前己知的三聚甘油異硬脂酸酯的合成方法主要有化學(xué)法和酶催化法。其中，酶催化法合成技術(shù)由于成本高、技術(shù)不成熟，仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，尚未推廣到工業(yè)化；工業(yè)化的三聚甘油異硬脂酸酯合成是通過使三聚甘油與異硬脂酸直接進(jìn)行酯化反應(yīng)，該過程需要合理選擇催化劑并精確控制反應(yīng)條件。常用的催化劑為無機(jī)堿催化劑，主要有碳酸鉀、碳酸鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈉等，制備方法具體為：使聚甘油、無機(jī)堿與異硬脂酸充分混合，在220-260℃反應(yīng)2-3h，用酸價接近零來判斷反應(yīng)終點(diǎn)。該制備方法存在以下幾個方面的問題：①在該反應(yīng)溫度下，無機(jī)堿和聚甘油會發(fā)生聚合，生成高聚合的聚甘油，然后再與異硬脂酸反應(yīng)，生成的產(chǎn)物通常具有令人不愉快的顏色、氣味等，限制了聚甘油異硬脂酸酯在食品、個人護(hù)理用品等領(lǐng)域的應(yīng)用；②催化劑選擇性低，原料與催化劑攪勻后容易發(fā)生環(huán)化反應(yīng)，難以獲得有價值的鏈狀酯，從而影響三聚甘油異硬脂酸酯的乳化性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的目的之一在于提供一種聚甘油-3二異硬脂酸酯的制備方法；本發(fā)明的目的之二在于提供這種制備方法制得的聚甘油-3二異硬脂酸酯的應(yīng)用。

2、本發(fā)明的基本原理說明如下：

3、酯化反應(yīng)為可逆反應(yīng)，過程中會生成以水為代表的副產(chǎn)物，而水會影響反應(yīng)的平衡，故本發(fā)明在催化劑、異硬脂酸和三聚甘油混合后，嚴(yán)格控制反應(yīng)過程壓強(qiáng)和不同反應(yīng)階段的溫度，具體為：步驟s1中，在195～220℃下反應(yīng)3～h可以讓三聚甘油與異硬脂酸快速反應(yīng)生成單酯和二酯；減壓至-0.05～-0.08mpa反應(yīng)1～3h能夠進(jìn)一步促進(jìn)單酯轉(zhuǎn)化為二酯；在60～70℃、-0.05～-0.08mpa條件下靜置3～5h則可以排除反應(yīng)過程中產(chǎn)生的低沸點(diǎn)副產(chǎn)物，避免產(chǎn)物聚甘油-3二異硬脂酸酯出現(xiàn)氣味大、色度高的情況。

4、本發(fā)明的第一方面提供了一種聚甘油-3二異硬脂酸酯的制備方法，包括以下步驟：

5、s1、對三聚甘油進(jìn)行脫氣處理后，置換空氣，于保護(hù)氣氛下加熱至195～220℃，并于195℃時開始向脫氣三聚甘油中滴加催化劑與異硬脂酸的混合液，滴加結(jié)束以150～220r/min的速率攪拌反應(yīng)3～5h；結(jié)束后關(guān)閉所述保護(hù)氣氛并減壓至-0.05～-0.08mpa，繼續(xù)反應(yīng)1～3h；后先恢復(fù)壓力、通入保護(hù)氣氛，并降溫至60～70℃，再關(guān)閉所述保護(hù)氣氛并減壓至-0.05～-0.08mpa，靜置3～5h，得到聚甘油-3二異硬脂酸酯粗產(chǎn)物；

6、s2、所述聚甘油-3二異硬脂酸酯粗產(chǎn)物經(jīng)堿練、水洗，得到聚甘油-3二異硬脂酸酯溶液；

7、s3、所述聚甘油-3二異硬脂酸酯溶液經(jīng)濃縮、純化，得到所述的聚甘油-3二異硬脂酸酯。

8、優(yōu)選地，所述步驟s1中，所述三聚甘油脫氣處理的工藝參數(shù)包括以下參數(shù)中的至少一項(xiàng)：

9、1)所述脫氣的壓強(qiáng)為-0.05～-0.08mpa；

10、2)所述脫氣的溫度為70～90℃；

11、3)所述脫氣的時間為10～20min；

12、4)所述脫氣的攪拌速率為80～100r/min。

13、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述步驟s1中，所述三聚甘油脫氣處理的工藝參數(shù)包括以下參數(shù)中的至少一項(xiàng)：

14、1)所述脫氣的壓強(qiáng)為-0.05～-0.08mpa；

15、2)所述脫氣的溫度為80～90℃；

16、3)所述脫氣的時間為15～20min；

17、4)所述脫氣的攪拌速率為85～95r/min。

18、具體地，脫氣能夠脫除原料中攜帶的空氣水分等易揮發(fā)性氣體，提升酯化率。

19、優(yōu)選地，所述步驟s1中，所述催化劑與異硬脂酸的混合液由包括以下步驟的方法制得：

20、將催化劑加熱溶解于異硬脂酸，得到所述混合液。

21、優(yōu)選地，所述加熱溶解的溫度為70～90℃；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述加熱溶解的溫度為70～80℃。

22、優(yōu)選地，所述步驟s1中，所述混合液的滴加速度為15～25ml/min；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述混合液的滴加速度為18～22ml/min。

23、優(yōu)選地，所述三聚甘油與異硬脂酸的摩爾比為1:(1.5～3)；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述三聚甘油與異硬脂酸的摩爾比為1:(1.8～2.5)；更進(jìn)一步優(yōu)選地，所述三聚甘油與異硬脂酸的摩爾比為1:(2～2.2)。

24、優(yōu)選地，所述催化劑的添加量為所述三聚甘油與異硬脂酸總質(zhì)量的0.1～1％；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述催化劑的添加量為所述三聚甘油與異硬脂酸總質(zhì)量的0.3～0.7％。

25、優(yōu)選地，所述催化劑選自堿金屬氫氧化物、堿金屬碳酸鹽和堿金屬醇鹽中的至少一種；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述催化劑選自氫氧化鉀、氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸鋰和甲醇鈉中的至少一種。

26、優(yōu)選地，所述步驟s2中，所述堿煉的工藝參數(shù)包括以下參數(shù)中的至少一項(xiàng)：

27、1)所述堿煉的溫度為60～100℃；

28、2)所述堿煉的時間為20～60min；

29、3)所述堿煉的攪拌速率為100～600r/min；

30、4)所述堿煉添加堿；所述堿選自堿金屬氫氧化物；

31、5)所述堿的用量為所述聚甘油-3二異硬脂酸酯粗產(chǎn)物質(zhì)量的0.1～0.8％。

32、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述步驟s2中，所述堿煉的工藝參數(shù)包括以下參數(shù)中的至少一項(xiàng)：

33、1)所述堿煉的溫度為70～80℃；

34、2)所述堿煉的時間為30～40min；

35、3)所述堿煉的攪拌速率為200～300r/min；

36、4)所述堿煉添加堿；所述堿選自氫氧化鉀、氫氧化鈉中的至少一種；

37、5)所述堿的用量為所述聚甘油-3二異硬脂酸酯粗產(chǎn)物質(zhì)量的0.3～0.5％。

38、優(yōu)選地，所述堿為質(zhì)量比1:1的氫氧化鉀和氫氧化鈉。

39、優(yōu)選地，所述堿煉在常壓下進(jìn)行。

40、優(yōu)選地，所述堿煉包括稀釋所述聚甘油-3二異硬脂酸酯粗產(chǎn)物；所述稀釋用溶劑包括環(huán)己烷。

41、優(yōu)選地，所述堿煉的具體操作為：

42、將所述聚甘油-3二異硬脂酸酯粗產(chǎn)物稀釋降稠后，加熱至60～100℃，加入堿，攪拌20～60min，離心收集清液。

43、優(yōu)選地，所述步驟s2中，所述水洗的工藝參數(shù)包括以下參數(shù)中的至少一項(xiàng)：

44、1)所述水洗的溫度為50～100℃；

45、2)所述水洗的時間為5～30min；

46、3)所述水洗的攪拌速率為100～500r/min。

47、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述步驟s2中，所述水洗的工藝參數(shù)包括以下參數(shù)中的至少一項(xiàng)：

48、1)所述水洗的溫度為60～80℃；

49、2)所述水洗的時間為10～15min；

50、3)所述水洗的攪拌速率為200～300r/min。

51、優(yōu)選地，所述水洗的具體操作為：

52、將堿煉所得上清液加熱至50～100℃，加入80～90℃的熱水，攪拌5～30min，離心收集清液，得到無色透明聚甘油-3二異硬脂酸酯溶液。

53、優(yōu)選地，所述熱水的加入量為所述聚甘油-3二異硬脂酸酯粗產(chǎn)物質(zhì)量的5～10％。

54、優(yōu)選地，所述步驟s3中，所述濃縮的溫度為30～80℃；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述濃縮的溫度為50～60℃。

55、具體地，所述濃縮在真空濃縮罐中進(jìn)行，通過濃縮去除聚甘油-3二異硬脂酸酯溶液中的大部分稀釋用溶劑，得到濃縮液。

56、優(yōu)選地，所述步驟s3中，所述純化的工藝參數(shù)包括以下參數(shù)中的至少一項(xiàng)：

57、1)所述純化的溫度為50～100℃；

58、2)所述純化的轉(zhuǎn)速為150～200r/min；

59、3)所述純化的壓力為6～30pa。

60、優(yōu)選地，所述純化的具體操作為：

61、將所述濃縮液預(yù)熱至50～100℃，加入短程分子蒸發(fā)器，調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)速度為150～200r/min，控制絕對壓力為6～30pa，取重相組分；加熱所述重相組分至70～80℃，在定量器的控制下使其均勻進(jìn)入刮膜式分子蒸餾器，控制絕對壓力為9-15pa，得到淡黃色透明的聚甘油-3二異硬脂酸酯。

62、本發(fā)明的第二方面提供了本發(fā)明第一方面所述的制備方法制得的聚甘油-3二異硬脂酸酯在食品、日化、石油、涂料、塑料和醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用。

63、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

64、1)本發(fā)明提供的聚甘油-3二異硬脂酸酯的制備方法，通過控制不同階段的溫度和壓強(qiáng)，減少反應(yīng)副產(chǎn)物的生成，提升了酯化率，所得聚甘油-3二異硬脂酸酯色度低、氣味小、酯化率高、酸值低、乳化性能好；

65、2)本發(fā)明提供的聚甘油-3二異硬脂酸酯的制備方法，整個制備過程的溫度低于220℃，能耗低，制備成本低；

66、3)本發(fā)明提供的聚甘油-3二異硬脂酸酯的制備方法制得的聚甘油-3二異硬脂酸酯，氣味、色度、酸值、皂化值、hlb值、含水量、碘值、酯化率和重金屬含量均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，能夠滿足食品、日化、石油、涂料、塑料和醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用要求。