[发明专利]一种用于制备多聚甘油的催化剂的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于一种催化剂组合物的制备方法及应用，具体地说涉及一种用于甘油聚合反应制备多聚甘油的催化剂的制备方法及应用，属于催化剂技术领域。

背景技术

多聚甘油属于多羟基的醚类有机化合物，可用作保湿剂、增粘剂、增塑剂和亲水化改性剂，也是制备聚甘油脂肪酸酯表面活性剂的中间体。多聚甘油是由甘油或缩水甘油在加热和催化剂作用下分子间聚合形成的，就多聚甘油的工业制法而言，已知有下列方法：

(1)从甘油的蒸馏残渣回收的方法。

(2)以甘油在催化剂作用下脱水聚合的方法。

(3)环氧氯丙烷的直接聚合、水解、脱盐的方法。

(4)在水或甘油引发剂的作用下缩水甘油开环聚合的方法。

从经济角度出发，聚合度大的多聚甘油的制备仍然用以甘油在催化剂作用下脱水聚合的方法，所用的催化剂大多为普通的碱性物质，如KOH、NaOH、K₂CO₃和Na₂CO₃等，随着生成的多聚甘油的聚合度增大，产品色泽由黄色变为深褐色，甚至黑色，气味也越来越浓，不能满足应用的质量要求。

为克服上述催化剂的缺点，美国专利第4,551,561号揭示了一种磷酸盐催化剂，虽然明显改善了聚甘油的色泽，但是反应速度太慢致使该方法不经济。

欧洲专利第732,318号揭示了一种偏铝酸盐催化剂，可以改善了聚甘油的色泽，反应时间也有所缩短，但是聚合活性低，仅能制得2～3聚甘油。

鉴于上述现状，目前尚未发现一种催化活性高，反应时间短，可制备聚合度为2～20的色泽浅的多聚甘油用催化剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高活性的用于甘油聚合反应制备聚合度在2～20之间的色泽浅的多聚甘油的催化剂及制法。

本发明的技术方案：一种用于制备多聚甘油的催化剂的制备方法，将强碱用去离子水配成溶液，加入γ-Al₂O₃载体浸渍，烘干，焙烧，在氮气流下分批加入金属Na高温反应，冷却后再与具有还原性的含磷物质高速混合制得成品催化剂；

所述的强碱选用KOH、NaOH、K₂CO₃或Na₂CO₃；

所述的含磷物质选用亚磷酸或次亚磷酸；

制备过程如下：

(1)将强碱用去离子水配成质量浓度15％～30％的溶液；

(2)将γ-Al₂O₃载体加入后，搅拌下缓慢升温，蒸发至干，转入120℃的烘箱中烘干12小时；

(3)在400～500℃下焙烧4～8小时；

(4)在300～400℃，氮气保护下分批加入金属Na反应1～2小时；

(5)氮气保护下冷却后，与具有还原性的含磷物质经800-1000rpm高速混合得到成品催化剂；

催化剂的组成：γ-Al₂O₃载体∶强碱∶金属Na∶含磷物质的质量比为1.0∶0.5～1.0∶0.05～0.2∶0.1～0.5。

用所述方法制备的催化剂用于甘油聚合制备多聚甘油的方法，甘油在氮气保护下升温到120℃保温30分钟后加入催化剂；催化剂的用量为甘油质量的1％～3％，聚合温度为220～260℃，反应时间为4～10小时，制得聚合度2-20的色泽浅的多聚甘油。

对反应产物取样以高压液相/质谱分析甘油聚合度，以GB3143-1982液体化学产品颜色测定方法(Hazen单位-铂-钴色号)分析色泽。

本发明的有益效果：本发明的催化剂活性高、反应时间短、可制备聚合度为2～20的色泽浅的多聚甘油，扩展了聚甘油的品种，提高了质量。

具体实施方式

本发明还提供了多种可选的强碱物质及含磷物质的不同组合制备催化剂及其应用于不同聚合度的聚甘油制备的实例。以下通过实施例来具体揭示本发明，但本发明不受这些所限。

实施例1：γ-Al₂O₃-NaOH-Na/H₃PO₃催化剂的制备