專利名稱：一種微波制備高聚合度聚甘油的方法
技術領域：
本發明涉及一種微波輻射制備高聚合度聚甘油的方法；屬于精細化工領域。
背景技術：
聚甘油是指甘油的聚合物，是由甘油分子本身相互間脫水縮合反應生成。它可直接用作增稠劑、保濕劑，其硝酸酯是高級液體炸藥，其乙酸酯可作PVC及纖維素材料的增塑劑，其脂肪酸脂是性能優良的非離子表面活性劑。聚甘油已廣泛用于化妝品、洗滌劑、食品工業和聞分子材料的制造等。從甘油出發由堿催化合成聚甘油是目前普遍采用的方法。該方法的優勢在于原料充足、價格低廉，反應時間短，對設備要求低，環狀聚甘油含量低，但存在諸如反應溫度高， 產品色澤稍深，難得到高聚合度聚甘油的缺點。以甘油為原料，堿催化合成聚甘油的聚合度通常為2、3和4，而9聚以上的聚甘油用此法是難得到的。浙江工業大學的王力炯等人報道，以甘油為原料，氫氧化鈉為催化劑，在260°C的高溫下，需反應730min，才可以得到平均聚合度為9的聚甘油。微波系指波長為Imm lm、頻率為300MHz 300GHz的電磁波。自從1986年加拿大化學教授Gedye等人將微波應用于有機反應以來，它已日益顯示出多方面的優越性， 從而受到人們的廣泛關注。與常規條件下的有機反應相比，微波反應具有反應時間短、副產物少、產品易于分離、產率高等特點。本發明是用微波輻射對聚甘油的現有合成方法進行改進，縮短反應的時間，降低反應溫度，減少副產物，提高產品的質量，得到高聚合度的聚甘油。
發明內容
針對現有聚合甘油制備方法的不足，本發明的目的是提供一種縮短反應的時間， 降低反應溫度，提高產品質量的高聚合度聚甘油的制備方法。為實現上述目的，本發明采用的技術方案是這樣的一種微波制備高聚合度聚甘油的方法，該方法是在反應器中加入反應底物甘油和甘油質量2 4%的堿性催化劑，在整個反應過程持續通入氮氣至物料中帶出反應產生的水，混勻后微波加熱至180°C 210°C， 恒溫攪拌反應20 30min，停止加熱后繼續通入氮氣至產品冷至120°C 150°C，得到了平均聚合度約為10 25的黃色或淡黃色半固體聚甘油。上述的一種微波制備高聚合度聚甘油的方法，其中，所述的堿性催化劑為氫氧化鈉或者氫氧化鉀。上述的一種微波制備高聚合度聚甘油的方法，其中，所述的通入氮氣流速應滿足維持反應的正常進行且使物料不暴濺。上述的一種微波制備高聚合度聚甘油的方法，其中，在IOOmL反應器中所述的微波加熱輻射功率為300 500w。上述的一種微波制備高聚合度聚甘油的方法，其中，在IOOmL反應容器中所述的氮氣流速為20 50mL/s。上述的一種微波制備高聚合度聚甘油的方法，其中，所述的氮氣出口處連接有冷凝回收裝置。進一步的，上述的一種聚甘油的制備方法，該方法是在IOOmL反應器中加入反應底物甘油和甘油質量2 4%的堿性催化劑，先以20 25mL/s的流速向物料中通入氮氣， 氮氣出口處連接有冷凝回收裝置，混勻后微波加熱升溫至100°C 120°C后，氮氣的流速增大至30 50mL/s并且持續通入氮氣直到反應結束，增大氮氣流速后升溫至180 210°C， 恒溫攪拌反應20 30min后，停止加熱后繼續通氮氣至產品冷至120°C 150°C左右，得到了平均聚合度約為10 25的半固體聚甘油。本合成方法與傳統加熱方法相比，反應時間由原來的2 4h縮短為20 30min ； 既節能、省時、又節約N2 ；反應溫度由原來的250 2800C降低為180°C 210°C，可減少產品在高溫條件下的氧化，使合成操作更簡單、更安全，得到的聚甘油色澤淺，為黃色或淺黃色， 而用常規加熱生產的相近聚合度聚甘油的顏色為黃色或深綜黃色，甚至是墨綠色。此法合成的聚甘油聚合度高達10 25。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步說明，但不構成對本發明的任何限制，任何人在本發明權利要求保護范圍內所做的非實質性內容的改變，仍在本發明權利要求保護范圍內。實施例I在IOOmL的三口瓶中加入40g甘油和O. 8g NaOH，先以20mL/s的流速向物料持續中通入氮氣，氮氣出口處連接有冷凝回收裝置，用來收集氣體帶出的未反應的甘油，甘油和 NaOH混勻后將三口瓶放入微波合成儀中，設定微波加熱功率為300w，以120轉/分鐘的轉速攪拌，升溫至120°C時，氮氣的流速增大至30mL/s，并且持續通入氮氣直到反應結束，使得氮氣在流動過程中帶出反應產生的水，并且保證產品不被氧化，使甘油的縮聚變得易于進行，增大氮氣流速后再次升溫至20(TC，恒溫攪拌反應20min后，停止加熱后繼續通氮氣至產品冷至120°C左右，出料，測定羥值，到了平均聚合度約為13的半固體聚甘油，產品色澤為淡黃色，產率為92.1%，聚甘油含量97.8%。所得產品的具體指標參見表I。實施例2在IOOmL的三口瓶中加入40g甘油和I. 2g NaOH，先以20mL/s的流速向物料持續中通入氮氣，氮氣出口處連接有冷凝回收裝置，用來收集氣體帶出的未反應的甘油，甘油和 NaOH混勻后將三口瓶放入微波合成儀中，設定微波加熱功率為500w，以150轉/分鐘的轉速攪拌，升溫至100°C時，氮氣的流速增大至40mL/s，并且持續通入氮氣直到反應結束，使得氮氣在流動過程中帶出反應產生的水，并且保證產品不被氧化，使甘油的縮聚變得易于進行，增大氮氣流速后再次升溫至190°C，恒溫攪拌反應20min后，停止加熱后繼續通氮氣至產品冷至130°C左右，出料，測定羥值，到了平均聚合度約為20的半固體聚甘油，產品色澤為淡黃色，收率為94. 6%，聚甘油含量96. 7%。所得產品的具體指標參見表I。實施例3在IOOmL的三口瓶中加入40g甘油和I. 6g NaOH，先以20mL/s的流速向物料持續
4中通入氮氣，氮氣出口處連接有冷凝回收裝置，用來收集氣體帶出的未反應的甘油，甘油和 NaOH混勻后將三口瓶放入微波合成儀中，設定微波加熱功率為400w，以150轉/分鐘的轉速攪拌，升溫至100°C時，氮氣的流速增大至45mL/s，并且持續通入氮氣直到反應結束，使得氮氣在流動過程中帶出反應產生的水，并且保證產品不被氧化，使甘油的縮聚變得易于進行，增大氮氣流速后再次升溫至210°C，恒溫攪拌反應20min后，停止加熱后繼續通氮氣至產品冷至150°C左右，出料，測定羥值，到了平均聚合度約為25的半固體聚甘油，產品色澤為黃色，產率為90. I%，聚甘油含量96. 3%。所得產品的具體指標參見表I。實施例4在IOOmL的三口瓶中加入40g甘油和I. 6g NaOH，先以40mL/s的流速向物料中持續通入氮氣直到反應結束，使得氮氣在流動過程中帶出反應產生的水，并且保證產品不被氧化，使甘油的縮聚變得易于進行，甘油和NaOH混勻后將三口瓶放入微波合成儀中，設定微波加熱功率為400w，以150轉/分鐘的轉速攪拌，升溫至200°C時，恒溫攪拌反應20min 后，停止加熱后繼續通氮氣至產品冷至150°C左右，出料，測定羥值，到了平均聚合度約為 22的半固體聚甘油，產品色澤為淡黃色，產率為90. 8%，聚甘油含量96. 5%。所得產品的具體指標參見表I。表I廣品的具體指標
權利要求
1.一種微波制備高聚合度聚甘油的方法，其特征在于，該方法是在反應器中加入反應底物甘油和甘油質量2 4%的堿性催化劑，在整個反應過程持續通入氮氣至物料中帶出反應產生的水，混勻后微波加熱至180°C 210°C，恒溫攪拌反應20 30min，停止加熱后繼續通入氮氣至產品冷至120°C 150°C，得到了平均聚合度約為10 25的黃色或淺黃色半固體聚甘油。
2.根據權利要求I所述的一種微波制備高聚合度聚甘油的方法，其特征在于，所述的堿性催化劑為氫氧化鈉或者氫氧化鉀。
3.根據權利要求I所述的一種微波制備高聚合度聚甘油的方法，其特征在于，所述的通入氮氣流速應滿足維持反應的正常進行且使物料不暴濺。
4.根據權利要求I所述的一種微波制備高聚合度聚甘油的方法，其特征在于，所述的微波加熱，當使用IOOmL反應器時，微波輻射功率為300 500w。
5.根據權利要求3所述的一種微波制備高聚合度聚甘油的方法，其特征在于，使用 IOOmL的反應容器時，所述的氮氣流速為20 50mL/s。
6.根據權利要求I所述的一種微波制備高聚合度聚甘油的方法，其特征在于，所述的氮氣出口處連接有冷凝回收裝置。
7.根據權利要求I所述的一種聚甘油的制備方法，其特征在于，該方法是在IOOmL反應器中加入反應底物甘油和甘油質量2 4%的堿性催化劑，先以20 25mL/s的流速向物料中通入氮氣，氮氣出口處連接有冷凝回收裝置，混勻后微波加熱升溫至100°C 120°C 后，氮氣的流速增大至20 50mL/s，并且持續通入直到反應結束，增大氮氣流速后升溫至 180 210°C，恒溫攪拌反應20 30min后，停止加熱后繼續通氮氣至產品冷至120°C 150°C左右，得到了平均聚合度約為10 25的半固體聚甘油。
全文摘要
本發明公開了一種微波制備高聚合度聚甘油的方法；旨在提供一種采用微波輻射方式，通較大流量的氮氣保護反應物，使產物不被氧化，同時也能及時帶走反應過程中生成的水，使甘油的縮聚變得易于進行的高聚合度聚甘油的制備方法；其技術要點是該方法是在反應器中加入反應底物甘油和甘油質量2～4％的堿性催化劑，混勻后微波加熱至180℃～210℃，恒溫攪拌反應20～30min，在整個反應過程持續通入氮氣至物料中帶出反應產生的水，停止加熱后繼續通入氮氣至產品冷至120℃～150℃，得到了平均聚合度約為10～25的黃色或淺黃色半固體聚甘油；本發明屬于精細化工產品制備技術領域。
文檔編號C07C41/09GK102604073SQ20121001435
公開日2012年7月25日 申請日期2012年1月16日 優先權日2012年1月16日
發明者彭夢俠, 陳梓云 申請人:梅州五指石科技有限公司