本發明涉及大豆磷脂乙氧基化催化劑及大豆磷脂乙氧基化物的合成方法。
背景技術：
大豆磷脂富含不飽和脂肪酸、膽堿、肌醇等營養成分,是一種純天然的高營養強化劑,對脂肪代謝、肌肉生長、神經系統發育和體內抗氧傷害等方面發揮相當重要的作用。大豆磷脂同時也是一種天然的表面活性劑,其分子由親水的極性基團和疏水的非極性基團組成,故其具有乳化、分散、潤濕、速溶、抗氧化及抗老化等性能,被廣泛應用于化工、食品、醫藥、石油、輕工、植物保護、飼料以及日化等行業中。
大豆磷脂雖然是良好的天然表面活性劑，但因其親水親油平衡值HLB值低，在水相體系中分散性較差,并且乳化和親水性能不佳,這一性能的不足使其應用范圍受到很大限制。若將其進行改性處理,可提高其親油親水平衡值,增加大豆磷脂的乳化、分散等性能。
CN201410603278.8提供了一種在輔料脂肪醇作用下，直接乙氧基化制備大豆磷脂乙氧基化物的方法。
但現有技術合成的大豆磷脂乙氧基化物色度較深，限制其應用范圍。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題之一是現有技術合成的大豆磷脂乙氧基化物色度深的問題，提供大豆磷脂乙氧基化催化劑，采用該催化劑合成的大豆磷脂乙氧基化物的具有色度淺的優點。
本發明所要解決的技術問題之二是采用上述催化劑的大豆磷脂乙氧基化物的合成方法。
為解決上述技術問題之一本發明的技術方案如下：
大豆磷脂乙氧基化催化劑，包括：
(1)堿性化合物；
(2)助催化劑；
所述助催化劑選自IIIA族金屬元素的氧化物和鈦酸烷基酯中的至少一種；
所述堿性化合物包括堿性的堿金屬化合物中的至少一種和/或堿性的堿土金屬化合物中的至少一種；所述鈦酸烷基酯具有如下結構：
其中R1～R4獨立選自C1～C18的烷基，例如但不限于獨立選自C1的烷基、C2的烷基、C3的烷基、C4的烷基、C5的烷基、C6的烷基、C7的烷基、C8的烷基、C9等等。所述烷基的碳鏈為直連或支鏈沒有限制。
在降低乙氧基化物色度方面，所述堿性化合物與助催化劑之間具有相互促進作用。
上述技術方案中，以重量份數計，所述堿性化合物優選為1份；所述助催化劑優選為大于0且1以下，例如但不限于0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8等等。
上述技術方案中，所述助催化劑優選同時包括IIIA族金屬元素的氧化物中的至少一種和所述鈦酸烷基酯，所述IIIA族金屬氧化物和所述鈦酸烷基酯在降低乙氧基化物色度方面具有協同作用。
上述技術方案中，優選IIIA族金屬元素的氧化物與所述鈦酸烷基酯的重量比優選為0.1～10，例如但不限于0.2、0.3、0.4、0.5、0.8、1、2、3、4、5、6、7、8、9等等。
上述技術方案中，所述IIIA族金屬元素的氧化物優選自氧化鋁、氧化鎵和氧化銦中的至少一種；所述IIIA族金屬元素的氧化物更優選自氧化鎵或氧化銦中的至少一種，因本申請的發明人發現，氧化鋁在降低乙氧基化物色度方面的作用明顯較氧化鎵或氧化銦遜色。
上述技術方案中，所述IIIA族金屬元素的氧化物優選同時包括氧化鎵和氧化銦，兩者在降低乙氧基化物色度方面具有協同作用。
上述技術方案中，氧化鎵與氧化銦重量比沒有特別限定，例如但不限于0.1～10(例如但不限于0.2、0.3、0.4、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10等)只要兩者同時存在均可取得可比的協同效果。
上述技術方案中，所述助催化劑更優選同時包括氧化鎵、氧化銦和鈦酸烷基酯，所述三種助催化劑在降低乙氧基化物色度方面具有優于兩兩組和的三元組合效果。
上述技術方案中，所述堿性化合物優選為堿金屬氫氧化物、C1～C3醇堿金屬鹽。例如但不限于氫氧化鉀、氫氧化鈉、甲醇鉀、甲醇鈉、乙醇鉀、乙醇鈉。
上述技術方案中，R1～R4獨立優選自C2～C5的烷基。
為解決上述技術問題之二，本發明的技術方案如下：
大豆磷脂乙氧基化物的合成方法，包括如下步驟：在上述技術問題之一的技術方案中任一項所述催化劑存在下，以大豆磷脂和脂肪醇的混合物為起始劑，使環氧乙烷發生開環聚合反應得到所述的大豆磷脂乙氧基化物。
本發明的技術關鍵是催化劑組分的選擇，在公開了本發明的催化劑的情況下，本領域技術人員可以合理選擇具體的反應工藝條件。例如：
上述技術方案中，所述的脂肪醇優選為C1～C20的脂肪醇，例如但不限于脂肪醇的碳數為2、4、6、8、10、12、13、14、15、16、18等等。
上述技術方案中，脂肪醇與大豆磷脂的重量比優選為0.05～0.70。例如但不限于0.1、0.2、0.3、0.4、0.4、0.5、0.6等等。
上述技術方案中，所述的催化劑用量優選為大豆磷脂、脂肪醇與環氧乙烷總重量的0.1％～1％，更優選于0.1％～0.4％。
上述技術方案中，所述的環氧乙烷用量優選為大豆磷脂重量的30％～300％，更優選為50％～150％。
上述技術方案中，所述的反應溫度優選為110℃～160℃。
上述技術方案中，反應壓力優選為0.1MPa～0.4MPa。
本發明催化劑的制備沒有特別限制，可以按照所需量事先混合后使用，也可以在合成反應開始前分別投入催化劑的各組分，而且催化劑各組分投入的相對順序沒有特別要求。
作為本發明的具體實施方案，包括：
將大豆磷脂和脂肪醇投入到反應釜中并向其中投入催化劑，在0.1MPa～0.4MPa的反應壓力和110℃～160℃的反應溫度下與環氧乙烷進行聚合反應，對反應產物進行真空處理，得到大豆磷脂乙氧基化物。
采用本發明的合成方法，顯著的降低了合成產物大豆磷脂乙氧基化物的色度，取得了有效的技術效果。
本發明具體實施方式中所述色度的值采用透明液體顏色測定方法，GB/T22295-2008。
具體實施方式
【比較例1】
向帶有攪拌、電加熱外套和內部水冷盤管的干燥的2L反應釜中投入大豆磷脂200g、棕櫚醇50g、氫氧化鉀1.82g，密封反應釜。用氮氣置換反應釜中的空氣三次，開啟攪拌，升溫至85℃在-0.08MPa的壓力下進行真空處理60min，然后升溫至145℃并維持此溫度，緩緩地通入環氧乙烷200g，通過控制環氧乙烷的速度保持反應壓力為0.2MPa，在145℃熟化1小時，然后對反應釜在-0.08MPa的壓力下進行真空處理30min并同時冷卻至60℃，停止攪拌，開啟反應釜得大豆磷脂乙氧基化物。
采用催化劑的組成和乙氧基化物的色度見表1。
【實施例1】
向帶有攪拌、電加熱外套和內部水冷盤管的干燥的2L反應釜中投入大豆磷脂200g、棕櫚醇50g、氫氧化鉀1.40g、氧化鎵0.42g，密封反應釜。用氮氣置換反應釜中的空氣三次，開啟攪拌，升溫至85℃在-0.08MPa的壓力下進行真空處理60min，然后升溫至145℃并維持此溫度，緩緩地通入環氧乙烷200g，通過控制環氧乙烷的速度保持反應壓力為0.2MPa，在145℃熟化1小時，然后對反應釜在-0.08MPa的壓力下進行真空處理30min并同時冷卻至60℃，停止攪拌，開啟反應釜得大豆磷脂乙氧基化物。
采用催化劑的組成和乙氧基化物的色度見表1。
【實施例2】
向帶有攪拌、電加熱外套和內部水冷盤管的干燥的2L反應釜中投入大豆磷脂200g、棕櫚醇50g、氫氧化鉀1.40g、氧化銦0.42g，密封反應釜。用氮氣置換反應釜中的空氣三次，開啟攪拌，升溫至85℃在-0.08MPa的壓力下進行真空處理60min，然后升溫至145℃并維持此溫度，緩緩地通入環氧乙烷200g，通過控制環氧乙烷的速度保持反應壓力為0.2MPa，在145℃熟化1小時，然后對反應釜在-0.08MPa的壓力下進行真空處理30min并同時冷卻至60℃，停止攪拌，開啟反應釜得大豆磷脂乙氧基化物。
采用催化劑的組成和乙氧基化物的色度見表1。
【實施例3】
向帶有攪拌、電加熱外套和內部水冷盤管的干燥的2L反應釜中投入大豆磷脂200g、棕櫚醇50g、氫氧化鉀1.40g、鈦酸四丁酯0.42，密封反應釜。用氮氣置換反應釜中的空氣三次，開啟攪拌，升溫至85℃在-0.08MPa的壓力下進行真空處理60min，然后升溫至145℃并維持此溫度，緩緩地通入環氧乙烷200g，通過控制環氧乙烷的速度保持反應壓力為0.2MPa，在145℃熟化1小時，然后對反應釜在-0.08MPa的壓力下進行真空處理30min并同時冷卻至60℃，停止攪拌，開啟反應釜得大豆磷脂乙氧基化物。
采用催化劑的組成和乙氧基化物的色度見表1。
【實施例4】
向帶有攪拌、電加熱外套和內部水冷盤管的干燥的2L反應釜中投入大豆磷脂200g、棕櫚醇50g、氫氧化鉀1.40g、氧化鎵0.21g、氧化銦0.21g，密封反應釜。用氮氣置換反應釜中的空氣三次，開啟攪拌，升溫至85℃在-0.08MPa的壓力下進行真空處理60min，然后升溫至145℃并維持此溫度，緩緩地通入環氧乙烷200g，通過控制環氧乙烷的速度保持反應壓力為0.2MPa，在145℃熟化1小時，然后對反應釜在-0.08MPa的壓力下進行真空處理30min并同時冷卻至60℃，停止攪拌，開啟反應釜得大豆磷脂乙氧基化物。
采用催化劑的組成和乙氧基化物的色度見表1。
【實施例5】
向帶有攪拌、電加熱外套和內部水冷盤管的干燥的2L反應釜中投入大豆磷脂200g、棕櫚醇50g、氫氧化鉀1.40g、氧化鎵0.21g、鈦酸四丁酯0.21g，密封反應釜。用氮氣置換反應釜中的空氣三次，開啟攪拌，升溫至85℃在-0.08MPa的壓力下進行真空處理60min，然后升溫至145℃并維持此溫度，緩緩地通入環氧乙烷200g，通過控制環氧乙烷的速度保持反應壓力為0.2MPa，在145℃熟化1小時，然后對反應釜在-0.08MPa的壓力下進行真空處理30min并同時冷卻至60℃，停止攪拌，開啟反應釜得大豆磷脂乙氧基化物。
采用催化劑的組成和乙氧基化物的色度見表1。
【實施例6】
向帶有攪拌、電加熱外套和內部水冷盤管的干燥的2L反應釜中投入大豆磷脂200g、棕櫚醇50g、氫氧化鉀1.40g、氧化銦0.21g、鈦酸四丁酯0.21g，密封反應釜。用氮氣置換反應釜中的空氣三次，開啟攪拌，升溫至85℃在-0.08MPa的壓力下進行真空處理60min，然后升溫至145℃并維持此溫度，緩緩地通入環氧乙烷200g，通過控制環氧乙烷的速度保持反應壓力為0.2MPa，在145℃熟化1小時，然后對反應釜在-0.08MPa的壓力下進行真空處理30min并同時冷卻至60℃，停止攪拌，開啟反應釜得大豆磷脂乙氧基化物。
采用催化劑的組成和乙氧基化物的色度見表1。
【實施例7】
向帶有攪拌、電加熱外套和內部水冷盤管的干燥的2L反應釜中投入大豆磷脂200g、棕櫚醇50g、氫氧化鉀1.40g、氧化鎵0.14g、氧化銦0.14g、鈦酸四丁酯0.14g，密封反應釜。用氮氣置換反應釜中的空氣三次，開啟攪拌，升溫至85℃在-0.08MPa的壓力下進行真空處理60min，然后升溫至145℃并維持此溫度，緩緩地通入環氧乙烷200g，通過控制環氧乙烷的速度保持反應壓力為0.2MPa，在145℃熟化1小時，然后對反應釜在-0.08MPa的壓力下進行真空處理30min并同時冷卻至60℃，停止攪拌，開啟反應釜得大豆磷脂乙氧基化物。
采用催化劑的組成和乙氧基化物的色度見表1。
表1