聚甘油是重要的精细化工产品及合成中间体,有着广泛的用途,早在20世纪初其合成研究就已被报道,但因当时产品质量(如气味、色泽和稳定性等)不佳,在食品、医药和日化等方面应用受到限制。近年来,随着人们对聚甘油合成工艺及分离提纯方法的深入研究和改进,使得聚甘油及其衍生物品质大大提高,同时,全球生物柴油产业的兴起使其副产物甘油成为丰富而价廉的资源,开发甘油深加工产品,提高甘油的附加值,已成为生物质化学品研究的热点,其中,利用甘油制备聚甘油是重要途径之一。

传统合成简介
甘油的聚合是甘油分子的羟基在一定条件下发生醚化脱水反应,形成醚链,如图所示。甘油分子的三个羟基都可以发生反应。甘油脱水聚合时连接羟基的位置不同可形成多种结构,如直链、支链和环状等。仲羟基因空间位阻和电子效应较小,其反应几率较伯羟基小得多。由于甘油分子有两个伯羟基,聚合反应可以继续进行下去,形成三聚、四聚及多聚甘油等。因此,聚甘油实际上是各种聚合度甘油的混合物,产物聚合度通常以平均聚合度表示,其聚合度组成按正态分布。

工业生产上最常使用的聚甘油制备方法为在碱性催化条件,200~300℃高温下使精制甘油脱水聚合。一般使用的碱性催化剂有NaOH、KOH或它们的碳酸盐,也可以是CaO、MgO或它们的氢氧化物,改变反应条件可以调节产物的平均聚合度,反应后得到的是高粘度的黄色或深褐色液体,还含有一定量游离甘油等[1]。
分离提纯研究进展[1]
目前,国内外仅少数几家大公司,如比利时苏威集团的苏威化学品、日本阪本药品工业株式会社、意大利SPIGA公司和济南东润精化科技有限公司等可提供商品化的高品质聚甘油,且主要产品为二、三、四、六和十聚甘油,可直接应用于个人护理品及化妆品中。
根据郝爱友等人在专利中的介绍,到目前为止,聚甘油的精制技术大多还停留在“加大量水稀释(通常加水量可达50%)-电渗析脱盐-离子交换精制-活性炭脱色-加热脱水”这样的工艺中,该提纯方法不仅导致产品损耗、能源消耗,还有大量废水产生。他们提出了一种高品质聚甘油的制备方法:即待反应器内温度降至180~200℃时,加入硬脂酸,并充分搅拌;待反应器内温度降温至100℃以下时,器内产物有明显界面出现,上层为硬脂酸,下层为聚甘油,放出下层产物、灌装,即得聚甘油产品。所制得的聚甘油具有含盐量低、颜色浅,可广泛用于对产品质量要求很高的化妆品、食品、日化等领域。
华南理工大学邹英昭等在操作的绝对压力为5Pa、温度为180℃的条件下对混合聚甘油进行了分子蒸馏提纯,蒸馏出未反应的甘油。
江南大学的方万新等也对分子蒸馏提纯聚甘油的影响因素进行了研究,得出的最佳条件为:真空压力5Pa、蒸馏温度170℃、刮板转速130 t/min,蒸馏效果较好。
参考文献
[1]付尽国,徐晓燕,孟飞,等. 聚甘油的国内外研究进展[J]. 广东化工,2012,39(1):59-61. DOI:10.3969/j.issn.1007-1865.2012.01.032.