本发明涉及一种乳化剂的合成方法，具体为一种山梨坦辛酸酯乳化剂的合成方法，属有机化学中酯类化合物的合成技术领域。
背景技术：
山梨坦脂肪酸酯常用作W/O型乳化剂，是一种重要的非离子表面活性剂，其优异的乳化、分散性能，另外其具有无毒、无刺激性、低挥发和无不愉快气味、临界胶束浓度较高和胶束自由能较低等特点，可广泛应用于石油、纺织、塑料、农药、食品、化妆品、医药等行业。
山梨坦脂肪酸酯产品出现在1940年，最早的制备方法是山梨醇与脂肪酸按一定比例，在碱/酸性催化剂的存在下，在高温下直接酯化制得，美国I.C.I.A.M(原Atlas Powder Co.Lta)公司，于1945年首次开发该系列产品。目前该类物质的合成路线主要有一步法和二步法，两步法又分为先酯化后醚化和先醚化后酯化。国内主要采用传统的一步法碱催化工艺，该工艺生产出的产品色泽深、副产物多、单酯质量分数低、多呈浑浊状态、质量不稳定。二步法合成工艺，先酯化后醚化易造成酯化过度，直链酯的质量分数高、颜色深、液态下产品流动性差、透明度不好，羟值也难以降到指标的合格范围，特别是在产物单酯、双酯及多酯质量分数、质量稳定性和色泽方面与国外相比尚有一定的差距。先醚化后酯化易造成醚化过度，质量稳定性和色泽方面与国外相比也有一定的差距。另外传统工艺合成出的山梨坦脂肪酸酯产物十分复杂，产品色泽深，单酯含量不高。有研究报道食品级的山梨坦单月桂酸酯中含有65种化合物，包括山梨醇、异山梨糖苷和失水山梨醇的单、双、三酯等，其中有些是致敏或致癌物质。1996年后国内开始使用脂肪酶作催化剂来合成该类物质，其具有合成条件温和(约60℃)，酸的转化率高，单酯含量高等优点。但是，由于脂肪酶的价格以及回收问题，导致其距工业化生产还有一定差距。
目前，山梨坦脂肪酸酯的研究主要集中在月桂酸、棕榈酸、椰油酸、油酸、硬脂酸等高碳链脂肪酸上，山梨坦辛酸酯乳化剂的合成方法则鲜见报道。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供了一种山梨坦辛酸酯乳化剂的合成方法，具体为一种可以制得气味淡、色浅、透明度高，酸值低、脂肪酸残留少、不易返酸、稳定性好，同时具有增溶、助乳化、增粘、防腐增效，安全温和性能的山梨坦辛酸酯乳化剂的合成方法。另外本发明工艺合理，操作简单，具有较好使用性能，且设备投资较省，经济效益较高，环境污染较少。其特征在于以市售的D-山梨醇、辛酸、金属锡类催化剂、碱性催化剂、颗粒状硅酸镁吸附剂为原料，经过醚化、醚化物精制、酯化、脱酸、酯化物精制等过程而制得。
为达到上述的目的，本发明采用如下技术方案，
(1)醚化：在反应釜中依次加入D-山梨醇、次亚磷酸钠、金属锡类催化剂，缓慢升温至120℃，待D-山梨醇开始熔化时，点动搅拌，保温至熔融完全，继续升温至160～210℃，并在此温度下反应，馏出反应生成的水，反应5～12小时后，醚化度达到0.8～2.0，将物料降温至60～90℃，得到山梨坦粗产物。
(2)醚化物精制：待物料降温至60～90℃，直接过滤，回收金属锡类催化剂，然后加入一定量的去离子水、颗粒状硅酸镁吸附剂，升温至90～110℃，脱除其中的低沸点物质，将物料降温至60～90℃，过滤得到精制的山梨坦，色泽≤100Hazen。
(3)酯化：取一定量的精制过的山梨坦，加入一定比例质量分数为99％的辛酸，次亚磷酸钠，碱性催化剂，开氮气，搅拌下升温至140～190℃，并在此温度下反应，馏出反应生成的水，反应2～8小时，酸值降至≤30mgKOH/g。
(4)脱酸：开真空，缓慢升至-0.08MPa，保持一定的氮气流量维持该真空度2～4h，关氮气，继续升真空至≥-0.09MPa，继续升温至170～220℃，维持该温度和真空度2～4h，待酸值降至＜3.0mgKOH/g，将物料降温至60～90℃。
(5)酯化物精制：加入一定量的磷酸、去离子水、颗粒状硅酸镁吸附剂，升温至90～110℃，脱除其中的低沸点物质，将物料降温至60～90℃，过滤得到精制的山梨坦辛酸酯乳化剂。
所述醚化反应中金属锡类催化剂采用氧化亚锡、氯化亚锡和草酸亚锡中的一种，其加入量为D-山梨醇总重量的0.03～0.3％。
所述醚化反应中次亚磷酸钠其加入量为D-山梨醇总重量的0.03～3％。
所述醚化物精制中，去离子水加入量为醚化物的0.5～3％；颗粒状硅酸镁吸附剂为醚化物的0.5～5％。
所述酯化反应过程中辛酸和醚化过程中D-山梨醇的摩尔比为1∶0.5～1.0。
所述次亚磷酸钠其加入量为精制山梨坦和辛酸总重量的0.5～5％；碱性催化剂加入量为精制山梨坦和辛酸总重量的0.1～1％。
所述酯化反应的反应温度优选为160℃；酯化反应的反应时间优选为4～6h。
所述脱酸过程优选氮气流量40～80L/h，控制2h内真空度0MPa升至-0.08MPa，脱酸4h；≥-0.09MPa，温度170～190℃，脱酸2h。
所述酯化物精制过程磷酸加入量与酯化过程加入的碱性催化剂的量的摩尔比为1∶1～1.05；去离子水加入量为精制山梨坦和辛酸总重量的0.5～3％、颗粒状硅酸镁吸附剂为精制山梨坦和辛酸总重量的0.5～5％。
所述制得的山梨坦辛酸酯乳化剂，酸值＜2.0mgKOH/g，羟值230～300mgKOH/g，皂化值180～210mgKOH/g，色泽≤100Hazen。
本发明与现有技术相比，具有以下突出优点和积极效果：
1、通过合理选用金属锡类催化剂，该类催化剂具有较高的选择性，不腐蚀设备，反应完毕后可通过过滤除去，并可回收循环利用。
2、通过利用颗粒状硅酸镁吸附剂对醚化过程产物进行吸附精制处理，可以除去反应过程因氧化、炭化及副反应生成的深色杂质以及未反应的山梨醇，起到了降低色泽提高反应物纯度减少酯化反应副产物的目的。
3、通过高温真空脱除未反应的辛酸，同时利用颗粒状硅酸镁吸附剂对终产品进行吸附精制处理，可以除去产物中残留的辛酸、高温副反应产生的深色杂质、催化剂带来的金属离子等，使得产品纯度提高，色泽变浅，酸值降低，不易返酸，稳定性提高。
4、通过对原料加入量及催化剂配比的合理调整、反应温度和时间的反复优化选择，使本发明工艺先进合理，设备投资较省，经济效益较高，环境污染较少。
5、由本发明合成的山梨坦辛酸酯，气味淡、色浅、透明度高，酸值低、脂肪酸残留少、不易返酸、稳定性好，同时具有增溶、助乳化、增粘、防腐增效，安全温和性能，且配伍性能好，适用于日用化工化妆品等领域。
具体实施方式
下面给出本发明的实施例。本发明实施例都选用1000ml四口烧瓶作反应器，装有电动恒速搅拌器、N2导入管、温度计、冷凝管、分水器、真空系统等。
实施例1
(1)醚化：在反应器中依次加入D-山梨醇637g、次亚磷酸钠3.2g、氧化亚锡类催化剂0.637g，缓慢升温至120℃，待D-山梨醇开始熔化时，点动搅拌，保温至熔融完全，继续升温至160℃，并在此温度下反应，馏出反应生成的水，反应7小时，醚化度达到0.8～1.1，将物料降温至60～90℃，得到山梨坦粗产物600g。
(2)醚化物精制：待物料降温至60～90℃，直接过滤，回收金属锡类催化剂，然后加入去离子水5.8g、颗粒状硅酸镁吸附剂2.9g，升温至90～110℃，脱除其中的低沸点物质，将物料降温至60～90℃，过滤得到精制的山梨坦560g，醚化度0.8～1.1，色泽≤100Hazen。
(3)酯化：取300g精制过的山梨坦，加入400g质量分数为99％的辛酸，3.5g次亚磷酸钠，1.5g碱性催化剂，开鼓泡氮气，搅拌下升温至160℃，并在此温度下反应，馏出反应生成的水，反应6小时，得到酸值在25mgKOH/g的粗产物。
(4)脱酸：开真空，缓慢升至-0.08MPa，此时氮气流量在80L/h，维持4h，关氮气，继续升真空至＞-0.097MPa，继续升温至190℃，维持该温度和真空度2h，酸值降至2.3mgKOH/g，将物料降温至60～90℃。
(5)酯化物精制：加入1.5g磷酸、7g去离子水、10.5g颗粒状硅酸镁吸附剂，升温至90～110℃，脱除其中的低沸点物质，将物料降温至70～80℃，过滤得到精制的山梨坦辛酸酯乳化剂562g，酸值1.8mgKOH/g，羟值298mgKOH/g，皂化值200mgKOH/g，色泽≤100Hazen。
实施例2
(1)醚化：在反应器中依次加入D-山梨醇600g、次亚磷酸钠13.2g、氯化亚锡类催化剂0.18g，缓慢升温至120℃，待D-山梨醇开始熔化时，点动搅拌，保温至熔融完全，继续升温至210℃，并在此温度下反应，馏出反应生成的水，反应12小时，醚化度达到0.8～1.1，将物料降温至60～90℃，得到山梨坦粗产物560g。
(2)醚化物精制：待物料降温至60～90℃，直接过滤，回收金属锡类催化剂，然后加入去离子水16.2g、颗粒状硅酸镁吸附剂10.8g，升温至90～110℃，脱除其中的低沸点物质，将物料降温至60～90℃，过滤得到精制的山梨坦514.36g，醚化度0.8～1.1，色泽≤100Hazen。
(3)酯化：取300g精制过的山梨坦，加入527g质量分数为99％的辛酸，24.81g次亚磷酸钠，8.27g氢氧化钠，开鼓泡氮气，搅拌下升温至160℃，并在此温度下反应，馏出反应生成的水，反应4小时，得到酸值在18mgKOH/g的粗产物。
(4)脱酸：开真空，缓慢升至-0.08MPa，此时氮气流量在80L/h，维持4h，关氮气，继续升真空至＞-0.097MPa，继续升温至190℃，维持该温度和真空度2h，酸值降至2.1mgKOH/g，将物料降温至60～90℃。
(5)酯化物精制：加入8.1g磷酸、16.1g去离子水、25g颗粒状硅酸镁吸附剂，升温至90～110℃，脱除其中的低沸点物质，将物料降温至70～80℃，过滤得到精制的山梨坦辛酸酯乳化剂512g，酸值1.1mgKOH/g，羟值296.8mgKOH/g，皂化值201.9mgKOH/g，色泽≤80Hazen。
实施例3
(1)醚化：在反应器中依次加入D-山梨醇600g、次亚磷酸钠7.8g、氯化亚锡催化剂1.5g，缓慢升温至120℃，待D-山梨醇开始熔化时，点动搅拌，保温至熔融完全，继续升温至200℃，并在此温度下反应，馏出反应生成的水，反应5小时，醚化度达到1.1，将物料降温至60～90℃，得到山梨坦粗产物567g。
(2)醚化物精制：待物料降温至60～90℃，直接过滤，回收金属锡类催化剂，然后加入一定量的去离子水12g、颗粒状硅酸镁吸附剂7.8g，升温至90～110℃，脱除其中的低沸点物质，将物料降温至60～90℃，过滤得到精制的山梨坦538.9g，醚化度1.1，色泽≤100Hazen。
(3)酯化：取300g精制过的山梨坦，加入300g质量分数为99％的辛酸，6.5g次亚磷酸钠，5.5g氢氧化钾，开鼓泡氮气，搅拌下升温至160℃，并在此温度下反应，馏出反应生成的水，反应6小时，得到酸值在24.13mgKOH/g的粗产物。
(4)脱酸：开真空，缓慢升至-0.08MPa，此时氮气流量在80L/h，维持4h，关氮气，继续升真空至＞-0.097MPa，继续升温至190℃，维持该温度和真空度2h，酸值降至2.0mgKOH/g，将物料降温至60～90℃。
(5)酯化物精制：加入3.76g磷酸、10g去离子水、10.5g颗粒状硅酸镁吸附剂，升温至90～110℃，脱除其中的低沸点物质，将物料降温至70～80℃，过滤得到精制的山梨坦辛酸酯乳化剂522.64g，酸值1.89mgKOH/g，羟值259.78mgKOH/g，皂化值185.4mgKOH/g，色泽≤100Hazen。