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绿色表面活性剂——烷基糖苷

发布日期:2021/9/13 15:02:20

1.烷基糖苷的发展历史

烷基糖苷(APG)从研究到目前已有100余年的历史,国外对APG的研究较早,但工业化实施较晚。1893年德国的Fisher首次报道了烷基糖苷的合成技术,但是直到20世纪80年代,由于人们对环境、石油资源深感忧虑,同时由于烷基糖苷本身所具有的优良特性,才对其工业化的研究引起了更大的关注。

法国Seppic公司在1978年首先实现了APG的工业化生产,产量1000t/a,1992年建立1万t/a的生产装置。德国Henkel公司于1988年兼并了美国的Horizon Chemical公司,并购买了它的4000 t/a中试装置,将此扩大到2.5万t/a的规模,于1992年在美国Cincinnati建成并投入运行,实现了APG大规模的工业化生产。该公司另一套2.5万t/a的生产装置于1993年11月在德国杜塞尔多兴建,于1995年9月试车投产。

国内20世纪80年代开始烷基糖苷合成研究,由中国日用化学工业研究院和大连理工大学率先开展长链(C8以上)APG的合成研究工作。中国日化院用葡萄糖和脂肪醇采用二步法制得了APG产品, 1992年在国内申请第一个专利(CN1077397A),1994年分别在广东和湖北建成了1000t /a中试装置各一套,产品质量指标达到国家“八·五”攻关项目的要求,填补了国内APG生产的空白鸷。“九·五”期间,中国日化院成功开发了一步法制APG的工艺技术,并投入了生产。

2.烷基糖苷的概况

烷基糖苷(APG)是新型高效、无毒、可生物降解的非离子表面活性剂,表面活性很好,复配后可形成目前最好的表面活性剂,烷基糖苷具有十分优异的性能,表面张力低、起泡力强、泡沫稳定、润湿性好、配伍性能极好,对人体刺激性小,毒性极低,能迅速生物降解,是目前世界上唯一可被称为无毒级的品种,因此,烷基糖苷也以其超群的性能被誉为“世界级”表面活性剂。

3.烷基糖苷的性能

物理性状以及溶解性能 APG产品多制成50%~70%的水溶液,纯APG为白色粉末,实际产品为奶油色,淡黄色至琥珀色。它的物理性质与合成时所用烷基碳链、糖的种类以及聚合度等密切相关,其熔点随产品分子中碳链的增长而升高,甚至有的高烷基糖苷还没融化时就开始分解了,说明烷基糖苷受热易分解和变色。APG是吸潮固体,一般溶解于水,较易溶于常用有机溶剂,在酸、碱性溶液中呈现出优良的相容性、稳定性和表面活性,尤其在无机成分较高的活性溶剂中。

生物降解性 能够被微生物降解是防止表面活性剂在环境中累积达到危险浓度的重要消除机制。烷基糖苷是以淀粉及其水解产物与脂肪醇为原料合成的。烷基糖苷在自然界中能够完全被生物降解,不会形成难于生物降解的代谢物,从而避免了对环境造成新的污染。

去污能力 表面活性剂的去污能力是随着离子类型、洗涤条件、污垢类型的变化而变化的。涤/棉上的皮脂污垢对非离子洗涤剂敏感,APG与脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠盐(AES)的去污效果相当,而且优于直链烷基苯磺酸钠(LAS)、AS和SAS。

表面活性 脂肪醇烷基碳链提供非极性的亲油基团,因此通常烷基碳链长度大于8个碳的烷基糖苷才具有表面活性和临界胶束浓度(CMC),而且随着烷基碳链的增长,其表面张力明显降低,CMC值也随之降低,说明其活性显著提高。据文献报道,APG与脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)、LAS进行实验比较,得出十二脂肪醇烷基糖苷具有很好的表面活性。

4.烷基糖苷的合成工艺

烷基糖苷的合成工艺主要分为两种:一步法(直接合成法)和两步法(转糖苷化法)。

【直接合成法】

优点:设备要求低,反应条件温和,生产过程易控制,反应时间较短。

缺点:反应难度加大,必须选用充分过量的脂肪醇来控制糖的自聚,使烷基葡萄糖苷的生成率降低。

【转糖苷化法】

优点:较好地解决了原料间的相容性问题,合成比较易于实现,反应时间较短;过量的脂肪醇易于蒸发。

缺点:工艺较复杂,生产成本比较高,而且产物中往往有不易除净的丁基糖苷,所得的APG产品质量较差,一定程度上也影响了产品的性能。

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