表面活性剂烷基多苷
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绿色表面活性剂烷基糖苷(APG)的研究现状烷基多聚糖苷(简称APG)是90年代以来致力开发的一种性能较全面优良的新型非离子表面活性剂。
由于表面张力低,泡沫丰富细腻而稳定,去污优良,配伍性能极佳,而且在高浓度无机助剂存在下溶解仍然良好,无逆相浊点和胶凝现象,广泛应用于洗涤剂、化妆品以及工农业生产用功能性助剂等,其生物降解迅速彻底,无毒无刺激,被称为“绿色表面活性剂”。
一、烷基糖苷的合成研究现状烷基糖苷从研究到目前工业化,已有一百余年的历史。
早在1893年德国 E.Fisher首次报道了甲基糖苷的制备技术。
80年代后期由Rohur&Haas公司及Horizon化工公司首先实现了烷基糖苷工业化,Henkel公司也于1992年底投产一家2.5万t/a的烷基糖苷生产厂,并于1995年又建一座年产3万t的工厂。
近十年来,国内对烷基糖苷的研究日趋重视,许多高校和科研院都进行了研究并取得了进展。
APG是以再生资源淀粉的衍生物葡萄糖和天然脂肪醇为原料,由半缩醛羟基与醇羟基,在酸等催化下脱去一分子水生成的产物。
合成烷基糖苷的方法归纳起来主要有六种叫:(1)基团保护法;(2)直接苷化法;(3)交换法(转糖苷法);(4)酶催化法;(5)原脂法;(6)糖的缩酮物的醇解。
目前主要采用并且已工业化的合成方法为直接苷化法和交换法。
烷基糖苷的合成工艺包括缩醛化反应、脱醇及漂白脱色三部分,对于其合成的开发研究在于各项工艺条件的优化、改进及原料优选的研究。
1、脱醇工艺研究在合成过程中由于使用过量的醇,因此合成中的脱醇成为一项重要的研究任务。
少量残留醇的存在,对烷基糖苷乳化性能影响不大,起泡性能降低,但泡沫的稳定性增加,表面张力降低,增溶和分散性能均有提高;随着残留醇含量的过量增加,所有性能均有下降的趋势。
高碳醇含量较多的APG水溶液中表面张力随浓度增加而递减较快,含醇量较高的表面活性剂水溶液临界胶束浓度相对较大。
脱醇工艺一般为减压精馏脱醇,但以减压蒸馏方式分离高碳醇需要相当高的真空度。
绿色表面活性剂的种类、性能及应用介绍表面活性剂在生产和使用的过程中对人体及环境生态系统造成了严重的危害。
在洗涤剂中加入一定量的表面活性剂溶剂可以增强洗涤剂的溶解性和洗涤性,但由于这些溶剂具有一定的毒性,会对皮肤产生明显的刺激作用。
大量使用表面活性剂还会对生态系统产生潜在的危害。
如烷基苯磺酸钠(A BS)的生物降解性差,在洗涤剂中的大量使用所产生的大量泡沫造成了城市下水道及河流泡沫泛滥;含有磷酸盐的表面活性剂在使用时使河流湖泊水质产生“富营养化”;在生产直链烷基苯磺酸钠(LA S)的过程中所产生的二氧化硫、三氧化硫及脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(A E S)类产品中二恶烷类物质不易生物降解,对环境造成了巨大的危害。
为了满足人们日益增强的保健需求,确保人类生存环境的可持续发展,开发对人体尽可能无毒无害及对生态环境无污染的表面活性剂势在必行。
1、绿色表面活性剂的分类和性能绿色表面活性剂是指由天然或再生资源加工的,对人体刺激性小和易于生物降解的表面活性剂。
绿色表面活性剂按其在水中是否离解,可分为非离子型绿色表面活性剂和离子型绿色表面活性剂。
离子型绿色表面活性剂根据溶解后的活性成分又可分为阳离子型、阴离子型和两性离子型。
绿色表面活性剂是由天然的或可再生资源加工而成的,即具有天然性、温和性、刺激性小等优良特点。
同传统表面活性剂一样,绿色表面活性剂具有亲水基和憎水基。
与传统表面活性剂相比,绿色表面活性剂具有高效强力去污性、优良的配伍性及良好的环境相容性,并表现出良好的乳化性、洗涤性、增溶性、润湿性、溶解性和稳定性等。
除此以外,每一种绿色表面活性剂都具有其特有的性能,如α-磺基脂肪酸酯盐(M EC)在低浓度下就具有表面活性、耐硬水,单烷基磷酸酯具有优良的起泡乳化性、抗静电性能以及特有的皮肤亲合性。
常见的绿色表面活性剂有α-磺基脂肪酸甲酯(M E C)、烷基糖多苷(A P G)、葡萄糖酰胺(A P A)、醇醚羧酸盐(AE C)、单烷基磷酸酯(M AP)、烷基葡萄糖酰胺(M EC A)。
烷基多苷复配体系在餐具洗涤剂中的应用摘要:随着科学技术的发展和人类生活质量的提高,人们环保和健康意识不断增强,与人们生活息息相关的餐具洗涤剂无论是生产还是使用过程中都涉及到环境友好问题。
而餐具洗涤剂主要是由表面活性剂混合复配而成,这就要求所使用的表面活性剂安全环保低刺激。
烷基多苷具有良好的表面活性、发泡力、去污力强、配伍性能佳、有良好的协同效应、在水中有很强的溶解能力,即使在浓度很高的酸、碱、盐溶液中,其溶解度仍很高,无浊点和胶凝现象,生物降解迅速彻底,无毒、无刺激性等独特性能,完全符合餐具洗涤剂的的发展趋向。
本文简要介绍了餐具洗涤剂的发展方向和烷基多苷的优良性能,详细概述了国内外烷基多苷的研究开发情况,总结了国内外烷基多苷的复配研究现状,陈述了餐具洗涤剂配方设计原则及测试方法。
关键词:餐具洗涤剂、烷基多苷、研究开发、复配、配方设计前言随着科学技术的发展和人类生活质量的提高,化学工业的发展在造福人类的同时,也给人类居住的环境和人类自身的健康带来了一定危害。
近年来,世界环境虽局部有所改善,但整体仍在恶化,发展与环境之间的矛盾愈益尖锐,前景堪忧。
因此,服务于环境保护、医疗卫生、文化体育等“以人为本”的化工产业将形成一批新的经济增长点。
由于人们环保意识的不断提高,相当一批化工产品不仅将面临生产技术升级,而且要求产品具有较好的环保特征及高技术功能。
与人们生活息息相关,渗透到国民经济各个部门的表面活性剂工业,无论是生产还是使用过程中都涉及到环境友好问题。
为此,社会可持续发展及其涉及的生态、环境、资源、经济等问题成为国际社会关注的焦点,其地位已被提升到发展战略的高度,“绿色化学”的概念也应运而生。
“绿色化学”由美国化学会(ACS)提出,得到世界广泛的响应,现在已经成为各国化学家竞相研究的热点。
其核心是从源头上减少和消除化学工业生产对环境的污染。
之后得到公众的支持,1993年10月,美国政府颁布文件要求政府部门采购和使用有益环境的产品,然而这种产品的定义以及标准至今难以确定。
烷基多糖苷APG是什么?作用及用途是什么?烷基多糖苷APG是什么?作用及用途是什么?什么是烷基糖苷APG?烷基糖苷(Alkyl Polyglycoside,简称APG),是单苷、二苷、三苷和多苷的混合物,也称烷基多糖苷,属非离子表面活性剂,并兼具非离子和阴离子两种表面活性剂的性能。
烷基糖苷(APG)是由天然脂肪烷基多糖苷APG是什么?作用及用途是什么?什么是烷基糖苷APG?烷基糖苷(Alkyl Polyglycoside,简称APG),是单苷、二苷、三苷和多苷的混合物,也称烷基多糖苷,属非离子表面活性剂,并兼具非离子和阴离子两种表面活性剂的性能。
烷基糖苷(APG)是由天然脂肪醇(天然油脂水解后加氢)和葡萄糖(淀粉水解产物)在酸性催化剂作用下合成而来的。
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,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,被誉为“世界级”表面活性剂。
另外,烷基糖苷的生产原料都来自可再生的农产品,主要有淀粉水解产物葡萄糖、植物油氢化产物高级脂肪醇,在目前石油资源短缺的前提下,用可再生资源生产化工产品,将是未来化学工业的发展方向。
烷基糖苷可应用很多行业和领域,如:洗涤业、化妆业、食品加工业、纺织印染、农药及制药等众多领域,作为非离子中性洗涤剂用原料,具有很广阔的应用前景,可用于高档衣物清洗剂。
此外,烷基糖苷具有广谱的抗菌活性,对革兰氏阴菌、革兰氏阳性菌和真菌,C8~12烷基糖苷都有抗菌活性,并以烷基碳数增加活性递增。
因此作为餐具清洗剂、洗发液、皮肤清洗剂和卫生间清洗剂更具优点。
烷基糖苷还可用作乳化剂、润湿剂、发泡剂、增稠剂、分散剂和防尘剂等。
近年来,在农药乳化剂方面取得了很好的应用效果。
烷基糖苷用于三次采油具有很好的应用前景,以往的表面活性剂在地下环境表面活性降低甚至失效,而烷基糖苷的突出优点是耐高温、耐碱和耐矿物盐。
在工业及公共设施洗涤剂中,非离子表面活性剂中不少品种是作为主洗涤剂使用的,大部分品种是作为助剂和助洗剂使用的。
(1)脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)性能:AEO中烷基链长不同,其亲油性不同。
EO数不同则水溶性不同。
例如,椰油醇的产品可以作洗涤剂,而C18醇的产品只能作乳化剂、匀染剂。
天然醇比合成醇的产品去污性和乳化性要好,而合成醇的产品相对的水溶性好(奇碳原子的作用)。
加入EO数越多,产品的水溶性越强。
EO数在6以下时的AEO为油溶性,超过6即为水溶性产品。
EO越多,产品的浊点也越低。
①脂肪醇聚氧乙烯(3)醚(AEO3,乳化剂FO或MOA-3),在25℃时为液态,具有乳化、匀染、渗透等作用。
在液体洗涤剂中可以作为辅助成分使用,或单独用作匀染剂、纺织油剂等。
②脂肪醇聚氧乙烯(5)醚(AEO5,润湿剂JFC),使用C7-C9的合成醇,EO数为5。
在常温下为液体,具有很好的润湿和渗透作用。
主要用于纺织印染、造纸等行业,作为匀染剂、渗透剂、润湿剂,工业洗涤的辅助成分。
③脂肪醇聚氧乙烯(7)醚(AEO7,乳化剂MOA-7),使用C12-C16的椰子油醇,EO数为7,浅黄色液体。
有良好的润湿性、发泡性、去污力和乳化力。
有较高的去脂能力一抗硬水力。
可广泛用于各种洗涤剂(如金属清洗剂、纤维用洗涤剂)及其他助剂。
④脂肪醇聚氧乙烯(9)醚[AEO(9),平平加9],选用C12-C16椰子油醇,EO数为9,是最常用的洗涤剂主成分,具有去污、乳化、去脂、缩绒、润湿作用。
广泛用作主洗涤剂。
尤其适合洗涤合成纤维等非极性基质及其他硬表面。
用于纺织印染工业作脱脂剂、缩绒剂、乳化剂等。
⑤脂肪醇聚氧乙烯(10)醚(AEO-10),使用C12-C18脂肪醇,EO数为10。
产品溶于水,具有良好的润湿、乳化、去污、脱脂和耐硬水性能。
可用于洗涤剂工业、纺织工业作洗涤剂、润湿剂、纺织油剂成分及农药乳化剂等。
⑥脂肪醇聚氧乙烯(15)醚(平平加15,AEO-15,OS-15)。
表面活性剂综述皂素(saponin)烷基多苷(Alkyl polyglucosides)表面活性剂:表面活性剂是一类集亲水基和憎水基于一体,可显著降低溶剂的表面张力或液一液界面张力的一类化合物。
其分子结构一般包括长链疏水基团和亲水性离子基团或极性基团两个部分。
通常,表面活性剂分子的两个部分的基团是不对称的。
此种结构上的两亲特点,决定了表面活性剂的许多物理化学性质,是产生表面活性的内在原因。
不仅具有很高的活性,即在水中加入很少量就能使水的表面张力大幅度地降低,而且还具有独特的渗透;润湿和反润湿(防水、防油);乳化和破乳:发泡和消泡;洗涤、分散与絮凝,抗静电,润滑和加溶等应用性能。
从广义上讲,可将表面活性剂称为这样一类物质即在加入很少量时就能明显改变体系的界面性质和状态的物质。
表面活性剂的化学结构特点:表面活性剂是由性质不同的两部份组成。
一部份是由疏水亲油的碳氢链组成的非极性基团,另一部份为亲水疏油的极性基。
这两部份分别处于表面活性剂分子的两端,为不对称结构。
因此表面活性剂分子结构的特性是一种既亲油又亲水的两亲分子。
它不仅能防止油水相排斥,而且具有把两相连接起来的功能。
表面活性剂的分类:按表面活性剂有水溶液中能否解离,分为离子型与非离子型表面活性剂。
而离子型表面活性剂又按产生电荷的性质分为阴离子、阳离子型和两性离子型;按表面活性剂在水和油中的溶解性可分为水溶性和油溶性表面活性剂;前者占多数,但后者日益重要,只是其品种不多。
按分子量分类,可将分子量大于104者称为高分子表面活性剂,在103一104称为中分子量表面活性剂及分子量大于102一103者称为低分子量表面活性剂。
还有按表面活性剂的功能来进行分类的。
有表面张力降低剂、渗透剂、润湿剂、乳化剂、增溶剂、消泡剂等。
表面活性剂的性质:表面活性剂的两亲特性使其能定向地吸附于两相界面上,亲水基一端朝向水相,疏水基一端朝向油相,从而降低了水溶液的表面张力或油水界面张力。
绿色表面活性剂—烷基多苷前言:烷基多苷也叫烷基糖苷,简称APG,是由可再生资源天然脂肪醇和葡萄糖合成的,是一种性能较全面的新型非离子表面活性剂,兼具普通非离子和阴离子表面活性剂的特性,具有高表面活性、良好的生态安全性和相溶性,是国际公认的首选“绿色”功能性表面活性剂。
[1]本文分为四个部分介绍烷基多苷的性质:一.烷基多苷的发展历程及基本性质二.烷基多苷的生产工艺三.烷基多苷的主要应用领域四.烷基多苷的发展前景绿色表面活性剂——烷基多苷学院:材料与化工学院班级:08级理科实验班学号:20080W0103 姓名:赵慧超Investigation on the Development andApplication of Green Surfactant Agent Abstract:Alkyl Polyglysoside (APG) is a new type of mild nonionic green surfactant with wide applications and excellent properties. The preparati -on , properties and application of APG are introduced in this paper .关键字:烷基多苷,绿色,可降解,无毒一.烷基多苷的发展历程及基本性质烷基多苷简称APG,系非离子表面活性剂, 它是由可再生资源淀粉的衍生物葡萄糖和脂肪醇为原料,由半缩醛羟基与醇羟基在酸催化剂存在下脱去一分子水得到的一种苷化合物。
[2]APG的特殊结构使它具有比其他乙氧基非离子表面活性剂更优异的性能,表现在无浊点,水稀释后无凝胶现象;APG兼有非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的特性。
[3]APG的研制已有100多年的历史,1978年法国的Seppic公司建成第一套(1500t/a)APG工业装置,才开始了APG的工业化生产。
17种常用表面活性剂特性及使用方法简介月桂基磺化琥珀酸单酯二钠(DLS)一、英文名: Disodium Monolauryl Sulfosuccinate二、化学名:月桂基磺化琥珀酸单酯二钠三、化学结构式: ROCO-CH2-CH(SO3Na)-COONa四、产品特性1. 常温下为白色细腻膏体,加热后(>70℃)为透明液体;2. 泡沫细密丰富;无滑腻感,非常容易冲洗;3. 去污力强,脱脂力低,属常见的温和性表面活性剂;4. 能与其它表面活性剂配伍,并降低其刺激性;5. 耐硬水,生物降解性好,性能价格比高。
五、技术指标:1.外观(25℃):纯白色细腻膏状体2.含量(%):48.0—50.03.Na2SO3(%):≤0.504.PH值(1%水溶液):5.5—7.0六、用途与用量:1.用途:配制温和高粘度高度清洁的洗手膏(液)、泡沫洁面膏、泡沫洁面乳、泡沫剃须膏,也可配制爽洁无滑腻的泡沫沐浴露、珠光香波等。
2.推荐用量:10—60%。
脂肪醇聚氧乙烯醚(3)磺基琥珀酸单酯二钠MES一、英文名:Disodium Laureth(3) Sulfosuccinate二、化学名:脂肪醇聚氧乙烯醚(3)磺基琥珀酸单酯二钠三、化学结构式:RO(CH2CH2O)3COCH2CH(SO3Na)COONa四、产品特性:2.刺激性低,且能显著降低其他表面活性剂的刺激性;3.泡沫丰富细密稳定;性能价格比高;4.有优良的钙皂分散和抗硬水性能;5.复配性能好,能与多种表面活性剂和植物提取液(如皂角、首乌)复配,形成十分稳定的体系,创制天然用品;6.脱脂力低,去污力适中,极易冲洗且无滑腻感。
五、技术指标:1.外观(25℃):无色至浅黄色透明粘稠液体2.活性物(%): 30.0±2.03.PH值(1%): 5.5—6.53.色泽(APHA):≤504.Na2SO3 (%):≤0.35.泡沫(mm):≥150六、用途与用量:1、用途:制造洗发香波、泡沫浴、沐浴露、洗手液、外科手术清洗及其它化妆品、洗涤日化产品等,还可作为乳化剂、分散剂、润湿剂、发泡剂等。
新型绿色表面活性剂——烷基糖苷详解烷基糖苷是一种新型的非离子型表面活性剂,与其它表面活性剂相比,它具有配伍性好,对皮肤刺激性小、毒性低,生物降解性好等优点。
以淀粉为主要原料合成烷基糖苷。
不仅成本低,而且无污染,符合现代环境保护的要求。
烷基糖苷(APG)是20世纪90年代开发出的一类基于淀粉的新型绿色非离子表面活性剂。
它具有以下突出优点。
(1)表面活性高(表面张力低)、润湿能力强、去污能力强、泡沫丰富细腻且稳定,与其他表面活性剂合用时显示出明显的协同效应,配伍性能极佳。
(2)在浓度很高的酸、碱和盐溶液中仍有较高的溶解度,无浊点和胶凝现象。
(3)毒性小,对皮肤刺激不大,且生物降解完全,符合环保理念。
(4)属可再生资源,可以弥补天然油脂资源的不足和解决石油资源日渐枯竭带来的各种弊端。
因此,它将是下一代新型表面活性剂最有希望的品种之一,是绿色表面活性剂领域中真正能称得上“世界级”的唯一品种。
1、烷基糖苷的结构烷基糖苷是糖类化台物和高级醇的缩合反应产物, 其结构式为式中: R为C8-C10的烷基,n为平均聚合度。
当R< C8时,烷基糖苷的性能不佳,而R为= C8-C16时,其性能优良。
2、烷基糖苷的性能(1)物理性状纯的烷基多苷一般为白色粉末,它与玻璃体相似,没有明确的熔点,从软化点开始到流动点有一个较宽的熔程。
对于烷基单苷而言,软化点随烷链增长而提高。
实际工业生产所得的烷基多苷都为混合物,并根据精制情况不同可分为浅色、淡黄色乃至棕色吸湿性固体。
烷基多苷一般溶解于水,但难溶解于一些常见的有机溶剂。
在相同聚合度的情况下,随着疏水基烷链的增长,APG在水中的溶解度下降。
(2)溶解性能APG在酸液中有优良的溶解性、稳定性和表面活性。
在碱液中的溶解性能及表面活性要比其他非离子表面活性剂优良得多。
使用过程中, 其他表面活性剂对无机电解质较为敏感, APG则可配制成稳定的、浓度高达20%~ 30%的常用无机盐的活性溶液。
烷基多苷的功能特性及其在洗面奶中应用刘彩华 卢孟文(诚志股份有限公司草珊瑚分公司 南昌市 330002)摘 要:烷基多苷是一种适用于各种清洗产品的非离子表面活性剂与其它应用密切相关的物理性、泡沫、去污力、配伍性等功能特性及其在洗面奶中应用。
关键词:表面活性剂 烷基多苷 功能特性 应用1.概述烷基于苷(Alky Polycosides,缩写为APG)是一种新型的全天然非离子表面活性剂,被誉为世界级绿色产品。
其结构通式见图(1-1)。
烷基多苷是由葡萄糖的半缩醛羟基和脂肪醇羟基在酸的催化下失去一分子水而R=烷基DP=平均聚合度图1-1烷基多苷的结构式得到的产物。
它的糖与脂肪为源为再生的植物原料。
制造烷基多苷的原理示意图见图(1-2)制造烷基多苷的原理示意图(1-2)早在1893年,德国人就报道了甲基糖苷的制备技术,但直到40多年后人们才认识到长链烷基多苷具有表面活性。
从其合成研究到目前工业化进程,已有100多年的历史。
在20世纪70年代后期,Rohm&haSS 公司首选使用C8-10APG工业化,产品投放市场之后。
众多国外公司相继投产如德国汉高、巴斯夫、赫斯公司,英国ICI,日本花王等公司。
1994年全世界烷基多苷的产量为3.4万T,到2000年西欧洗涤剂、漂洗剂、清洗剂工业需求烷基多苷8-10万吨。
我国对烷基多苷的研究始于20世纪80年代后期,在94年和95年分加紧在广宁中南精细化工厂和湖北美华化工股份有限公司建立烷基多苷生产装置,首次在国内实现了工业化,1996年11月开始直接法制备烷基多苷的研究被列为国家“九五”重点科技攻关项目。
2 APG的功能特性2.1物理性状APG属于非离子表面活性剂,是吸潮性固体,一般溶解于水,不溶于常用的有机溶剂,见表(2-1)。
表2-1 G9-11APG在不同溶剂中的溶解度溶溶剂 溶解度 溶剂 溶解度水 M 甲苯 M丁醇 D 矿物油 I丙二醇 M 乙二醇 D乙二醇单丁醚 D 异丙醇 D注:当1份干的APG与9份溶剂混合时,能够溶解的M,不能溶解的为I,能够分散的为D。
新一代绿色表面活性剂烷基多苷制备方法研究进展烷基多苷(APG)属于新型的绿色表面活性剂,具有较低的刺激性以及与其他活性剂具有较好的配伍性等优点,自上世纪八十年代以来,烷基多苷的制备和应用受到学界的广泛关注,其在日化、食品加工以及生化等领域都具有广泛的应用,被称为世界级的表面活性剂。
文章从烷基糖苷产品的特性及研究合成的意义出发,对剂烷基多苷的制备方法以及影响因素做了有关研究。
标签:绿色表面活性剂;烷基多苷;合成方法;影响因素随着工业上对表面活性剂使用量的增加,使得我国表面活性剂生产工业得到了快速的发展,在我国对表面活性剂的使用最早是应用于生产洗衣粉,科学技术的发展,使得工业生产的表面活性剂的地位不断的上升,在人们的生产和生活中具有重要的价值。
从国际上的发展趋势来看,安全、无公害、生产成本低等特点是选择活性剂的首选条件。
烷基多苷(APG)是新一代的较为温和的绿色表面活性剂,最早是来源于对淀粉、油脂以及其衍生出的葡萄糖和脂肪等的合成。
烷基多苷作为表面活性剂的代表,受到业界的广泛关注。
1烷基多苷产品的特性及研究合成的意义烷基多苷同时具有非离子和阴离子的表面活性的许多优点,具有较低的表面张力,较高的活性,较强的去污能力以及产生较多的泡沫,并且具有较高的稳定性,对皮肤不具有刺激性,容易被生物進行降解,没有毒性,与其他活性剂具有较好的相容性,不会对环境造成污染等优点。
APG这些特性首先表现在原料的来源主要是像淀粉、脂肪醇等这些天然可再生的植物资源。
其次是没有毒性,在使用时比较安全,可以完全依赖生物进行降解,并且和人体的相容性比较强。
还有就是烷基多苷不含有乙氧基,这与一般的非离子表面活性剂存在着区别。
最后就是烷基多苷在发泡和润湿等方面上和企业的阴离子表面活性剂具有相似的表面活性。
烷基多苷作为非离子表面活性剂,其原料主要来源于可再生的资源,因此在制备上不受石油等资源的限制,因此在市场上具有广阔的研究价值。
随着我国经济的不断发展,人们在生活中,无论是对化妆品还是洗涤剂等的需求量越来越大,因此发展烷基多苷生产,提高表面活性剂生产水平具有重要的意义。
绿色表面活性剂—烷基多苷前言:烷基多苷也叫烷基糖苷,简称APG,是由可再生资源天然脂肪醇和葡萄糖合成的,是一种性能较全面的新型非离子表面活性剂,兼具普通非离子和阴离子表面活性剂的特性,具有高表面活性、良好的生态安全性和相溶性,是国际公认的首选“绿色”功能性表面活性剂。
[1]本文分为四个部分介绍烷基多苷的性质:一.烷基多苷的发展历程及基本性质二.烷基多苷的生产工艺三.烷基多苷的主要应用领域四.烷基多苷的发展前景绿色表面活性剂——烷基多苷学院:材料与化工学院班级:08级理科实验班学号:20080W0103 姓名:赵慧超Investigation on the Development andApplication of Green Surfactant Agent Abstract:Alkyl Polyglysoside (APG) is a new type of mild nonionic green surfactant with wide applications and excellent properties. The preparati -on , properties and application of APG are introduced in this paper .关键字:烷基多苷,绿色,可降解,无毒一.烷基多苷的发展历程及基本性质烷基多苷简称APG,系非离子表面活性剂, 它是由可再生资源淀粉的衍生物葡萄糖和脂肪醇为原料,由半缩醛羟基与醇羟基在酸催化剂存在下脱去一分子水得到的一种苷化合物。
[2]APG的特殊结构使它具有比其他乙氧基非离子表面活性剂更优异的性能,表现在无浊点,水稀释后无凝胶现象;APG兼有非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的特性。
[3]APG的研制已有100多年的历史,1978年法国的Seppic公司建成第一套(1500t/a)APG工业装置,才开始了APG的工业化生产。
直到80年代后期,由美国R ohm&haas公司及Horizon化工公司研制出了经济上合理的工业生产路线,众多国外公司相继大规模生产APG。
德国Henk e l公司兼并了美国的H arizon化工公司,购买了它的4000t/aAPG中试装置,并将其扩大到2.5万t/a,1992年3月正式投产。
同时在本国杜塞尔多夫建了一套同样规模的装置,生产十二烷基多糖苷和癸基多糖苷两种产品。
此外,法国的Seppic公司也建成了一套10000t/a的生产装置。
日本有10000t/a装置,瑞典有5000 t/a装置。
1998年全世界APG的生产能力大约为10万吨。
2000年达15万吨。
[4]烷基多苷除具有传统表面活性剂的性质之外,还具有无毒,刺激性小,已于生物降解等特点,广泛应用于洗涤,化妆,食品加工,塑料,工业,农业等方面。
烷基多苷具有以下优点:(1)原料绿色化烷基糖昔的主要原料是葡萄糖和天然脂肪醇, 均来自天然可再生植物玉米或土豆淀粉和椰子油或棕搁油。
(2)工艺绿色化, 烷基糖苷是由葡萄搪的半缩醛羟基和脂肪醇轻基在催化下失水得到的产物, 没有其它有害副产物生成。
(3)产品绿色化,烷基糖营具有良好的表面活性,而且表面活性还可通过烷基链长和聚合度加以调节, 以满足不同的技术要求。
并且无毒、无刺激, 生物降解快而完全。
[5]二:烷基多苷的生产工艺一.一步法合成APG葡萄糖和直链脂肪醇为例(过量使用, 反应结束后需回为原料),在专用复合催化剂(无需分离回收)存在条件下进行缩醛化反应, 然后经脱醇和后处理等工序得到APG产品。
APG一步法缩醛化反应方程式和生产工艺流程见下图。
[6]由于脂肪醇与糖的极性差异较大,葡萄糖在脂肪醇中的溶解度较小,因此催化剂的选择和工艺控制甚为重要。
在酸催化合成烷基多苷的条件下,最易产生的副产物是多糖、醚和有色杂质。
副产物的类型和浓度取决于工艺参数,如温度、压力、反应时间、催化剂等。
在糖苷化反应中,反应温度和压力是密切相关的,为了减少副产物的生成,压力和温度必须相互协调,并需仔细控制。
缩醛化反应时,低的反应温度(<100℃)会减少烷基多苷中副产物,但低的反应温度会导致相对较长的反应时间(与醇的链长有关)和低的反应器效率。
相对高的反应温度(>100℃,通常为110~120℃)会引起碳水化合物变色。
通常通过从反应体系中除去生成的水使缩醛化反应平衡向产物方向移动。
如果在单位时间内产生相对大量的水,必须采取措施有效地除去生成的水,因为副反应常在水的存在下发生。
及时除去水将大大减少副反应的发生,特别是多糖的生成。
[7]糖苷化反应的另一个重要参数是催化剂的选择。
从原理上说,具有足够强度的任何酸都可以作为此反应的催化剂。
反应速度取决于酸的强度和此酸在醇中的浓度。
除了常用的催化剂如硫酸、对甲苯磺酸等以外,具有乳化性能的酸性催化剂如十二烷基苯磺酸及烷基萘磺酸等更有助于糖的苷化反应,减少聚糖的生成。
由于长烷链酸主要溶解在反应混合物中的低极性相,因此降低了副反应的发生。
反应完全后过滤反应混合物,回收催化剂,滤液经高真空除去过剩的脂肪醇,得粗糖苷。
未反应的脂肪醇回收到反应器循环使用。
粗糖苷加水溶解,制成一定浓度的溶液经漂白后调制成出售时的商品浓度。
催化剂经简单再生后可重复使用。
[8]koenigs-Knorr反应:由葡萄糖卤代物和高碳醇反应制备。
制法是:先将葡萄糖乙酸化, 然后将其转化为溴代四乙酞葡萄糖, 再在氧化银催化剂存在下与脂肪醇反应, 将烷基接上去, 最后用甲醇钠完成脱乙酞过程得最终产物。
缺点是工艺繁杂,所用催化剂(氧化银)成本过高,使用价值较低。
[9]糖苷转移反应:在酸性催化剂作用下, 首先将起始碳水化合物(主要是葡萄糖)与短链醇(如甲醇、丁醇)进行反应, 生成短链烷基糖苷, 然后再用长链醇来置换, 最后转化制得所需的烷基葡萄糖苷一般为长链。
反应如下图:该合成方法的特点是:产物部分可循环利用,回收率较高, 其工艺日趋成熟, 该技术的突破重点在于如何改善糖昔化反应的选择性及优化工艺参数, 难点在于怎样经济合理地除去产品中的游离醇, 使其含量小于10%。
[10]三.烷基多苷的应用领域一.在洗涤及化妆品中的应用二.在生物化学领域的应用三.在工业中的应用四.在农业领域的应用一.在洗涤及化妆品中的应用传统的洗涤剂是以LAS(直链烷基苯磺酸盐),AEO(脂肪醇聚氧化乙烷醚)或AES(脂肪醇聚环氧乙烷醚硫酸酯钠盐)主要成分,需加入有一定毒性的助溶剂,以改善其溶解性,温和性,对身体有害,而APG具有无毒性,加入APG后不仅保持了制品的性能,而且还提高了其温和性。
即使误入眼,口,亦无毒害。
对头发蛋白质的影响也比AES,AOS(α—烯烃磺酸钠),FAS(脂肪硫醇酸盐)及甜菜碱类。
纯天然原料制成的APG 的独特的优越性能, 完全符合作为化妆品用活性剂的性能要求, 国内外已开始采用APG 作为活性组分制成化妆品, 这类新型化妆品可显示良好的皮肤湿性和皮肤养护性能。
[11]APG是非离子活性剂,。
它兼有非离子与阴离子表面活性剂的许多优点, 不仅表面张力低、活性高、去污力强、泡沫丰富细腻而稳定。
而且在硬水中也能较好的发挥作用。
从下图中可以看出,即使蚯蚓作急性试验甚至于654mg / l 的最高浓度时, 也看不到有效应。
用相同的浓度对燕麦、萝卜、番茄等作植物生长试验, 也无作用, 因此APG 可假定为仅对陆栖( 生) 机体有极低的毒性。
[12]所以相比其他的活性剂,APG有着无法比拟的优势。
在生物化学领域的应用APG 与以前的非离子表面活性剂相比, 具有以下优点: (1)临界胶束浓度高, 可用于透析法除去; 蛋白质变性困难; (2)紫外光穿透性能高, 在膜蛋白的增溶、再构成的生物化学领域一般使用效果好。
对细胞色素C、RNA 聚合酶等物质, 具有使这些蛋白质稳定化的功能。
(3)与生物膜相互作用及其溶血性。
[13]在工业中的应用(1)烷基糖苷有三个游离的羰基,可以发生羰基的各种反应,生成多种有用衍生物。
常见衍生物见下表:[14](2)作为工业乳化剂及食品乳化剂。
APG应用于乳液聚合中,如氯乙烯聚合可得到孔隙率高,松密度大,制模不易裂缝的产品。
APG 还解决了食品乳化剂只有亲油性产品的问题,增加了食品乳化剂的种类。
(3)APG应用于某些塑料制品中可以起到稳定和阻燃的作用。
还可用作破乳剂、分散剂、增稠剂及防尘剂等。
在农业中的应用APG 有很好的湿润和渗透性质, 因为它是非离子表面活性剂,对高浓度电解质不敏感, 并且APG 与聚氧乙烯型非离子表面活性剂不同的是它没有逆相浊点, 因此适合农业应用。
由于延缓药液水分的蒸发,长时间保持农药的水合溶解状态,有助于提高植物叶面对农药的吸收速度和吸收率,APG具有易降解、不污染农作物和土地、吸湿性好等特点, 适宜作农药乳化剂, 可湿性粉剂、杀虫剂、植物生长调节剂,并可调节土壤湿度, 对除草剂、杀虫剂和杀菌剂都有显著的增效作用。
烷基多苷的应用可以避免毒性残留,具有良好的生物降解性。
实验证明:在所有的环境条件下APG都有极好的生物降解性。
在APG 的4 周试验阶段里, 不管是严格密闭瓶试验( OECD301D) , 还是改良筛选法( OECD301E ) 和溶解有机碳( DOC ) 消除试验( OECD301A) , APG 均经受了高的最终降解无论降解极限( ≧60% BOD/ COD ≧60%, ≧70% DOC 除去) ,还是时间窗判据( 在10 天范围之内达到降解过程的降解限度) , 也毫无困难地达到。
因此, 根据这些OECD 判据, APG 可归类为快速降解, 并能在环境中经受快速的最终降解。
[15]四.烷基多苷的发展方向随着资源的紧缺及人类环保意识的加强, 将进一步推动绿色表面活性剂的发展, 从而出现更多性能优良、易生物降解、高效、安全的表面活性剂, 给人们的生活及工业生产带来新的活力。
绿色表面活性剂将成为今后表面活性剂发展的一个重要趋势。
APG是一种非常有前途的, 亟待发展的优良表面活性剂新品种,符合可持续发展原则,而且,制造苷类表面活性剂的原料是各类脂肪醇和淀粉及其水解产物。
我国有丰富的淀粉资源, 所以开发烷基苷类表面活性剂就有了可靠的资源条件。
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