绿色表面活性剂

江西科技师范大学题目绿色表面活性剂的现状及研究进展学科专业化学（师范）姓名蔡美丽学号20110458指导教师范丛斌老师论文完成时间：2014年6月23日绿色表面活性剂的现状及研究进展蔡美丽江西科技师范大学化学化工学院南昌330013摘要：绿色表面活性剂生物降解性好，对皮肤刺激性小，有优良的物化性能，与其他表面活性剂配伍性好，在许多行业和领域有广泛的应用，是很有发展前景的表面活性剂。

本文介绍了几种表面活性剂的性能和应用，并对其进展进行了概述。

关键词：绿色表面活性剂，环境友好，性能Abstract：Green surfactant is easy to be biodegraded, has little irritation to skin, perfect physical chemical properties, and good compatibility with other surfactant, therefore it is widely used in many industries and fields, which is a kind of very promising surfactant. This paper introduces several surfactant performance and application, and reviews its progress.Key Word s: Green surfactant; environmentally friendly;performance引言：表面活性工业是精细化工行业的一个重要分支，其生产过程及应用的绿色化提升至关重要[1]。

表面活性剂在工业生产中起着举足轻重的作用，被人们形象地称为“工业味精”[2]，广泛应用于化妆品、洗涤剂、制药、化工等行业[3]。

目前表面活性剂的合成大多以脂肪酸、脂肪醇和长链烷基苯等石油化工产品为原料[4]，89-96.表面活性剂在生产和使用的过程中队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[5]。

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[6]，开发对人体尽可能无毒无害及对生态环境无污染的绿色表面活性剂势在必行。

“绿色化学”即环境友好化学、环境无害化学与清洁化学，是用化学的技术和方法去减少或消除有害物质的生产和使用。

它的主要特点是：充分利用资源和能源，采用无毒、无害的原料；在无毒、无害的条件下进行反应，以减少向环境排放废物；提高原子的利用率，力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳，实现“零排放”；生产出有利于环境保护和人体健康等的环境友好的产品。

其核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境造成的污染。

自1991年“绿色化学”概念被首次提出以来，迄今已取得了很多重要成果。

特别是近几年来，以此为基础发展起来的环境友好技术和清洁生产技术已成为化学学科最引人瞩目的焦点。

在化学合成或生产工艺中，研究新的技术和方法、探索新的反应条件，尽量减少和消除使用有毒有害物质，已成为世界各国科学家的共识[7]。

在化工产品生产过程中，从工艺源头上就运用环保的理念，推行源消减、进行生产过程的优化集成，实现废物再利用与资源化，从而降低成本与消耗，减少废弃物的排放和毒性，减少产品全生命周期对环境的不良影响。

绿色化工的兴起，使化学工业的环境污染治理从先污染后治理转为从源头上进行根治。

我国表面活性剂的生产和应用发展迅速。

据文献[8-11]报道，2008年～2011年全国表面活性剂年总产量分别为92.4万吨、119.5万吨、127.7万吨和142.4万吨，表面活性剂行业的进一步发展面临安全性瓶颈的制约，尤其是表面活性剂产品的应用领域很多都与人民的日常生活息息相关，要实现行业的可持续发展，不仅要注重产品及生产过程的安全性，还要考虑产品的应用对人体安全及对环境的影响，搞好行业风险管控。

化学工业产品及制造过程的安全性的基础是绿色化学与化工，表面活性剂工业的可持续发展也必须注重绿色化，即以绿色化工来支撑行业的可持续发展。

1 绿色表面活性剂的产生与发展表面活性剂（surfactant）是一类重要的化工材料，具有固定的亲水亲油基团，在溶液表面能定向排列，并能使溶液表面张力显著下降[12]，是既含有亲水基又含有亲油基( 或疏水基) 的两亲分子[13]。

表面活性剂按其在水中是否离解，可分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂。

由于分子结构的特殊性，表面活性剂具有洗涤、润湿或抗黏、乳化或破乳、起泡或消泡、增溶、分散、防腐、抗静电等等的功能，被广泛应用于各行各业。

表面活性剂作为精细化工领域的支柱产业，在国民经济中发挥着重要的作用，其发展水平已被视为各国高新化工技术产业的重要标志，并成为当今世界化学工业激烈竞争的焦点[14]。

离子型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[15]。

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。

与传统的表面活性剂相比，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、增溶型、润湿性、溶解性和稳定性等。

除此之外，每一种表面活性剂都有其特有的性能，因此备受广大科学工作者的亲睐。

2 几类绿色表面活性剂的性能2.1 烷基聚葡萄糖苷（APG）类最早的天然烷基寡聚糖苷存在于植物中[16]。

直到100 多年前，APG才得以人工合成。

在上世纪80 年代中期，由中国日用化学工业研究院和大连理工大学开展的长链（C8 以上）APG 合成技术奠定了我国烷基糖苷的研究基础，填补了APG 的国内生产空白[17]，该技术是以葡萄糖和脂肪醇为原料催化剂作用下二步合成法制得APG，并在广州、湖北等地建立中试生产装置。

天津界面研究所开发了以过量糖与脂肪醇为原料直接合成高纯度APG 的方法，纯度高达85%-90%，但仍未解决工业化问题[18]。

辽宁鞍山化工一厂沿用与德国Henkel 公司相似的合成工艺，取得了进一步的扩试成功。

南京金陵石化研究院有限责任公司研究院精细化工厂已有APG产品面市[19][20]。

目前，国内外关于APG 合成领域的研究十分活跃。

烷基多糖苷（APG）是最典型的低毒、温和型表面活性剂，它已越来越被人们所接受，具有广阔的发展前景。

与传统的表面活性剂相比，虽然其价格偏高，但优良的物化性能使得其应用范围越来越广，产量不断增加。

目前，国内已建成万吨级生产装置[21]。

烷基糖苷（APG）是新一代环保型绿色表面活性剂，由天然或再生资源的原料，属新型的非离子表面活性剂，具有优良的发泡性能、对人体刺激性小、易被生物降解等特点，表面张力低，去污力好，泡沫丰富细腻，配伍性强，与任何类型表面活性剂协同效应明显，具有较强的广谱抗菌活性，产品易于稀释，无浊点、无凝胶现象，使用方便，而且耐强碱、抗盐性强[22]。

烷基糖苷生产所用原料是口服葡萄糖和脂肪醇，此产品由于其无毒、无刺激，将是传统表面活性剂的替代产品，具有广阔的应用前景。

广泛应用于农药中间体、洗涤剂、化妆品、食品、医药、消防、纺织、印染、石油等工业领域。

2.2 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐（AES）脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐（AES）是由高级脂肪醇和环氧乙烷进行加成反应，制得脂肪酸聚氧乙烯醚再经硫酸化而得。

AES是一类重要的阴离子表面活性剂，它具有优良的抗硬水性、发泡性和低温性能，生物降解迅速，对皮肤刺激性小，与酶的配伍性好，而且溶液透明稳定并易于被电解质调节增加粘度[23]，因而被广泛应用于液体洗涤剂、低磷和无磷洗涤剂以及个人保护用品中，也是我国阴离子型绿色表面活性剂的主流产品。

2.3 脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐（AEC）近年来，由联接基团通过化学键将双亲水基与长链的双疏水基团联接而成的双子表面活性剂（gemini surfactant），因其具有较高的表面活性与界面性能及耐温抗盐能力强等特点，而受到国内外学者的广泛关注[24-30]。

脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐（AEC）是一种性能优良的新型绿色表面活性剂，其最显著的特点在于具有优良的化学稳定性和安全性。

国外对脂肪醇醚羧酸盐类表面活性剂研究较多，且有系列化产品批量生产[31]。

AEC的生物降解性好，对皮肤温和，对眼粘膜刺激性小，对酶活性影响小，安全无毒。

此外，其润湿性优良，去污能力超过相应的醇醚化合物。

AES在生产过程中生成致癌物二噁烷，而AEC的生产条件温和，无二噁烷生成，因此AEC 被认为是AES的升级换代产品。

2.4 脂肪酸甲酯磺酸盐（MES）M ES性能温和，对人体的刺激性及毒性低于直链烷基苯磺酸盐。

洗涤性好，在冷水和硬水中都能保持良好的洗涤性能，在硬水中更加显著。

但其颜色深，漂白过程中易水解成洗涤性能差的副产物—二钠盐，在碱性有水条件下热稳定性差，难于配方[32]。

2.5 生物表面活性剂生物表面活性剂(biosurfactant）是微生物在代谢过程中分泌出的具有一定生物活性的次级代谢产物[33]。

与常规表面活性剂相同，生物表面活性剂由亲水基和憎水基两部分组成，但生物表面活性剂比合成表面活性剂更具有潜在的优势：①可生物降解，无毒或低毒，具有良好的环境相容性；②可用工业废物生产，以减少工业三废；③具有更高的起泡性，在某些苛刻条件（如极端温度、PH值、盐浓度）下具有更高的选择性和专一性；④结构多种多样，可适用于特殊领域。

目前生物表面活性剂的应用已经涉及到石油、化工以及环境等众多领域。

最初人们对生物表面活性剂感兴趣，主要是由于其具有高效、低毒、无污染，可替代化学表面活性剂等优点。

近年来研究发现，生物表面活性剂除具有表面活性的功能外，还具有潜在的抗菌活性，包括抗真菌、抗细菌、抗支原体和抗病毒等活性，此外还可用在免疫调节分子、粘合剂、疫苗及基因治疗等方面。

2.6 可降解型表面活性剂可降解型表面活性剂又叫做暂时性表面活性剂或可控半衰期的表面活性剂（surfactants with controlled half-live），其最初的定义是：在完成其应用功能后，通过酸、碱、盐、热或光的作用能分解成非表面活性物质或变成新表面活性化合物的一类表面活性剂。

这类表面活性剂分子极性头部和疏水链之间往往含有稳定性有限的弱键，该弱键的裂解将直接破坏分子的表面活性，也就是通常所说的表面活性剂初级降解。

按可分解官能团的不同一般可将可降解型表面活性剂分为缩醛型和缩酮型两类[34]。

与常规表面活性剂相比，可降解型表面活性剂具有更好的环保性能，这类表面活性剂可以解除一些复杂情况。