浅谈绿色表面活性剂及其应用

意大利 Ｃｅｓａｌｐｉｎｉａ 化工公司目前已有三
科技资讯 ２００９ ＮＯ．０７
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种 Ａ Ｐ Ｇ 衍生物上市， 即 Ａ Ｐ Ｇ 柠檬酸酯、 Ａ Ｐ Ｇ 碳酸酯、Ａ Ｐ Ｇ 磺基琥珀酸酯的钠盐 （ＡＰＧＳ） 。美国宝洁公司推出了烷基糖苷酰 胺（ Ａ Ｇ Ａ ） 。这类温和型表面活性剂已在家 庭洗涤剂、餐具洗净剂、工业清洗剂、化 妆品、杀虫剂等领域正在获得广泛的应 用。 ３．３ ＡＰＧ 的市场前景。
Ａ Ｐ Ｇ 是一个多官能团化合物， 既可作 为表面活性剂直接使用， 也可利用其糖单 元上的羟基活性进行化学改性， 以改善 Ａ Ｐ Ｇ 的某些性能。近年来国外对 Ａ Ｐ Ｇ 衍 生物的研究十分活跃， Ａ Ｐ Ｇ 衍生物除酯， 醚 或乙氧化物之外， 还可合成离子型的烷基 多苷衍生物。例如： 由烷基链 Ｃ ８ ～Ｃ １ ６ ， 平 均聚合度为 １ ． １ ～１ ． ５ 的烷基多苷可制备一
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高 新 技 术
房菲 房存金 （商丘职业技术学院 ４ ７ ６ １ ０ ０ ）
摘 要： 表面活性剂的优良性质使它在很多领域都有着广泛的用途， 尤其是随着科技的发展， 制备高尖端材料和精细化工领域都需要表面
目前， 全世界 Ａ Ｐ Ｇ 年消耗量在 ５ 万 ｔ 左 右， 主要用于洗涤剂、化装品、公共卫生、 工业清洗和农用品等， 据汉高公司估计， ２ ０ ０ ０ 年欧洲用于洗涤剂、冲洗剂、清洗剂 Ａ Ｐ Ｇ 的需求量可达 ８ 万 ｔ ～１ ０ 万 ｔ。法国的 Ｓ ｐ ｅ ｅ ｉ ｃ 公司也认为， Ａ Ｐ Ｇ 的需求量正在增 长， 并呈供不应求的趋势， 在日本， 其他表 面活性剂市场已呈饱和状态， 而 Ａ Ｐ Ｇ 的需 求量仍在增长。有报道估计， 全球对 Ａ Ｐ Ｇ 的年需求量为 １ ５ 万 ｔ 左右。
Ａ Ｐ Ｇ 的合成主要有两条工艺路线， 一 是直接合成（ 一步法） ， 二是转缩醛化工艺 （ 两步法） 。一步法是采用碳原子数为 ８ ～１ ６
在一定温度和有催化剂条件下与葡萄糖直 接反应生成烷基糖苷。除了常用的催化剂 如硫酸、对甲基苯磺酸外， 具有乳化性能 的酸性催化剂， 如十二烷基本磺酸、十二 烷基磺酸及烷基萘磺酸更有助于糖苷化反 应， 减少聚糖的生成。二步法采用低碳脂 肪醇（ 一般为丁醇） 和葡萄糖在硫酸、对甲 苯磺酸或磺基虎珀酸等酸性催化剂作用 下， 先生成低碳链的烷基糖苷。然后与高 碳链的脂肪醇进行取代反应生成高碳链的 烷基糖苷。一步法相对简单， 但由于高碳 醇与糖的溶解度不好， 所以反应时间长， 同 时需要仔细控制反应条件， 否则极易结焦。 德国的汉高公司、法国的 Ｓ ｅ ｐ ｐ ｉ ｃ 公司和英 国的 Ｉ Ｃ Ｉ 公司都采用此法生产 ＩＰＧ。二步法 的特点是反应条件温和， 反应时间短， 但产 品纯度不如一步法。从规模化生产来考 虑， 由于二部法需要大量正丁醇作为活化 剂， 生产规模不易扩大。国内的厂家普遍 采用二步法且大多为中试规模。金陵石化 研究院与大连理工大学联合研制开发了综 合法生产烷基多苷工艺， 此工艺分为三个 阶段： 转苷化部分、脱醇部分和后处理部 分， 产品质量基本达到了汉高公司同类产 品的水平。该工艺的特点是反应温度低、 速度快、产品丁苷含量低、色泽浅、无气 味， 所用葡萄糖既可用无水糖也可用便宜 的含水糖， 生产成本大大降低。
目前， 国内 Ａ Ｐ Ｇ 的总生产能力为 ５ ０ ０ ０ ｔ ／ ａ ，但装置的年产量都很低， 随着工艺 技术的成熟， 产品质量的不断提高， 产品成 本的不断下降， Ａ Ｐ Ｇ 在中国的应用领域必 将不断发展。
４ 其它ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ种绿色表面活性剂的应用发展 ４ ． １ 茶皂青
是一种五环三萜类皂素， 是从山茶科 植物种子提取的一种糖式化合物。具有三 方面应用： （ １ ） 作洗涤剂： 其具有很强的抗硬 水性能， 以茶皂素配制的洗涤剂， 对丝毛织 物具有保护作用， 用其配制香波， 有松发、 止痒、去头屑等功能。（ ２ ） 作乳化剂， 较传统
参考文献 ［１］ 中 国 期 刊 网 ． ［２］ 化学通报． ２ ０ ０ ２ ， ２ ． ［３］ 日用化学工业， （ ３ １ ～３ ２ ） ． ［４］ 高等学校化学学报， ２ ０ ０ ２ ， １ １ ． ［５］ 肖进新， 赵振国． 表面活性剂应用原理．
２００３． ［６］ 徐燕莉． 表面活性剂的功能． ［７］ 方云． 两性表面活性剂． ［８］ 梁治齐， 宗蕙娟， 李金华． 功能性表面活
１ 表面活性剂概念及应用 表面活性剂是指一类在很低浓度时就
能显著降低水的表面张力的化合物， 它达 到一定浓度后， 可缔合成胶团， 从而具有润 湿或抗粘、乳化或破乳、起泡或消泡以及 增溶、分散、洗涤、防腐、抗静电等一系 列物理化学作用及相应的实际应用， 成为 一类灵活多样、用途广泛的精细化工产 品。表面活性剂主要应用于洗涤、纺织、造 纸、医药等行业， 其他应用几乎可以覆盖 所有的精细化工领域。表面活性剂作为精 细化工领域的支柱产业， 在国民经济中具 有重要的作用， 并且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。
原料， 经化学改性后， 生产各种易于生物降 解且性能优良的新型表面活性剂。如果葡 萄糖苷配基部分的碳链长度足够长， 则它 本身就具有表面活性， 即近年来引起人们 极大兴趣的烷基多糖苷 Ａ Ｐ Ｇ 。
以下着重了解一下 Ａ Ｐ Ｇ 的合成、结构 和性能以及它的应用。
葡萄糖在酸性催化剂作用下， 与短链 醇反应生成短链葡萄糖苷， 最常见的有甲 基葡萄糖苷、羟乙基葡萄糖苷以及丁基葡 萄糖苷等。这些糖苷的疏水链太短， 其本 身不具有表面活性， 但经过酯化、乙氧基 化或季氨化等过程改性后， 即可制成各种 性能的表面活性剂。
工业的发展方向。它具有较高的安全性， 生物降解性， 且性能可靠， 应用广泛等特 点。有逐渐取代传统表面活性剂的趋势。
由于葡萄糖来源于丰富而廉价的淀 粉， 且分子结构中存在多个羟基， 所以葡萄 糖基可作为表面活性剂分子中一个很好的 亲水基团。但葡萄糖易发生氧化还原反 应， 只有与脂肪醇缩合成葡萄糖苷后， 化学 稳定性才大大增强。各种不同碳链长度的 葡萄糖苷又可作为生产表面活性剂的中间
以葡萄糖和长链脂肪醇为主要原料， 经缩合后制得的长链烷基多苷即 Ａ Ｐ Ｇ ， 是 新一代的绿色表面活性剂。 ３ ． １ 烷基多糖苷（ Ａ Ｐ Ｇ ） 的合成
Ａ Ｐ Ｇ 的合成是以 Ｆ ｉ ｓ ｈ ｅ ｒ 合成为基础， 用酸做催化剂， 醇羟基与糖的苷羟基脱水 形成醚键而生成烷基糖苷。无论是以单糖 还是以多聚糖为原料， 最终产物都是有一 定聚合度的晚期多糖苷， 但原料不同， 生产 成本就不同， 一般来说原料成本依次增加 的顺序是： 淀粉 ／ 葡萄糖浆， 水和葡萄糖 ／ 无水葡萄糖， 而工厂设备投资和生产运行 成本则是以上述次序降低的。
活性剂的不断创新和发展， 绿色表面活性剂是近年来表面活性剂工业的发展方向。它具有较高的安全性， 生物降解性， 且性能可靠， 应用
广泛等特点。
关键词： 表面活性剂 绿色表面活性剂 烷基多糖苷（ Ａ Ｐ Ｇ ）
中图分类号： Ｏ ０ ６
文献标识码： Ａ
文章编号： １ ６ ７ ２ － ３ ７ ９ １ （ ２ ０ ０ ９ ） ０ ３ （ ａ ） － ０ ０ ２ ０ － ０ ２
另一种有希望工业合成烷基多苷的新 工艺是酶催化法。该法具有许多人们所希 望的优点： 生产糖苷选择性好、反应条件 温和、收率高、产品纯度高， 具有较大的发 展前途， 但关键是酶的制取。酶催化转糖 苷法是用乳酸酶来催化芳基糖苷与脂肪醇 反应生成烷基多苷。另外也可采用酶催化 直接苷化法， 一步生成 Ａ Ｐ Ｇ 。 ３．２ ＡＰＧ 的衍生物及其应用
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系列的 Ａ Ｐ Ｇ 衍生物： 碳酸酯盐、硫酸酯盐、 磷酸酯盐、磺基琥珀酸酯盐、羟乙基磺酸 盐、季铵盐、乙氧基化合物、环氧烷加成 物、羧基化醚、丁基醚、乙二醇和酯等。
Ａ Ｐ Ｇ 衍生物中最重要的仍然是阴离子 表面活性剂， 它们既改进了原有产品的性 能， 又产生了具有多功能的新产品， 价格也 进一步的降低了。例如： 常用的磺基琥珀 酸单醇醚二钠盐泡沫虽丰富， 但稳定性差。 若用 Ａ Ｐ Ｇ 代替醇醚所得的磺基琥珀酸单 Ａ Ｐ Ｇ 酯二钠既有好的水溶性， 又有良好的 发泡力及泡沫稳定性， 是化妆品及洗涤剂 的理想原料。日本一款化装品的配方中就 包括 １０％ 的 ＡＰＧ－６００、８％ 的十六烷基三甲 基氯化铵、１ ％ 的氯化钠， 其余为去离子水。
性剂， ２ ０ ０ ２ ． ［９］ 精细化工， （ １ ８ ） ．
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品。 ４ 机载 ＬＩＤＡＲ 获取 ＤＥＭ 的优势
许多甲基糖苷衍生物均可被应用在香 波、洗面奶、沐浴液及化妆品的乳液体系 中， 研究结果表明， 这些产物都是温和、低 毒的。甲基糖苷的烷氧基衍生物和甲基糖 苷的脂肪酸酯衍生物目前在化妆品方面已 有很大应用， 前者是一种多功能化妆品原 料， 后者可以用做优良的乳化剂、润滑剂 及增稠剂等。
甲基糖苷与卤代季氨化合物反映得到 的阳离子衍生物比通常结构的阳离子表面 活性剂（ 如长链烷基季氨盐） 更具优点， 刺激 性更小， 价格更低， 而且它还具有多功能 性， 可与阴离子表面活性剂相复配而不产 生沉淀， 在配方中显示出极好的性能 ／ 价 格比。
Ａ Ｐ Ｇ 的非离子衍生物主要为脂肪酸酯、 醚型、环氧乙烷（ＥＯ）／ 环氧丙烷（ＰＯ）加合物 等， 主要用作乳化剂。乙氧基化 Ａ Ｐ Ｇ 不刺 激皮肤和眼睛， 具有好的织物洗涤性及防 腐。Ａ Ｐ Ｇ 的 Ｅ Ｏ ／ Ｐ Ｏ 加合物也是优良的增 稠剂， 但生物降解性不是很好。Ａ Ｐ Ｇ 醚型 衍生物的泡沫低， 可适用低泡洗涤剂的配 制。
的乳化剂， 具有乳化性能好， 乳液粒度小， 分布均匀稳定的优点。（ ３ ） 作发泡剂： 在橡胶 工业、消防上用作发泡剂， 在食品工业可 用作清凉饮料的助泡剂。 ４ ． ２ 单烷磷酸酯