烷基多苷的应用

收稿日期:2003-12-02;修回日期:2004-03-15作者简介:吴建军(1979-),男,湖南新化人,西南石油学院化学化工学院应用化学专业2002级在读硕士研究生,电话:(028)83030540。

烷基多苷的应用吴建军,马喜平,邱海燕(西南石油学院化学化工学院,四川　成都　610500)摘要:简述了烷基多苷对眼睛和皮肤的刺激性、生物降解性、生态毒性、增黏性和抗菌性等。

主要介绍了烷基多苷作为主表面活性剂或助表面活性剂用于化妆品、洗衣剂、餐具洗涤剂、食品、塑料、建材以及农药等产品中,起到协同增效作用以及降低其他表面活性剂的刺激性。

同时指出了烷基多苷还可用于医药及三次采油等领域中。

还可将烷基多苷进行衍生化,从而拓宽其应用领域。

关键词:非离子表面活性剂;烷基多苷;应用中图分类号:T Q42312 文献标识码:A 文章编号:1001-1803(2004)03-0181-03 随着环境保护意识的增强,产品的生物降解性和与环境的相容性成为产品的开发者首先考虑的问题。

作为以天然可再生资源为原料生产的烷基多苷,完全符合上述表面活性剂绿色化学的发展趋势,是一种性能优良的“绿色”表面活性剂。

烷基多苷(APG )是一种由可再生资源(淀粉和油脂或它们的衍生物葡萄糖和脂肪醇)为原料而制得的非离子表面活性剂,是α和β异构体的混合物[1]。

它除了具有传统表面活性剂的优异性能外,还具有许多独特的性能,因而国内外有关专家称它为世界级表面活性剂。

近年来APG 越来越受到人们的重视,成为继S pan 和T ween 之后在表面活性剂领域备受关注的研究课题[2]。

1　烷基多苷的特性APG 的性质随着烷基碳链长度和聚合度的不同差异很大。

一般来讲,具有表面活性的APG,它的烷基碳链大于C 8。

从APG 结构上讲,应属于非离子表面活性剂,但科研工作者对其基本性质和应用性能进行了详细研究后发现,它却兼有非离子和阴离子两类表面活性剂的特性[3],故APG 在安全性和环境相容性方面具有许多卓越的性能。

111　皮肤和眼睛刺激性APG 对皮肤和眼睛的刺激性非常小。

APG 、LAS和AE O 对皮肤的刺激性对比试验表明,APG 对皮肤的刺激性明显低于其他两类。

它作为助表面活性剂与常用表面活性剂混合,能相对降低常用表面活性剂的刺激性。

同时,与醇醚硫酸盐(AES )的对比试验结果表明[4],在pH =1115时,APG 的刺激性仅为AES 刺激性的55%。

而中性的APG 的刺激性仅是AES 刺激性的19%。

可见,APG 属于温和性表面活性剂。

112　生物降解性及生态毒性生物降解性实验表明[5],APG 是易于降解的,降解也是完全的。

用BOD 30/C OD 比值做判断,密闭瓶试验>60%,改进的OEC D 试验>70%,偶联实验>90%,代谢物试验为100%。

APG 对几种有代表性生物的急性和慢性实验结果证实,APG 属于基本无毒或低毒产品,可称为口服低毒表面活性剂[6]。

113　增黏性APG 有一个重要的性质就是它能增加混合表面活性剂体系的黏度,在液体配方中部分取代阴离子表面活性剂可使黏度增加。

资料报道[7],将APG 加入到一些表面活性剂中可大大增加其黏度,尤其是单糖苷的增黏能力与常用增黏剂烷醇酰胺相当。

目前常用的增黏剂烷醇酰胺因被怀疑产生有害物质亚硝胺,在有些国家已被限制或禁止使用。

APG 则可作为无氮增黏剂使用。

114　抗菌性APG 的抗菌性很强,抗菌性研究结果表明,APG具有比AE O 更强的抗菌性,其抗菌性随着分子结构中烷基链的增长而增加。

2　烷基多苷的应用由于APG 是一种新型非离子表面活性剂,在生态安全方面,几乎没有任何其他表面活性剂可与其媲美,而且它具有一系列优异的性能,所以它的应用十分广泛。

自20世纪80年代进入美国、欧洲和日本市场以来,APG 以其优异的性能在日用化工、生物化工和农药增效剂等领域得到了广泛的应用。

・181・第34卷第3期2004年6月 日用化学工业China Surfactant Detergent &C osmetics V o1.34N o.3June 2004211　在日化产品中的应用21111　餐具洗涤剂随着人们生活水平的不断提高,对餐具洗涤剂的要求也由原来单纯的高泡沫、油污存在时好的泡沫稳定性、优良的乳化能力和洗盘数外,也需要考虑餐具洗涤剂对皮肤的刺激性和毒性。

而APG 低的毒性和刺激性,使得它成为配制餐具洗涤剂的理想原料之一。

在欧洲含APG 的餐具洗涤剂已于1989年上市,同年在日本的市场上也出现了含APG 的餐具洗涤剂。

传统的餐具洗涤剂中的主要表面活性剂是3种阴离子表面活性剂,即LAS 、AES 和AS 。

在用它们配制的洗涤剂中还须加入较多的有一定毒性的助溶剂才能改善溶解性和温和性。

而APG 则不同,它能直接使洗涤剂具有良好的温和性和去脂性。

研究表明[6],APG 与这3种表面活性剂混合使用有良好的协同增效作用,这使其成为新一代餐具洗涤剂的基剂。

21112　在洗衣剂中的应用烷基多苷应用于洗衣剂中,有以下优点:(1)它能产生丰富和细腻的泡沫。

由于这些细腻泡沫的存在,减少了衣物特别是精细衣物(如毛和丝制品)在洗衣机中的摩擦,有利于织物的保护。

它的泡沫可通过加入肥皂来调节,以满足用户对泡沫的不同要求。

(2)适合于冷水洗涤。

(3)降低了洗衣剂的刺激性,有利于用手洗涤,保护皮肤。

在液体洗衣剂中,APG 与洗衣剂中常用的表面活性剂有良好的协同增效作用,在保持去污指数的情况下,含APG 配方的总活性物比不含APG 配方的低,而且用了APG 后,改善了液洗的低温和贮藏稳定性,减少了液洗中常加的非活性物(如水助溶剂)的加入量。

由于其相行为,使得它适合配置高浓度液体洗涤剂。

与普通非离子表面活性剂醇醚相比,APG 在液体洗涤剂配置过程中,不存在浊点和凝胶区,有利于液体洗涤剂的配制。

APG 适用于配制含助剂和不含助剂的液体洗涤剂。

酶在液体洗涤剂中的稳定性不如在粉状洗涤剂中高,特别在高活性浓度时稳定性更差。

研究发现,向液体洗涤剂中加入APG 将显著提高酶的稳定性,可减少添加酶的稳定剂,如硼酸盐、磷酸盐及特殊酯等的加入量。

APG 与粉状洗涤剂中常用的表面活性剂有显著的协同增效作用,能增加洗衣粉的去污力。

APG 既可以用于含磷洗衣粉,也可在无磷粉中使用,同时也适用于喷粉或附聚成型工艺。

在喷粉工艺中,在料浆中加入APG 后,可降低料浆的黏度,同时将提高喷粉塔的效率。

21113　化妆品APG 除了自身对人体皮肤和眼睛无刺激性外,还可降低与其复配阴离子表面活性剂的刺激性。

在低刺激性香波和儿童香波的配制中,APG 是必不可少的主要原料。

发用香波产品应用时,头发的干、湿梳理性显得特别重要。

头发分别用APG /AES 和AES 处理后,测量梳理性的结果表明:APG 有改善梳理性的功能。

但它的湿梳理性的影响呈中性(即不改善也不损害)。

此外,APG 对受伤的头发具有保护作用。

用它和AES 的水溶液分别处理被烫过的头发,测定被处理过头发的抗张强度[7],发现用APG 处理过头发的抗张强度损失明显小于用AES 处理过的头发,而且它和AES 的混合物更有利于头发的保护。

APG 除了上述主要的应用范围外,在其他日化产品中也有广泛的应用。

如:把APG 加入肥皂、香皂中,可提高其抗干裂性、湿裂性、起泡性、皮肤的温和性和洗后的皮肤感觉[8]。

用于牙膏后,可改善牙膏的起泡性、口腔刺激性和流变储存稳定性等。

212　在工业产品中的应用21211　食品添加剂毒理检测[4]表明,APG 可以作为食品乳化剂。

在食品制造中可以使油脂与水乳化,有发泡、防糖和脂肪酸聚合作用,并有使食品组分混和均匀和改善食品口味的功能。

如冰淇淋中加入质量分数为011%的APG,能使空气易于渗入形成细密的气孔结构而体积增大,这样形成的冰淇淋坚挺,成型稳定。

21212　塑料、建材助剂文献报道[6],以聚醚多元醇为引发剂生产强抗碱的聚氨酯泡沫时,加入APG 能明显提高终产品的热稳定性和阻燃性。

它作为一种新型乳化剂用于乳液聚合,可得到各种性能优良的制品。

在混凝土中,APG 作为加气剂能满足泡沫丰富、稳定、均匀的要求。

另外,APG 还有许多其他的用途,如可作为破乳剂[9]、分散剂[4,10]、增稠剂[11]及防尘剂[12]等。

21213　生物化工及其他APG 具有蛋白质不易变性、紫外光穿透性能高等特点,因而它用在膜蛋白的增溶、再构成的生物化学领域中的作用效果较好。

同时,APG 还可用于细胞色素C 、RNA 聚合酶、视紫红质和脂肪酸等的精制,使这些蛋白质稳定化[4,11]。

APG 还可用于公共设施清洗领域,在防火剂中作发泡剂,在建筑工业中作加气剂。

加入由胺和阴离子表面活性剂配成的金属清洗剂中,可抑制金属表面的・281・专论与综述 日　用　化　学　工　业 第34卷　氧化,减缓腐蚀。

作为乳化剂可将石蜡乳化[13],使乳化后的石蜡用于涂料、地板、鞋类、皮革和家具的生产过程中。

APG 在某些单体,如烯类不饱和单体乳液聚合过程中,可作为乳化剂或助乳化剂[14]。

它也可用作聚硅氧烷乳胶的乳化剂,用于制备能长期贮存的水溶性聚硅氧烷乳胶和水溶性聚硅氧烷及石蜡乳胶。

213　在农业化学品中的应用APG 作为农药增效剂,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,可调节土壤温度,对除草剂、杀虫剂和杀菌剂有显著的增效作用[6]。

APG 的优良润湿力和渗透力,对于干农药成分配制成水剂农药和农业化学品在植物表面的铺展和吸收都十分有利。

由Henkel 公司生产的在农业化学品中使用的烷基苷系列产品中,由于低刺激性和低毒性,已有3个品种(PG 2067PG 2069PG 2076)通过了美国环境保护署的认可,可作为“非活性成分”应用于农业和农业化学品的配制中。

3　结语由于原料的价格低廉、资源丰富以及与环境良好的相容性,使APG 的研究和应用具有更广阔的前景。

同时,由于APG 分子中葡萄糖环上有游离羟基,可发生羟基的各种反应,从而可以进一步合成许多衍生物[15]。

近年来,APG 的人工合成衍生物的研究趋于活跃,这是值得注意的动向。

尽管APG 产品已经广泛地应用于洗涤剂、化妆品和医药等日用化工品的生产领域,但是把它应用于油田化学领域的相关报道还很少。

目前除了国外已有少量将APG 产品应用于油田[16,17]以外,在国内APG 产品的生产刚刚起步,其应用问题大都处于室内研究阶段,有关该产品在三次采油中的应用还未见公开报道[18],有待开发研究。

总之,APG 作为一种性能优异的绿色表面活性剂,以它广泛的用途和良好的性能必将赢得市场和消费者的青睐,必将拥有更为广阔的工业化前景。