浅谈绿色表面活性剂及其应用

２ 表面活性剂的特征 表面活性剂由于其分子内存在着亲水
性部分和疏水性部分， 因此表面容易吸附； 另外在一定浓度（ 胶粒临界浓度） 以上时， 则 形成称为胶粒的分子团。亲水性、疏水性 两部分之比， 是决定表面活性剂性质的重 要因素， 所以以此作为表面亲水、疏水平 衡［ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ（＝ｌｉｐｏｐｈｉｌｃ）］（缩 写 Ｈ Ｌ Ｂ ） 的数量关系。随着水溶液中的解 离状况， 分为阴离子、阳离子、两性和非离 子性等四种表面活性剂。
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 其它几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
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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高 新 技 术
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、பைடு நூலகம்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。
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。
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。
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
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
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。
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
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
通常是由脂肪醇和磷酸化反应生成， 是一种阴离子表面活性剂。其突出应用有 两个方面， 即用作个人护理用品与合纤油 剂， 单烷磷酸酯， 因其发泡及乳化性能优 异， 而且具有适中的去污力， 安全性及良好 的皮肤亲和性， 可配制用于皮肤和毛发的 洗涤剂， 是洗涤用品理想的天然原料。平 滑性、抗静电作用及乳化性。因此， 是其较 高级的合纤油剂。此外单烷磷酸酯还广泛 用于纺织、皮革、塑料、造纸及化妆品等 工业领域。
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
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。
Ａ Ｐ Ｇ 的两性和阳离子型衍生物相对较 少。Ａ Ｐ Ｇ 可以与丙烯腈反应， 然后通过催 化加氢生成 ３ － 氨基丙基 Ａ Ｐ Ｇ ， 若进一步用 氯乙酸钠或硫酸二甲酯等与其反应， 则可 分别生成两性 Ａ Ｐ Ｇ 衍生物或阳离子型衍 生物。这些衍生物兼具两性和阳离子表面 活性剂的性能及 Ａ Ｐ Ｇ 的特性， 预计具有更 广的用途。
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
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。
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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
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。
表面活性剂一端是非极性的碳氢链（ 烃 基） ， 与水的亲和力极小， 常称疏水基； 另一端 则是极性基团（如— ＯＨ、— ＣＯＯＨ、— ＮＨ２、 — Ｓ Ｏ ３Ｈ 等） ， 与水有很大的亲和力， 故称亲水 基， 总称“双亲分子”（ 亲油亲水分子） 。
３ 绿色表面活性剂 绿色表面活性剂是近年来表面活性剂
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。