第37卷第6期2008年6月
应 用 化 工AppliedChemicalIndustry
Vol.37No.6Jun.2008
专论与综述
烷基糖苷的性能及应用
董万田
1,2
(1.上海发凯化工有限公司,上海 201505;2.中国日用化学工业研究院,山西太原 030001)
摘 要:烷基糖苷作为一种新型绿色表面活性剂,具有表面张力低、去污力强、泡沫丰富细腻且稳定、对皮肤无刺激、无毒、生物降解性能好、对环境无污染等优点,被广泛的应用于日用化学品、纺织印染和农药助剂等领域。目前国内烷基糖苷工业化发展缓慢,因此,加速发展烷基糖苷工业化生产有着广阔的前景。关键词:烷基糖苷;性能;应用
中图分类号:TQ031.2 文献标识码:A 文章编号:1671-3206(2008)06-0683-02
Propertyandapplicationofalkylpolyglycosides
DONGWan-tian
1,2
(1.ShanghaiFineChemicalCo.,Ltd,Shanghai201505,China;
2.ChinaResearchInstituteofDailyChemicalIndustry,Taiyuan030001,China)
Abstract:Asagreensurfaceactivesolvent,APGisprominentatthesurfacetension,decontaminativeca-pacity,foam,decomposabilityandsoon.Itisusedinmanyfields.Forexample,itisusedindailychemis-try,biochemistry,pesticideandsoon.However,theindustrializationofAPGisdevelopingslowlynow.
Therefore,itwillbepromisingtodeveloptheindustrializationofAPGquicklyinthefuture.Keywords:alkylpolyglycoside;performance;application 随着世界范围内石油资源的日益枯竭,以及化学制品对生存环境的破坏日益严重,开发和利用再生资源,合成具有优良生物降解性能的化学品,已经成为全世界关注的焦点。烷基糖苷(APG)是上世纪90年代以来国际上致力开发的一种绿色、温和、无毒的新型非离子表面活性剂。该产品以天然脂肪醇、葡萄糖或淀粉为基本原料,通过催化反应,脱水缩合而成。APG性能优异,表面张力低,去污力强,泡沫丰富、细腻且稳定,对人体皮肤无刺激,能完全生物降解,生产过程亦对环境无污染,兼有非离子与阴离子表面活性剂的许多特性。它与大多数的表面活性剂复配,可增强其它表面活性剂的效能,特别是在生态安全方面有其他活性剂没有的优点,故称之为“绿色表面活性剂”,它将是下一代新型表面活性
[1-3]
剂最有希望的品种之一。
烷基糖苷主要原料葡萄糖由玉米发酵加工而来,我国作为农业大国,有丰富的玉米资源,且质量好、价格低、保证供应。因此,开发生产APG新产品,将对我国农产品的深加工起积极作用。
收稿日期:2008-03-20 修改稿日期:2008-04-06
基金项目:上海市火炬计划(06HJ11029);上海市高新技术成果转化(200707325);上海科技创新基金(0703H1052)作者简介:董万田(1962-),男,山西忻州人,中国日化院副院长、上海发凯化工有限公司总经理,教授级高级工程师,主
、:,ail:wtdong163om
1 烷基糖苷的性能
1.1 物理性状以及溶解性能
APG产品多制成50%～70%的水溶液,纯APG为白色粉末,实际产品为奶油色,淡黄色至琥珀色。它的物理性质与合成时所用烷基碳链、糖的种类以及聚合度等密切相关,其熔点随产品分子中碳链的增长而升高,甚至有的高烷基糖苷还没融化时就开
[4]
始分解了,说明烷基糖苷受热易分解和变色。
APG是吸潮固体,一般溶解于水,较易溶于常用有机溶剂,在酸、碱性溶液中呈现出优良的相容性、稳定性和表面活性,尤其在无机成分较高的活性溶剂中。1.2 生物降解性
能够被微生物降解是防止表面活性剂在环境中累积达到危险浓度的重要消除机制。烷基糖苷是以淀粉及其水解产物与脂肪醇为原料合成的。烷基糖苷在自然界中能够完全被生物降解,不会形成难于生物降解的代谢物,从而避免了对环境造成新的污[5]染。
684
应用化工第37卷
1.3 去污能力
表面活性剂的去污能力是随着离子类型、洗涤条件、污垢类型的变化而变化的。涤/棉上的皮脂污垢对非离子洗涤剂敏感,APG与脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠盐(AES)的去污效果相当,而且优于直链烷基苯磺酸钠(LAS)、AS和SAS。1.4 表面活性脂肪醇烷基碳链提供非极性的亲油基团,因此通常烷基碳链长度大于8个碳的烷基糖苷才具有表面活性和临界胶束浓度(CMC),而且随着烷基碳链的增长,其表面张力明显降低,CMC值也随之降低,
[6-7]
说明其活性显著提高。据文献报道,APG与脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)、LAS进行实验比较,得出十二脂肪醇烷基糖苷具有很好的表面活性。
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
[9-10]
质稳定化的功能。2.3 在农业领域的应用
APG有很好的湿润和渗透性质,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。APG表面活性剂的HLB值可由烷基链的长短和聚糖单元数目进行调节。它还具有可生物降解、不污染农作物和土地、吸湿性好等特点,适宜作农药乳化剂;并可调整土壤湿度,对除草剂、杀虫剂和杀菌剂有显著的增效作用。
3 结束语
APG具有无毒、无刺激、易降解等优良的理化性能,是一种新型的绿色环保型表面活性剂,随着应用研究工作的不断深入和推广,近年来越来越得到业界的推崇。随着石油价格的不断攀升,APG的性价比优势逐步显现出来。国内以中国日化院直接法技术为代表,上海发凯化工有限公司生产的APG产品,已得到了国内多家大中型企业及多家跨国公司的认可并进行批量采购,相信APG将会成为业界推崇的“绿色表面活性剂”主要品种。因此,加速发展烷基糖苷工业化生产有着广阔的发展前景。参考文献:
[1] 杨朕堡,杨锦宗.烷基糖苷———新型世界级表面活性
剂[J].化工进展,1993(1):43-48.
[2] 马烽,王芬,刘先桥,等.新型表面活性剂烷基多苷制
备方法研究进展[J].郑州工业大学学报,1999(2):77-79.
[3] 聂容春,王杰,徐初阳.生物基表面活性剂———烷基糖
苷的发展现状[J].安徽理工大学学报,2006,26(3):66-69.
[4] 王军.烷基多苷及衍生物[M].北京:中国轻工业出版
社,2000.
[5] 秦勇,张高勇.烷基多苷(APG)初级生物降解性的研
究[J].环境科学研究,2003,16(4):28-31.
[6] 于浩.淀粉基表面活性剂的合成及应用[J].淀粉与淀
粉糖,1994(2):13-16.
[7] 邹君,凌秀琴.淀粉基表面活性剂烷基糖苷的合成与
应用[J].广西化纤通讯,2001(2):28-31.
[8] 伍明华,陈焕饮.烷基多苷———一种适用于化妆品的
表面活性剂[J].香料香精化妆品,1996(4):18-20.[9] 孙华林.烷基糖苷开发应用前景广阔[J].化工中间
体,2000,3(4):12-14.
[10]郑艳,蒲晓林,白小东.烷基糖苷发展现状及新进展
[J].日用化学品科学,2006,29(5):4-7.
2 APG的应用
APG本身结合了传统的非离子表面活性剂和
阴离子表面活性剂的功能特征,是具有出色的环境适应性、代表综合良好生态和重要特征性质的新一代表面活性剂。因此,在日用化工、工业助剂和农药等领域具有广泛的应用。2.1 在化妆品及洗涤剂中的应用
APG主要是以淀粉或葡萄糖和脂肪醇等天然可再生物质为原料合成的,所以在皮肤学和毒物学方面有着良好的性能,具有以下特点:①无毒,无刺激作用;②对皮肤、眼睛以及粘膜无刺激;③能够快速生物降解;④有良好的乳化性能;⑤可不完全地除去皮肤上的脂肪膜;⑥不会改变皮肤的pH值;⑦不会引起过敏反应;⑧和阴离子、非离子以及两性离子有良好的配伍性;⑨对阴离子、两性离子有抗刺激效应;⑩有良好的润肤和润湿性。是新型高质量的化
[8]
妆品的原料。
传统的厨房洗涤剂是以LAS、AEO或AES为主要成分,另需加入一定量的助溶剂(常常有刺激性),以改善其溶解性和温和性。APG用于家用洗涤剂、香波、沐浴液等个人护理用品配方中,可大大提高产品对皮肤的温和性。迄今为止用于该类配方的APG主要是C8～14烷基糖苷。上海发凯化工生产的烷基糖苷作为一种新型绿色可完全生物降解的表面活性剂,质量优于市场上提供的两步法产品,更有利于家庭洗涤剂、餐具洗洁精及个人护理用品。它与阴离子表面活性剂复配具有更良好的复配性能,并可在含20%～30%常用无机成分的浓电解质溶液中形成稳定的表面活性剂溶液。2.2 在生物化学领域的应用
APG与传统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;②③,
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应 用 化 工AppliedChemicalIndustry
Vol.37No.6Jun.2008
专论与综述
烷基糖苷的性能及应用
董万田
1,2
(1.上海发凯化工有限公司,上海 201505;2.中国日用化学工业研究院,山西太原 030001)
摘 要:烷基糖苷作为一种新型绿色表面活性剂,具有表面张力低、去污力强、泡沫丰富细腻且稳定、对皮肤无刺激、无毒、生物降解性能好、对环境无污染等优点,被广泛的应用于日用化学品、纺织印染和农药助剂等领域。目前国内烷基糖苷工业化发展缓慢,因此,加速发展烷基糖苷工业化生产有着广阔的前景。关键词:烷基糖苷;性能;应用
中图分类号:TQ031.2 文献标识码:A 文章编号:1671-3206(2008)06-0683-02
Propertyandapplicationofalkylpolyglycosides
DONGWan-tian
1,2
(1.ShanghaiFineChemicalCo.,Ltd,Shanghai201505,China;
2.ChinaResearchInstituteofDailyChemicalIndustry,Taiyuan030001,China)
Abstract:Asagreensurfaceactivesolvent,APGisprominentatthesurfacetension,decontaminativeca-pacity,foam,decomposabilityandsoon.Itisusedinmanyfields.Forexample,itisusedindailychemis-try,biochemistry,pesticideandsoon.However,theindustrializationofAPGisdevelopingslowlynow.
Therefore,itwillbepromisingtodeveloptheindustrializationofAPGquicklyinthefuture.Keywords:alkylpolyglycoside;performance;application 随着世界范围内石油资源的日益枯竭,以及化学制品对生存环境的破坏日益严重,开发和利用再生资源,合成具有优良生物降解性能的化学品,已经成为全世界关注的焦点。烷基糖苷(APG)是上世纪90年代以来国际上致力开发的一种绿色、温和、无毒的新型非离子表面活性剂。该产品以天然脂肪醇、葡萄糖或淀粉为基本原料,通过催化反应,脱水缩合而成。APG性能优异,表面张力低,去污力强,泡沫丰富、细腻且稳定,对人体皮肤无刺激,能完全生物降解,生产过程亦对环境无污染,兼有非离子与阴离子表面活性剂的许多特性。它与大多数的表面活性剂复配,可增强其它表面活性剂的效能,特别是在生态安全方面有其他活性剂没有的优点,故称之为“绿色表面活性剂”,它将是下一代新型表面活性
[1-3]
剂最有希望的品种之一。
烷基糖苷主要原料葡萄糖由玉米发酵加工而来,我国作为农业大国,有丰富的玉米资源,且质量好、价格低、保证供应。因此,开发生产APG新产品,将对我国农产品的深加工起积极作用。
收稿日期:2008-03-20 修改稿日期:2008-04-06
基金项目:上海市火炬计划(06HJ11029);上海市高新技术成果转化(200707325);上海科技创新基金(0703H1052)作者简介:董万田(1962-),男,山西忻州人,中国日化院副院长、上海发凯化工有限公司总经理,教授级高级工程师,主
、:,ail:wtdong163om
1 烷基糖苷的性能
1.1 物理性状以及溶解性能
APG产品多制成50%～70%的水溶液,纯APG为白色粉末,实际产品为奶油色,淡黄色至琥珀色。它的物理性质与合成时所用烷基碳链、糖的种类以及聚合度等密切相关,其熔点随产品分子中碳链的增长而升高,甚至有的高烷基糖苷还没融化时就开
[4]
始分解了,说明烷基糖苷受热易分解和变色。
APG是吸潮固体,一般溶解于水,较易溶于常用有机溶剂,在酸、碱性溶液中呈现出优良的相容性、稳定性和表面活性,尤其在无机成分较高的活性溶剂中。1.2 生物降解性
能够被微生物降解是防止表面活性剂在环境中累积达到危险浓度的重要消除机制。烷基糖苷是以淀粉及其水解产物与脂肪醇为原料合成的。烷基糖苷在自然界中能够完全被生物降解,不会形成难于生物降解的代谢物,从而避免了对环境造成新的污[5]染。
684
应用化工第37卷
1.3 去污能力
表面活性剂的去污能力是随着离子类型、洗涤条件、污垢类型的变化而变化的。涤/棉上的皮脂污垢对非离子洗涤剂敏感,APG与脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠盐(AES)的去污效果相当,而且优于直链烷基苯磺酸钠(LAS)、AS和SAS。1.4 表面活性脂肪醇烷基碳链提供非极性的亲油基团,因此通常烷基碳链长度大于8个碳的烷基糖苷才具有表面活性和临界胶束浓度(CMC),而且随着烷基碳链的增长,其表面张力明显降低,CMC值也随之降低,
[6-7]
说明其活性显著提高。据文献报道,APG与脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)、LAS进行实验比较,得出十二脂肪醇烷基糖苷具有很好的表面活性。
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
[9-10]
质稳定化的功能。2.3 在农业领域的应用
APG有很好的湿润和渗透性质,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。APG表面活性剂的HLB值可由烷基链的长短和聚糖单元数目进行调节。它还具有可生物降解、不污染农作物和土地、吸湿性好等特点,适宜作农药乳化剂;并可调整土壤湿度,对除草剂、杀虫剂和杀菌剂有显著的增效作用。
3 结束语
APG具有无毒、无刺激、易降解等优良的理化性能,是一种新型的绿色环保型表面活性剂,随着应用研究工作的不断深入和推广,近年来越来越得到业界的推崇。随着石油价格的不断攀升,APG的性价比优势逐步显现出来。国内以中国日化院直接法技术为代表,上海发凯化工有限公司生产的APG产品,已得到了国内多家大中型企业及多家跨国公司的认可并进行批量采购,相信APG将会成为业界推崇的“绿色表面活性剂”主要品种。因此,加速发展烷基糖苷工业化生产有着广阔的发展前景。参考文献:
[1] 杨朕堡,杨锦宗.烷基糖苷———新型世界级表面活性
剂[J].化工进展,1993(1):43-48.
[2] 马烽,王芬,刘先桥,等.新型表面活性剂烷基多苷制
备方法研究进展[J].郑州工业大学学报,1999(2):77-79.
[3] 聂容春,王杰,徐初阳.生物基表面活性剂———烷基糖
苷的发展现状[J].安徽理工大学学报,2006,26(3):66-69.
[4] 王军.烷基多苷及衍生物[M].北京:中国轻工业出版
社,2000.
[5] 秦勇,张高勇.烷基多苷(APG)初级生物降解性的研
究[J].环境科学研究,2003,16(4):28-31.
[6] 于浩.淀粉基表面活性剂的合成及应用[J].淀粉与淀
粉糖,1994(2):13-16.
[7] 邹君,凌秀琴.淀粉基表面活性剂烷基糖苷的合成与
应用[J].广西化纤通讯,2001(2):28-31.
[8] 伍明华,陈焕饮.烷基多苷———一种适用于化妆品的
表面活性剂[J].香料香精化妆品,1996(4):18-20.[9] 孙华林.烷基糖苷开发应用前景广阔[J].化工中间
体,2000,3(4):12-14.
[10]郑艳,蒲晓林,白小东.烷基糖苷发展现状及新进展
[J].日用化学品科学,2006,29(5):4-7.
2 APG的应用
APG本身结合了传统的非离子表面活性剂和
阴离子表面活性剂的功能特征,是具有出色的环境适应性、代表综合良好生态和重要特征性质的新一代表面活性剂。因此,在日用化工、工业助剂和农药等领域具有广泛的应用。2.1 在化妆品及洗涤剂中的应用
APG主要是以淀粉或葡萄糖和脂肪醇等天然可再生物质为原料合成的,所以在皮肤学和毒物学方面有着良好的性能,具有以下特点:①无毒,无刺激作用;②对皮肤、眼睛以及粘膜无刺激;③能够快速生物降解;④有良好的乳化性能;⑤可不完全地除去皮肤上的脂肪膜;⑥不会改变皮肤的pH值;⑦不会引起过敏反应;⑧和阴离子、非离子以及两性离子有良好的配伍性;⑨对阴离子、两性离子有抗刺激效应;⑩有良好的润肤和润湿性。是新型高质量的化
[8]
妆品的原料。
传统的厨房洗涤剂是以LAS、AEO或AES为主要成分,另需加入一定量的助溶剂(常常有刺激性),以改善其溶解性和温和性。APG用于家用洗涤剂、香波、沐浴液等个人护理用品配方中,可大大提高产品对皮肤的温和性。迄今为止用于该类配方的APG主要是C8～14烷基糖苷。上海发凯化工生产的烷基糖苷作为一种新型绿色可完全生物降解的表面活性剂,质量优于市场上提供的两步法产品,更有利于家庭洗涤剂、餐具洗洁精及个人护理用品。它与阴离子表面活性剂复配具有更良好的复配性能,并可在含20%～30%常用无机成分的浓电解质溶液中形成稳定的表面活性剂溶液。2.2 在生物化学领域的应用
APG与传统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;②③,