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阳离子烷基糖苷在国内的发展现状及应用

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阳离子烷基糖苷在国内的发展现状及应用


一、概述

目前,全球表面活性剂市场主要为石油化工产品,如烷基苯磺酸盐(LAS)、烷基酚醚、合成脂肪醇及其衍生物等。由于石油资源是一次性资源,储量有限,加上地区分布极不平衡,世界各国都在寻找代替石油资源的途径和方法。如美国目前有机化学品10%源于可再生资源,它计划在2020年和2090年分别达到25%和90%。从产品的生物降解性和环境相容性来看,部分石油基表面活性剂的生物降解性差,如支链烷基苯磺酸盐、壬基酚聚氧乙烯醚等,长期使用会对环境造成危害,在发达国际已被禁止使用。而且几种常用的大宗表面活性剂产品,例如十二烷基苯磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、十二烷基硫酸钠等都存在着较为严重的刺激性问题。相对于石油基表面活性剂而言,由可再生资源,如油脂和淀粉等制备的表面活性剂不仅生物降解性好,而且对人体的毒性和刺激性等安全性明显高。

阳离子型烷基多糖苷表面活性剂是以非离子烷基糖苷为基础原料,经过对其活性基团季铵化而制得的一类阳离子型烷基多糖苷表面活性剂。它秉承了原有烷基多糖苷的绿色、天然、低毒、低刺激的性能,同时兼具阳离子表面活性剂的特殊性能,具有如下显著特点:①绿色、天然、低毒、低刺激,易生物降解;②能和阴离子表面活性剂混溶而不沉淀,对阴离子体系有强烈协同增效作用;③具有强力柔软性能和杀菌性能;④临界胶束浓度低,去污能力强。可广泛应用于日用化妆品、纤维加工、皮革化工、食糖精练、医疗和工农业杀菌、有机合成等领域。

二、阳离子烷基糖苷国内外研究开发现状

随着人们生活水平的提高和人类文明的进步,人们对环境的保护和自身的健康越来越重视,尤其在日化用品的消费方面,人们愈来愈趋向于使用那些既不污染环境,又不刺激人体和对人体无副作用的天然绿色化妆品、清洗剂及洗涤剂。对表面活性剂的选取原则逐渐趋向于首先满足保护皮肤、毛发的正常、健康状态,对人体产生尽可能少的毒副作用的前提下,才考虑如何发挥表面活性剂的最佳主功效和辅助功效,因此,向消费者提供安全、温和而又有效的表面活性剂是非常有生命力的工作。

几种常用的大宗表面活性剂产品,例如十二烷基苯磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、十二烷基硫酸钠等都存在着较为严重的刺激性问题,而与少量的温和性、安全性好的APG复配,即可使配方的刺激性至少下降一个等级,如25%的APG与75%的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐复配,可使后者的剌激性降低70%以上。当然,复配体系也有局限性,特别是对目前流行的浓缩型配方,其中使用大量的表面活性剂,此时靠复配不可能从根本上解决温和性问题,只有使用性能温和的主表面活性剂才能从根本上解决问题。那么就需要开发出本身环保、性能良好而又温和的表面活性剂,在生态安全性方面,几乎没有任何其它的表面活性剂可以与含糖苷基的表面活性剂相媲美。它利用自然界可再生天然原料合成糖苷类表面活性剂,无论从资源、环保还是从消费者的消费心理角度考虑,都显示出强大的生命力,而且市场前景可观,投资少、见效快,经济、社会效益高,愈来愈引起人们的重视。

关于烷基多糖苷APG的研究已有100多年的历史,合成工艺相对比较成熟,合成路线主要有:

(1)基团保护法(koenigs-knorr反应):由葡萄糖卤代物和高碳醇反应制备,该合成方法工艺复杂,所用催化剂氧化银价格较贵,在实践过程中无实用价值。

(2)直接苷化法:即将葡萄糖直接与长链脂肪醇进行苷化反应,该合成方法工艺简单,但须严格控制温度、催化剂用量、醇糖比等反应条件,采用共沸脱水和减压脱水方法。

(3)转糖苷法:在酸性催化剂作用下,首先将葡萄糖与短链醇反应,生成短链烷基多糖苷,再用长链醇来置换,转化制得所需的长链烷基葡萄糖苷。

(4)酶催化法:在APG合成工艺中采用酶作催化剂,此方法比化学催化速度快10

7

~10

13

倍,产率可达100%,反应条件温和,且无毒、无腐蚀、无污染,但由于专用酶制取困难,目前尚无法实现工业化生产。

(5)原酯法:以CH

3

NO

2

为介质,HgBr

2

为催化剂,用已合成的全乙酰化糖原乙酸酯与脂肪醇反应。

考虑到实用性和经济因素,真正可用于且实施了工业化生产的只有直接糖苷化法和转糖苷化法,国内生产APG多采用生产过程转糖苷化法,但尚处于中试阶段。转糖苷法虽然生产过程较易控制,但反应过程需提供防爆环境、生产成本较高,所得产品色泽较深、具有强烈的刺激气味、性能不够稳定....


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