烷基多苷复配体系

烷基多苷复配体系 烷基多苷复配体系在餐具洗涤剂中的应用 摘要:随着科学技术的发展和人类生活质量的提高，人们环保和健康意识不断增强，与人们生活息息相关的餐具洗涤剂无论是生产还是使用过程中都涉及到环境友好问题。而餐具洗涤剂主要是由 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面活性剂混合复配而成，这就 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 所使用的表面活性剂安全环保低刺激。烷基多苷具有良好的表面活性、发泡力、去污力强、配伍性能佳、有良好的协同效应、在水中有很强的溶解能力，即使在浓度很高的酸、碱、盐溶液中，其溶解度仍很高，无浊点和胶凝现象，生物降解迅速彻底，无毒、无刺激性等独特性能，完全符合餐具洗涤剂的的发展趋向。本文简要介绍了餐具洗涤剂的发展方向和烷基多苷的优良性能，详细概述了国内外烷基多苷的研究开发情况，总结了国内外烷基多苷的复配研究现状，陈述了餐具洗涤剂配方设计原则及测试方法。 关键词:餐具洗涤剂、烷基多苷、研究开发、复配、配方设计 前言 随着科学技术的发展和人类生活质量的提高，化学工业的发展在造福人类的同时，也给人类居住的环境和人类自身的健康带来了一定危害。近年来，世界环境虽局部有所改善，但整体仍在恶化，发展与环境之间的矛盾愈益尖锐，前景堪忧。因此，服务于环境保护、医疗卫生、文化体育等“以人为本”的化工产业将形成一批新的经济增长点。由于人们环保意识的不断提高，相当一批化工产品不仅将面临生产技术升级，而且要求产品具有较好的环保特征及高技术功能。与人们生活息息相关，渗透到国民经济各个部门的表面活性剂工业，无论是生产还是使用过程中都涉及到环境友好问题。为此，社会可持续发展及其涉及的生态、环境、资源、经济等问题成为国际社会关注的焦点，其地位已被提升到发展战略的高度，“绿色化学”的概念也应运而生。“绿色化学”由美国化学会(ACS)提出，得到世界广泛的响应，现在已经成为各国化学家竞相研究的热点。其核心是从源头上减少和消除化学工业生产对环境的污染。之后得到公众的支持，1993年10月，美国政府颁布文件要求政府部门采购和使用有益环境的产品，然而这种产品的定义以及 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 至今难以确定。总的概念认为，绿色表面活性剂是由天然可再生资源加工而成的对人体刺激小、易生物降解的表面活性剂。洗涤剂属精细化工产品，从属于化工产业，这一领域理应被绿色化学所涵盖。因此，日化行业对洗涤剂的绿色化进程责无旁贷。近年来，绿色洗涤剂正日益受到业界的关注。同其他洗涤剂一样，绿色洗涤剂的配方也是由表面活性剂、助洗剂、添加剂等成分组成的。所不同的是，绿色洗涤剂必须体现出“绿色”来，即必须遵从上述基本原则。 餐具洗涤剂是以表面活性剂为主要活性物，再加入泡沫促进剂、增溶剂、溶剂、香料和防腐剂等，一般为浅黄色或无色略带黏性的透明液体。我国餐具洗涤剂是70年代进入市场的，由于其去污力强、清洁光亮的效果和省时省力等优良的实用性，所以在我国的销售量迅速增长。传统的餐具洗涤剂主要以化学合成表面活性剂直链烷基苯磺酸钠(LAS)为原料，这种表面活性剂对许多污物都具有优良的清洁效果，还具有良好的稳定性，但高浓度使用会使手变得粗糙，且它们大多不易降解或无法降解，对环境造成污染。随着人们环保意识和健康意识的增强，表面活性剂工业的发展，对餐具洗涤剂这一与―一日三餐‖密切相关的产品有了更高的要求和期望，给餐具洗涤剂配方调整确定了发展方向，其配方的研究日渐向 产品的功能性、经济性、及对人体安全性和环境安全性等方面发展。因此，对餐具洗涤剂的表面活性剂进行合理的选择是当务之急。 烷基多苷是国际上自二十世纪八十年代以来致力开发的新型表面活性剂，它是以碳水化合物及其水解产物与天然脂肪醇为原料，在酸的催化下失去一分子水而得到的产物。因为该产物并非一个单纯的化合物，而是糖聚合度不同的烷基糖苷，如烷基单苷、烷基二苷、烷基三苷和烷基多苷的混合物，一般称之为烷基多 [1]苷(AlkylPolyglyeosides,APG) 。烷基多苷典型的分子结构见图1。 图1 APG 的典型分子结构 APG应属于非离子型表面活性剂，但科研工作者对其基本性从结构上讲， 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种表面活性剂 [2][3-7]的特点。烷基多苷与其他表面活性剂相比，具有以下优点: -4(l)能显著降低水的表面张力和界面张力，可以降至2.25×10N/m，据认为这是烃类表面活性剂表面张力的理论极限值; (2)去污力强，尤其在硬水中更突出; (3)在限定的PH值范围内化学性能保持稳定，特别是碱性环境中稳定; (4)复配性能极佳，对绝大多数表面活性剂具有增效作用; (5)泡沫丰富、细腻而稳定，极适合于配制优质餐洗剂; (6)在浓的电解质中仍有较大的溶解度，耐碱性也较其他表面活性剂强得多; (7)与皮肤相容性极好，对皮肤和眼膜刺激性小; (8)生态毒性低，生物降解性好，对环境污染程度低; (9)可由再生资源制备。 因此，APG被誉为新一代世界级表面活性剂。以APG为主表面活性剂配制餐具洗涤剂，能够避免对环境的破坏及对皮肤的刺激性,完全符合餐具洗涤剂的发展趋向。 1 国内外烷基多苷研究概况 1.1 国内外烷基多苷的研究开发情况 烷基多苷作为众所周知的工业化产品，在很长一段时间，它是学术界研究的 [8]热点。早在1893年，德国的E.Fischer首次报道了甲基糖苷的制备技术。直到1934年人们才认识到长链烷基多苷具有表面活性，递交了烷基多昔在洗涤剂中 [9,10]应用的第一份专利申请。由于烷基多昔的合成及在经济上可行的工业性开发需要漫长的历程，因此，大约又过了四五十年之后，之前的研究小组才开始将目 [11]光投向了烷基糖苷的技术开发和生产流程。此后，对APG的大量研究工作开始活跃，每月发表的专利文献达20~30份之多。 国外对烷基多苷发表专利较多的公司主要有Henkel、P&G、Kao、Huls和Seppie。烷基多苷合成技术的研究重点已由两步法转为直接法,并且直接法的技术也已基本成熟。目前Henkel公司是全世界最大的烷基多苷生产商，现有两个工厂生产烷基多昔。1992年该公司在美国俄亥俄州的辛辛那提城建成了第一个大规模生产烷基多苷的工厂，规模为2.5万t/a，并于当年的第三季度开始运转生产，标志着烷基多苷工业化生产的开始。1993年11月在Henkel公司总部所在地—杜塞尔多夫兴建了第二套烷基多苷工厂，规模同样为2.5万t/a，于1995年初建成产。法国Seppic公司是世界上第一个工业化生产CApG的公司，于1978年建8-10 成了1500t/a的生产装置。随着APG市场的扩大，Seppic的生产装置扩建到5000t/a左右，技术路线也由两步法改为直接法，同时也开始生产较长碳链的烷基多苷及烷基多苷与其他表面活性剂的复配物。此外，BASF公司也是生产烷基多苷比较早的公司之一;Kao公司烷基多苷的生产能力为1万t/a;位于意大利米兰的 衍生物的公司，并且CesalpiniaChemieals公司是世界上第一个专门生产烷基多苷 形成了系列产品。 国内对APG的研究始于80年代后期，中国日用化学工业研究所率先在国内进行了两步法生产烷基多苷的研究，并且申请了中国专利，于1992年初通过了轻工部组织的小试技术鉴定。进人90年代后,烷基多苷的研究进人高潮,多个院校 [12-14] 。1991年，由中国日用化学工业研究所承担的―两开始了对烷基多苷的研究 步法制备烷基多昔的研究‖被列人国家―八五‖重点科技攻关项目，经过近5年的扩试和中试研究，该技术于1996年1月通过了由中国轻工总会组织的1000t/a中试技术鉴定，并于1994年和1995年分别在广宁中南精细化工厂和湖北美华化工股份有限公司建成了1000t/a的烷基多苷生产装置,使烷基多苷首次在国内实现 小试技术于1992年通过了工业化。大连理工大学化工学院研究开发的烷基多苷 鉴定,并先后转让给鞍山化工一厂和金陵石化公司研究院,这两个单位利用此技术进行了约500t/a的中试研究。吉林大学化学系研究的烷基多苷项目于1993年通过了小试鉴定，1996年在长春康博精细化工有限公司进行了I000t/a的中试。天津界面与胶体科学研究所采用丁醇、葡萄糖和脂肪醇同时加人法制备烷基多昔，天津市科委于1994年4月对此项目进行了鉴定。 [15]2001年王军研究发现国内已先后建成十多家烷基多苷生产厂(详见表1)，总生产能力约6000t/a。大部分生产厂系几年前兴建，采用两步法技术路线，只有两家采用的是直接法。虽然上述工厂已建成并投人生产，但生产和销售情况并不理想,大部分工厂的开工率比较低，未形成规模生产，目前国内烷基多苷的实际产量大约在1200t/a左右。 表1 国内外烷基多苷生产装置 t/a 公司名称 生产能力 技术路线 500 中国日用化学工艺研究所 直接法 1000 广宁中南精细化工厂 两步法 1000 湖北美华化工股份有限公司 两步法 500 金陵石化研究院 两步法 500 鞍山化工一厂 两步法 1000 长春康博精细化工有限公司 两步法 300 深圳嘉彩精细化工有限公司 两步法 河南群益精细化工有限公司 不详 不详 500 扬子晨州集团有限公司 两步法 1000 河南开普化工股份有限公 直接法 1.2 国内外烷基多苷复配体系的研究情况 国外对表面活性剂基础性能的研究如对表面活性剂复配性能的基础研究,与 [16]助剂复配性能的基础研究等比较深入。Florescu S 等研究发现烷基多苷与阴离子形成的阴离子/非离子二元混合物具有较好的协同作用，提高了润湿、发泡等 [17]性能。Rosen M J 等对Ñ-癸基-β-麦芽糖苷(C10M)，Ñ-癸基-β-葡糖苷(C10G),Ñ-十二烷基-β-麦芽糖苷(C12M)，1:1(摩尔):C10M / C10G的混合物，和2:1(摩尔):C12M /Ñ-十二烷基-β-葡萄糖苷(C12G)与阴离子，阳离子，非离子和两性离子表面活性剂的混合物进行了研究，发现含有非糖苷表面活性剂和葡糖苷/ [18]麦芽糖苷混合物的系统较容易表现出协同作用。Bergstrdmx K等对短链烷基葡糖苷与脂肪醇乙氧基化物或胺衍生物混合的协同作用进行了研究。结果表明协同效应非常明显:可降低表面张力和临界胶束浓度，增加对疏水表面润湿性能。这一发现的相关性的研究表明，短链糖苷可与助剂或湿润剂有效溶解，避免相分离。 国外在这些基础研究的基础上对餐具洗涤剂配方的改进和复配技术投入了很大的研究力度，每年这方面的专利文献都较多，推动了餐具洗涤剂配方技术水 [19]平的提高。如Bozetine I 等用统计 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 软件生成一个中心组合实验设计，制定和完善了烷基多糖苷型餐具洗涤剂的洗涤性能。 [20]国内对餐具洗涤剂复配技术的基础研究逐渐增多。曹玉英等用APG-0810、APG-0814和APG-1214同AES或BS-12进行复配，发现了复配样品的表面张力、 [21]润湿力、乳化力及发泡性能有较大提高。黄菊芳研究了非离子表面活性剂烷基多苷(APG)与离子型表面活性剂AES、LAS混合体系的黏度、泡沫稳定性和去污力的变化规律。得到了APG与AES、LAS之间显著的复配协同作用。结果表 [22]明APG适合作为餐具洗涤剂的主表面活性剂。康鹏等研究了十二烷基多苷( APG) 与脂肪酸甲酯磺酸钠( MES) 的复配体系在 298 K 下的表面化学性质，结果表明，APG/MES 复配体系表面化学性能优于单一体系，且复配体系在胶束的形成、降低表面张力的效率方面存在协同效应，但在降低表面张力的效能方面 [23]不存在协同效应。康鹏等研究了烷基多苷(APG)与脂肪酸甲酯磺酸钠(MES)的复配性能，测定复配体系的表面化学性质、润湿力、泡沫性能，结果表明，烷基多苷与脂肪酸甲酯磺酸钠的复配体系表现出优于单一体系的性能，显示出了良好的协同效应。 相比国外，国内对餐具洗涤剂复配技术的基础研究还相对较少，研究深度和广度还不够。在此方面，我国应借鉴和参考国外的研究经验和成果,发挥自身资源优势,提高餐具洗涤剂的复配技术和质量。 2 餐具洗涤剂配方设计原则及测试方法 餐具洗涤剂产品最终应清晰透明、色泽浅淡，无不愉快气味;粘度适中，泡沫性能良好;对油脂的乳化和分散性能良好，去油污性能强;手感温和不刺激皮肤;低毒、无二次污染,使用安全;符合国家标准GB9985-2000餐洗标准内容中的技术指标。因此，设计餐具洗涤剂的配方结构时应根据洗涤方式、污洉特点、被洗物特点，以及其他功能要求进行设计。具体有以下几点: (1)基本原则:对人体安全无害，对皮肤温和;去油污性能好，发泡性好;洗涤过程中不损伤陶瓷、玻璃、金属等餐具的表面;用于洗涤蔬菜和水果时，无残留物，不影响其外观和原有风味;消毒洗涤剂能有效地杀灭有害菌，而不危害人 的安全;产品长期贮存稳定性好，不发毒变质。 (2)配方结构特点:洗涤剂应制成透明状液体，要设法调配成适当的浓度和粘度;设计配方时，一定要充分考虑表面活性剂的配伍效应,以及各种助剂的协同作用;洗涤剂一般都是碱性，主要为提高去污力和节省活性物，并降低成本，但 pH 不能大于10，应尽量接近中性，以减少对皮肤的刺激性;能够长期保存，无结晶，无沉淀。 对于餐具洗涤剂的性能主要包括以下几方面的测试: (1)去污力的测试:一般是按照国家标准进行洗盘数测试，洗盘数越多产品的去污性能就越好; (2)起泡力的测试:一般采用罗氏泡沫测定仪进行测试，主要是对不同温度下洗涤剂的泡沫高度、稳泡时间等参数的测试; (3)粘度的测试:可用旋转粘度计进行测试; 4)表面张力的测试:可用界面张力仪对洗涤剂进行测试,表面张力是衡量( 洗涤效果的一个比较直观的指标。 3 总结 表面活性剂绿色洗涤剂所选用的表面活性剂应该是无毒和安全的、不含有害成分的、易生物降解的、可再生的绿色表面活性剂。表面活性剂的疏水基有两种来源:一是化石原料，二是天然油脂。只有来自天然油脂的才称得上真正意义上的绿色表面活性剂。不过，受石油资源短缺和价格升高等因素的影响，目前市场上的大部分醇基表面活性剂(如AES、AS、AEC、AE、APG等)都是天然醇制造的。APG是众多表面活性剂中公认的绿色表面活性剂。APG的疏水基来自于油脂，亲水基则来自于淀粉，其整个分子的所有原子均来自于天然的可再生原料，因此当属最绿色的表面活性剂。近年来，APG优点在洗洁精中的应用也得到很好验证，如国产高档洗洁精中就含有APG成分。在手洗餐具洗涤剂中加入适量APG，对皮肤温和，手感舒适，且易漂洗、不留痕迹。 综合各项研究发现，烷基多苷具有表面活性高，起泡稳泡力高，去污性能优良，刺激性弱，对皮肤温和，易生物降解等优良特性，在近几十年内发展迅速。烷基多苷的复配性能好，能与阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、洗涤助剂等都有较好的协同效应，使其应用在餐具洗涤剂中能大大提高餐具洗涤剂的表面活性、去污性能等各项指标，且符合当代对环境保护的要求。烷基糖苷这类表面活性剂具有如此之多的优点使得这类物质具有广阔的应用前景。特别是它符合人们对产品安全性的高要求，已被广泛用于不同领域。我国拥有丰富的淀粉和糖资源，又已有多个大型脂肪醇的生产装置建成，这为APG的生产提供了优越的条件。同时，生产APG所用原料具有可再生性特点，决定了其相关工业具有可持续性。在能源日益枯竭的今天，我们应该不断丰富和扩大APG类表面活性剂产品的种类与它们应用的不同领域。 参考文献 [1]王军,烷基多苷及衍生物,北京:中国轻工业出版社,2001,1 [2]Nickel D, Nitsch C, Kurzendörfer P, et al. 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