新一代绿色表面活性剂

新一代绿色表面活性剂—烷基葡萄糖酰胺

近年来,随着人们环保意识的增强,绿色化学研究愈来愈为人们所重视。在绿色化学的浪潮中,绿色表面活性剂的研究也十分活跃。其中以淀粉和动物油脂为起始原料衍生的一些糖基表面活性剂就是其中的一类,烷基葡萄糖酰胺作为一种新型绿色表面活性剂已经成为行业内研究的热点。

烷基葡萄糖酰胺即N-烷酰基-N-甲基葡萄糖,简称MEGA,是一种非离子表面活性剂,其所用原料均可来自可再生资源,从文献报道来看其生物降解可达98%～99%,性能温和,对环境和生物安全性极高,是一种不可多得的绿色化学品。烷基葡萄糖酰胺的代表产品主要是由月桂酸衍生而来的十二烷基葡萄糖酰胺,按严格的命名应称为N-十二酰基-N-甲基-1-氨基-1-1脱氧-D-葡萄糖醇(N-dode canoyl-N-methyl-1-amino-1-deoxy-D-gluci tol),通用名为N-十二酰基-N-甲基-葡萄糖胺(N-dodecanoyl-N-methyl-glucamine)又称NMGA。对于此类同系物缩写为MEGA-n,n表示包括羰基碳原子在内的烷酰基链长。例如烷酰基链长为C12时此类化合物记为MEGA-12。RobertG.等人对MEGA-12的相平衡和相反应动力学,MEGA-12水体系的相平衡和相反应动力学以及MEGA-12亲水基团的固有亲水性等进行了研究。P&G公司对碳链长度为8～18的N-十二烷酰基-N-烷基葡萄糖胺的不同取代基(甲基?乙基?丙基?丁基?己基?苄基?甲氧基?甲氧丙基?乙氧基等)对其熔点,krafft点,cmc和表面张力的影响进行了研究。

1 烷基葡萄糖酰胺的合成及工艺条件

MEGA-n可以由葡萄糖,烷基胺,氢,甲脂在催化剂的存在下进行制备。下面以N-十二酰基-N-甲基-葡萄糖胺(N-dodecanoyl-N-methyl-glu camine)为例来说明MEGA-n的制备方法。MEGA-12的结构式如下,其合成可分三步进行。

1.1第一步甲胺与葡萄糖的醛基进行加合反应反应式如下:

这部分反应较易进行,在无氧条件下可使产品有较好的色泽,水的存在对这一步反应影响不大,因此可用由谷物淀粉得到的葡萄糖浆代替葡萄糖。理想的加合反应甲胺与葡萄糖的摩尔比大致为1∶1～1∶3,反应试剂在水或羟基溶剂中

的质量分数为10%～80%,通常为40%～50%,反应温度应小于80℃。最常用的溶剂为含有羟基的溶剂,如:甲醇?乙醇?正丙醇?异丙醇?丁醇?乙二醇?丙二醇?甘油等。加氢过程与加合过程中的溶剂应相同。加合过程耗时一般为0 5h～20h,时间长短取决于反应温度的高低,当反应在30℃～60℃之间进行时,一般需耗时

1h～10h,加合反应可在常压下进行,增加压力可以加快反应速度。

1.2 第二步葡萄糖亚胺的加氢反应反应式如下:

一般的加氢反应用催化剂均可用于此反应,较常用的是Raney镍,也可用负载镍,见于报道的较常用的催化剂有Grace chemicla:Raney Nickel 4200?

3000,United CataktstInc:G-49A?G-96B?G-49C等。加氢反应一般在无水的有机溶剂中进行,反应温度一般在40℃～120℃,压力一般在3×105Pa～60×105Pa。反应耗时大约1h～30h。

1.3 葡萄糖甲胺与甲脂进行酰胺化反应

基本反应式如下:

该反应一般是葡萄糖甲胺与月桂酸甲酯在一种含羟基溶剂里用醇钠或醇钾作为催化剂进行反应,反应一般在25℃～130℃下进行,葡萄糖甲胺与月桂酸甲

酯的比值大概为1∶1,反应耗时1h～5h。

单官能团的仲胺与甲脂反应时并不能被碱催化,但是该反应被添加的碱催化,其机理可能是最初的反应在碱催化下先使羟基酰化,生成氨基四羟基酯,迅速重排成五羟基酰胺。该反应的最终产物是五羟基酰胺,其结构已经核磁共振?红外光谱?拉曼光谱鉴定,并进行了单晶X-射线研究。

以上三步反应中前两步反应可以合并为一步,但在第三步反应前必须对中间产物中的胺和水除去,以消除对酰胺化反应的影响。

2 烷基葡萄糖酰胺的相平衡及相反应动力学

RobertG.等人对MEGA-12的相平衡和相反应动力学,MEGA-12水体系的相平衡和相反应动力学以及MEGA-12亲水基团的固有亲水性(intrinsic hydoophicicity)等进行了研究,经过对MEGA-12粉末和单晶的X-ray衍射研究,程序升温粉末X-ray扫描及热力学研究发现MEGA-12表现出一种复合晶体所表现的复杂的同质异像现象,而且它的晶相结构与一般的单官能团的表面活性剂的晶相有所不同,三种不同的同质异相晶体在下面被指定为X1,X2,X3,其中X1和X2已经被制备并分离出来,X1单晶是用丙酮对MEGA-12进行重结晶后得到的正常的晶体,X2的单晶可以从MEGA-12的甲醇-乙腈溶液中蒸发掉溶剂得到,X3的晶体是在冷却热致变的层状液晶时形成的,其中X3已经被X-ray衍射数据证明其确实存在且具有不同于X1和X2的晶相结构,但目前还没有得到它的具体的晶相结构。从MEGA-12的甲醇-水溶液中蒸发掉溶剂,还可以得到MEGA-12的一水合物的晶体,但对它的组成和结构没有进一步的信息,因为有证据表明室温下MEGA-12的溶解平衡时的晶相为X1,一水合物被认为是MEGA-12-水体系的一种亚稳态结构。

X1的晶相结构如图1的透视图所示,它是一种双分子层结构,但它的脂肪链和与其相连的头基同另一个分子是相互交错在一起的,而大多数表面活性剂晶体的双分子层结构中脂肪链与头基是首尾相连的,这种排列形式使得这种晶体结构更加稳固。

X2的晶相结构如图2所示更不平常,基本的结构单元是单分子层的,这在表面活性剂的晶体结构中是相当少见的,这种单分子层的晶体结构中临近的表面活性剂分子头与头尾与尾的相互并联,而且X2中的亲水基团的构型与X1不同,这导致X2中的亲水基团之间的氢键连接发生很大变化,在几乎每个方面X2都是非传统的。

重要的证据表明X1是MEGA-12在室温至94℃之间的平衡液晶相,X2是一种可以在室温下长期存在的亚稳态晶型,但提高温度它不能转变为X1。

DSC(Differential scanning calorimetry)研究表明X2在64℃出现一强烈的吸收峰,紧接着有一个宽的散热峰,在80℃返回基线。X1的特征吸收峰出现在94℃。如果样品在第一次吸热和散热后被冷却,在温度到达94℃之前已经转变为X1,这个结构表明X2对于X1来说是一种不独立的亚稳态结构。X3也是一种亚稳态结构,它甚至比X2更符合动力学规律,在室温下(相关湿度大约为35%)放置1个月～2个月X3就可以转变为X1,如果X3与液态水接触(asinaDITcell),这种转变在几分钟内即可发生。以上的证据表明这三种晶相的自由能以X3>X2>X1减少。

图3是MEGA-12的平衡及非平衡相行为的总结,它说明了MEGA-12的平衡和非平衡相行为极其变化,也说明了它的几种晶相之间的相互转化关系。

3 烷基葡酰胺的表面张力?cmc?泡沫性及洗涤力

MEGA-12的表面张力与APG的表面张力大致相等,如图4所示

(NMGA=MEGA-12)。

在25℃时水溶液的临界胶束浓度,APG为0.025g/L,在cmc时的表面张力为30mN/m。MEGA-12为0.034g/L,在cmc时的表面张力为30.1mN/m。其泡沫力如图5所示,(图5为CAPB?APG?NMGA=MEGA-12的泡沫力的比较。所用仪器为

Ross-Miles泡沫仪)。它的洗涤力总的来说比APG要好一些。

总之,烷基葡酰胺有良好的生物降解性,同时对环境的安全性大为提高,小白

mg/g>2000,性能温和,不伤皮肤,是一种性能优异的绿色鼠的半数致死量为LD

50

表面活性剂。在绿色浪潮席卷全球之时,相信它能赢得市场和消费者的青睐。目前国内外对这类表面活性剂大多还处于研究阶段,有关工业化的报道较少,如能开发出一种高效的专用催化剂来解决葡萄糖亚胺的加氢问题,相信会有良好的工业化前景。

绿色表面活性剂——烷基(聚)葡糖苷缔合结构体系

近年来,“绿色化学”受到人们重视,“绿色表面活性剂”或“环境友好的表面活性剂”已逐渐成为表面活性剂领域的研究热点。烷基(聚)葡糖苷(简称APG或

C i G

j

)系在酸性催化剂存在下,由葡萄糖与脂肪醇进行缩醛化反应制备得到的糖苷

类非离子表面活性剂。研究表明,APG用作表面活性剂具有三大优势:一是性能优异,其溶解性能和相行为等与聚氧乙烯类表面活性剂比较,更不易受温度变化的影响,且对皮肤的刺激性小,适合制作化妆品和洗涤剂等;二是以植物油和淀粉等再生天然资源作原料;三是APG本身无毒,极易生物降解。因而APG被人们视为具有广阔应用前景的绿色表面活性剂,将是LAS?AES等传统表面活性剂的替代产品。

APG的合成具有悠久的历史。1893年,德国的Fisher用甲醇和葡萄糖在盐酸催化下首次合成出甲基葡糖苷;1934年,人们制得长链APG并作为表面活性剂申请了专利,此后很长时间内APG的研究受到冷落,直到20世纪80年代初,人们出于对环境污染及石油短缺的忧虑,期望用新型的表面活性剂取代传统的石油表面活性剂,于是APG重新受到重视。1978年法国Seppic公司率先实现工业化生产,此后德国汉高?巴斯夫?美国罗门哈斯和日本花王等亦相继投产。国内自80年代后期始,中国日化所?金陵石化公司研究院等单位相继开展了APG的合成研究并实现工业化生产。

鉴于APG具有巨大的市场开发潜力,国际上对其研究颇为重视。而我国对APG 的研究起步较晚,在合成方法?产品种类及应用研究方面与国外先进水平相比仍有差距,在基础研究方面差距更大,国际上一些著名学术刊物发表的有关APG的研究文章逐年增多,而在国内这类基础研究工作较少且不够深入。因此综述近年来关于APG基础研究工作的成果,以促进我国基础研究工作的开展,具有极为重要的意义。

1APG在溶液表面的吸附性能

1.1 分子结构式

APG(C

i G

j

)的组成十分复杂,实际上是不同碳链长度(i)及不同葡萄糖单元数

(j)的糖苷的混合物,且有以α-和β-异构体为主的多种立体异构体,其结构式见图1。各种异构体的性质不完全相同,如溶解度?浊点等性质相差较大。

1.2 cmc值

烷基聚葡糖苷以烷基为亲油基,葡糖基为亲水基,呈现出表面活性。Shinoda 等最早报道了烷基葡糖苷及其混合物在其水溶液表面的吸附性能及临界胶束浓

度cmc,求得C

8G

1

?C

10

G

1

和C

12

G

1

的cmc分别为0.025?0.0022和0.00019mol·L-1,从

理论上推得并实验证实1gcmc～i间存在线性关系,混合烷基葡糖苷的cmc与组成它的单个葡糖苷的cmc间亦存在简单函数关系。此后,许多人对烷基葡糖苷的表面吸附进行了研究。综合文献的结果可知,随疏水链碳原子数增多,cmc显著减小,

而吸附分子截面积基本不变,说明吸附分子截面积主要是由葡糖基的大小决定的。另外,α异构体极性头基的截面积较β异构体的小,其cmc值也较小,但两者的饱和吸附量是相同的。

1.3 吸附机理

Persson等对辛基葡糖苷(C

8G

1

)与辛基聚萄糖苷(C

8

G

j

,j=1～7)的表面吸附性

能作了研究并加以比较。研究发现多组分的辛基聚葡糖苷达到真正的吸附平衡所需时间较长(1～24h)(图2),而单组分的辛基葡糖苷在数分钟内即可达吸附平衡。

图2C8G j (j=1—7)的平衡表面张力随时间的变化

(从上至下C8G j浓度依次为:0,0.0092,0.015,0.063,0.33g/L;

实线为据享利扩散定律得到的理论曲线)。

辛基聚葡糖苷在达真正的吸附平衡之前,测得的“cmc值”随平衡时间增长而不断减小,只有达真正的吸附平衡之后,方保持为常数不变(图3)。

测得的cmc值大小顺序为:单组分的C

8G

1

(平衡时间为5min,已达平衡)>多组

分的C

8G

i

(平衡时间为5min,未达平衡)>多组分的C

8

Gi(平衡时间为24h,已达平衡,

图3)。可见多分散性的葡糖苷cmc较小,在水溶液中易于形成胶束,说明不同糖

基聚合度的葡糖苷分子对形成胶束可能存在某种协同作用。实验发现,辛基聚葡糖苷形成的胶束,其组成及大小和形状等会随时间而不断变化,由此人们推测多组分产品在水溶液表面吸附时表面组成也随时间而不断变化。APG在水溶液表面吸附的机理认为是分步进行的:首先是表面活性较强的单葡糖苷分子在数分钟内在表面达吸附平衡,然后各葡糖苷组分在表面按表面活性由大至小顺序依次缓慢吸附,直至平衡。当APG的总浓度较小时,表面上吸附的分子数较少,葡糖苷分子通过扩散到达“空”的表面被吸附,吸附速率取决于分子扩散的速率,因此为扩散控制吸附;当APG的总浓度较大时,表面上已吸附的分子数(主要是单葡糖苷分子)较多,葡糖苷分子继续扩散进入表面区时受到已吸附分子的排斥,葡糖苷分子需要克服这一斥力方可能被吸附,故称为垫垒控制吸附(图2)。

一般认为,由于APG分子中葡糖基上的羟基氢原子与水分子间存在较强的氢键,亲水头形成较强的水化层,温度对APG的cmc影响极小。文献报道无机盐对

C 8G

1

的cmc也只有较小的影响,加入的无机盐对水化层有所压缩,cmc略有减小。

2APG水溶液的相行为

2.1 二元相图

APG水溶液的相行为有如下特点:一是具易变性,当i或j改变时,相行为亦

明显变化;二是出现双液相共存区。C

8G

1

?C

9

G

1

和C

10

G

1

等分别与水构成的二元组分

相图见图4。

由图4可知,C

8G

1

和C

9

G

1

的二元组分相图相似,都含有大片的胶束溶液区,另有

三个液晶区(分别为六角状?立方状和层状)。C

10G

1

的相图与前两者明显不同,在稍

高于cmc浓度时即出现一双液相共存区,其后是胶束溶液区和层状液晶区,而六角状和立方状液晶消失。

用小角X射线衍射(SAXS)等测得在六角?层状和立方液晶相中C

8G

1

分子的截

面积相同,且与上述溶液表面吸附分子的截面积基本相同,说明在不同环境中

APG分子的水化状态及构型可能是相同的。但在下述的H

2OCkOC

2

OC

k

(烷基乙二醇

醚) C

i G

j

微乳液体系中C

i

G

j

分子的截面积偏大。许多学者对胶束溶液的结构和性

质及C

10G

1

H

2

O二元组分相图出现双液相共存区的原因作了研究。最初人们基于

APG分子中亲水的葡萄糖头基体积较大,预测在较宽的APG浓度范围内胶束均为球状结构。然而,Nilsson等由脉冲梯度自旋回波HNMR(PGSE HNMR)测得的胶束溶液中APG的自扩散系数数值,与球状胶束模型不符,而是与棒状胶束模型吻合,这

初步说明胶束是棒状而不是球状。关于C

8G

1

胶束的轴比,不同学者测得的数值不

完全吻合,这可能与实验条件如离子强度?葡糖苷纯度等因素有关。虽然C

8G

1

的

cmc为0.025mol/L,但只有当C

8G

1

的浓度达到0.069mol/L时,方开始形成稳定胶

束(聚集数为5);C

8G

1

的浓度增大时,聚集数也增大,浓度为0.28mol/L时,聚集数

达75。不同学者测得的近cmc处的聚集数不同,其值有21?65和70等,对此尚需深入研究。芘探针荧光法可测定胶束内核的极性,实验表明APG胶束内核的疏水性随APG浓度增加而缓慢增强,表明其组成不断发生变化,达到平衡所需时间较长,这与上述吸附过程相似。实验表明温度对胶束结构及聚集数大小的影响n较小。

Nilsson等还通过PGSE HNMR和TRFQ(时间分辨的荧光悴灭)实验证明在APG 胶束溶液中,APG浓度增大时,胶束间的作用力加强而形成双连续结构。当将具双

连续结构的C

8G

1

?C

9

G

1

或C

10

G

1

浓溶液分别用水稀释时,加入的水进入“水管道”中,

引起界面膜层曲率增大,体系自由能升高,结果使C

8G

1

和C

9

G

1

体系的双连续结构被

破坏,重新形成了棒状胶束结构;而C

10G

1

体系则保持双连续结构不变,将多余的水

挤出,从而形成稀的胶束溶液相和浓的双连续结构相的双液相共存区。双连续结

构胶束溶液的存在也可通过下列事实说明,C

9G

1

胶束溶液能直接转化为双连续结

构的立方状液晶,C

9G

1

分子在两相转变点的变化是连续的,说明胶束溶液,至少在

转变点附近的胶束溶液是双连续结构。

为深入研究C

10G

1

-H

2

O二元组分相图中出现双液相共存区的机理,人们将不同

添加剂加入到双液相共存区中,发现NaCl等无机盐的加入不产生明显影响,进一步证明APG水溶液中盐效应较弱;NaOH的加入则能使双液相共存区转化为单液相

区,推测该转变是由于NaOH与葡糖头基的羟基氢原子作用,部分C

10G

1

中性分子转

变为阴离子所致。为验证该推测,直接加1(mol)%的SDS于双液相区,结果同样使双液相区转化为单液相区。于是得到结论:阴离子表面活性剂能促进双液相向单液相的转变。可能是阴离子表面活性剂进入双连续结构的界面膜后,使界面膜发

生弯曲,破坏了层状结构所致。Nilsson等发现添加C

9G

1

于C

10

G

1

-H

1

O二元组分相

图中的双液相区时,也使双液相消失,形成新的单相胶束溶液,用PGSE HNMR测得

的该单相胶束溶液中C

9G

1

和C

10

G

1

分子的自扩散系数明显不同,说明体系中存在双

连续结构而不是分散的胶束结构。另外,若往C

9G

10

-H

2

O二元组分相图中的单相胶

束溶液区加入壬醇,则转化为了双液相共存区。APG与C

i

Ej及与聚合物间也存在上述类似的作用。上述实验结果不仅表明了单?双液相区通过添加添加剂可相互转化,而且对深刻理解两种相态的结构和性质及界面膜的性质有重要意义。

聚葡糖苷C

12G

1.1

?C

12

G

1..38

?C

12

G

1.6

和C

12

G

1.8

等分别与H

2

O构成的二元组分相图见图

5。

图5 C12G1.1 H2O(a),C12G1.38 H2O(b),C12G1.6 H2O(c),C12G1.8 H2O(d)二元相图Fig.5 Thebinary[temperaturevsconcentration((wt)%)]phasediagramsoftheC12G1.1 H2O

由图5可见在疏水性较强的C

12G

1.1

相图中存在较宽的双液相共存区。随葡糖

基聚合度增大,亲水性增强,双液相共存区逐渐变窄直至消失。该双液相共存区的

结构与上述C

10G

1

-H

2

O二元组分相图中的双液相结构相同。可知单相与双液相共存

区的转变也可从亲水- 疏水平衡的角度得到解释,通过添加亲水或疏水性添加剂

加以改变。另外,四个相图中均存在较大的液晶区,亲水性强的C

12G

1.6

和C

12

G

1.8

先

形成六角状液晶,后转化为层状结构;疏水性强的C

12G

1.1

和C

12

G

1..38

直接形成层状结

构。液晶的这种变化规律与上述单葡糖苷液晶的变化规律是相同的。研究发现辛基葡糖苷(OG)稀的胶束溶液中胶束的大小和形状可通过加入不同量的正己醇而加以调节,业已发现OG 正己醇胶束溶液是测定醇活性的理想介质体系,酶在其中的活性大小与胶束的大小?形状及柔韧性等密切相关,这促使人们对OG 醇 H

2

O 体系进行深入的研究。

2.2 三元相图图

Stradner等研究了H

2O-C

8/10

G

1.5

-正己醇三元体系。在水角附近的部分相图见

图6。

图6表明,若往H

2O-C

8/10

G

1.5

二元组分的胶束溶液中(L

1

)不断加入正己醇,则与

上述往C

9G

1

-H

2

O二元组分的胶束溶液中加入壬醇一样,会析出一新的液相,使双液

相并存(L

1′+L

1

″)。继续添加正己醇,则完全转化为层状液相(L

a

),进而又转变为

海绵状的L

3液晶相,最后液晶结构破坏又析出L

1

′液相与富正己醇的L

2

相共存。

上述相态的变化与C

8E

8

的相似,可解释为:正己醇进入了棒状胶束的界面膜中,使

膜的曲率降低,形成层状膜结构,导致胶束溶液出现两相分离进而形成Lα相;随

膜曲率的进一步减小,又转变为L

3

相;继续加入正己醇,层状膜结构被破坏,析出

水?油两相。上述L

1

胶束溶液相正是测定酶活性的理想介质,因而人们用小角中子散射(SANS)?小角X射线散射(SAXS)?动态和静态光散射(DLS?SLS)等手段对该溶液进行了研究。SANS和SAXS反映的是胶束不同的物理性质,SANS主要提供胶束局部的结构信息,SAXS则提供胶束整体的结构信息。两种散射实验结果表明,在正己醇作用下,胶束沿一维方向生长,胶束长度和平均摩尔质量增大,但横截面大小不变。

2.3 虫状胶束

在醇分子的作用下,APG分子易于形成虫状胶束。Mller等对C

8G

1

正丁醇 H

2

O

三元组分体系的胶束溶液中,正丁醇在胶束中的位置及胶束结构作了研究,得到胶束结构示意图如图7。

图中将胶束分为三部分:从内向外依次是内核?内壳层(亲水亲油界面)和外壳层。正丁醇分子进入内壳层中,压缩APG分子的极性头,使其平均有效截面积减小,导致界面膜的曲率减小,有利于形成虫状胶束。正丁醇在胶束中并非均匀分布,而是主要分布于伸直的中间部分,极少分布于胶束两端。相反,APG因有较大的极

性头和较短的疏水链,而更倾向于分布在胶束两端曲率较大的区域。在APG胶束水溶液中,APG分子在胶束表面并不是均匀分布的,而是分成若干团簇,位于同一团簇内的APG分子排列得较紧密,不同团簇间排列得较疏松(图8),推测醇分子主要进入团簇间的疏松区,使此处膜的曲率变小,从而形成虫状胶束。

3 APG微乳液

微乳液是表面活性剂在溶液中形成的重要分子有序组合体,在日用化工?化妆品?三次采油及药物合成和材料制备等方面有着重要的应用。与其它非离子表面活性剂比较,APG形成的微乳液相态受温度影响较小,加之APG是重要的绿色表面活性剂,因而研究APG形成的微乳液有重要意义。

3.1 微乳液的相行为

APG的三元微乳液体系如H

2OC

k

OC

2

OC

k

(烷基乙二醇醚) C

i

C

1

和四元微乳液体系

如H

2O-环己烷-i-C

8

H

17

OCH

2

CH(OH)CH

2

OH-C

I

G

J

?H

2

O-环己烷-香叶醇

[geraniol,(CH

3)

2

CCHCH

2

CH

2

C(CH

3

)CHCH

2

OH]C

8

G

1

和H

2

O-十二烷-戊醇C

i

Gj等的相行

为及温度?无机盐和其它添加剂等对相行为的影响已有报道。为研究方便起见,在H

2

O(A)?油(B)?表面活性剂(C)和醇(D)四组分微乳体系中,通常规定油的质量分数α=B/(A+B),表面活性剂和醇两组分总的质量分数γ=(C+D)/(A+B+C+D),醇在表面活性剂和醇混合物中质量分数δ=D/(C+D)。在制作相图时,通常将α?γ?δ和T(温度)4个参数中的2个固定,考察另两个参数改变时相态的变化。δ～γ?T～γ相图见图9。

图9 APG微乳液相图

从δ～γ相图可见,若固定α?γ不变,增大δ,在γ较小时,发生

WinsorⅠ—Ⅲ—Ⅱ的转变;在γ较大时,Ⅲ相消失,出现单相微乳液区。

H

2

O-环己烷-香叶醇的相图(图9(a))具有典型性,依其形状通常称为“鱼状”相图。“鱼体”为三相区,“鱼尾”为单相区。“鱼头”上翘,可解释为,因层状界面膜组成是不变的,随γ减小,溶解于油相的醇量相对于体系中醇的总量不断增加,因而为补偿醇在油相的溶解损耗,需加入更多的醇,以得到层状界面膜,致使δ增大。

从实际应用的角度看,人们最感兴趣的是单相微乳液的制备。若固定α=50%,

三相与单相微乳液交点处的γ?δ值(γ

E 及δ

E

)的大小用于评估表面活性剂和醇

形成单相微乳液的效率,其值越小,效率越高。C

12G

1.8

的γ

E

=0.04,C

8

G

1

的γ

E

=0.20,

故C

12G

1.8

的效率比C

8

G

1

的高。一般来说,疏水链越长的表面活性剂,形成单相微乳

液的效率也越高,β异构体较α异构体效率高。此外,油与醇分子的碳链长度应匹配。

3.2 醇对相行为的影响

醇(如geraniol)一方面作为助表面活性剂进入界面层,改变界面膜的构成,使膜的曲率由正(油在表面活性剂的凹面)变负(水在界面层的凹面),促使发生Ⅰ—Ⅲ—Ⅱ的转变;另一方面,醇也作为疏水性助溶剂而溶解于油相中,增加油相

的极性,使C

i G

j

在油相的溶解量增加,同样促进Ⅰ—Ⅲ—Ⅱ的转变。由于C

i

G

j

不溶

于油相,因此选择合适的醇类以提高C

i G

j

的油溶性,对C

i

G

j

微乳液的制备十分关

键。一般C

i G

j

亲水性越强(如C

12

G

1.8

的亲水性比C

12

G

1.6

强),则发生相转变所需的醇

量越多。如果选择极性强的物质作油相如C

k OC

2

OC

k

,也可不加醇类制得各种类型的

微乳液,上述三元微乳液体系即是。

3.3 烷基硫酸盐对相行为的影响

为深刻理解C

i G

j

微乳液的相行为和寻求提高C

i

G

j

形成单相微乳液的效率的途

径,Ryan等考察了阴离子表面活性剂烷基硫酸盐(SDS?SDeS和SOS等)对

H 2O-C

k

OC

2

OC

k

-C

i

G

j

三元微乳液体系相图的影响。该体系中用亲水性强的C

k

OC

2

OC

k

替

代四元微乳液体系中的烷烃和醇,以便消除醇类的存在可能对研究过程产生的干

扰。结果表明,少量烷基硫酸盐的加入(δ=0～3%),即能使C

i G

j

形成单相微乳液的

效率提高(γE减小),并且三相区收缩和向高温区移动(图9(b))。γ

E

的减小可解释为,界面膜间的斥力增强,膜的波动性减弱,膜层间的空间增大所致。三相区的

收缩和移动则是由于阴离子表面活性剂插入胶束界面膜后,引起胶束间斥力增大,胶束稳定性增强所致。

不同链长的烷基硫酸盐对微乳液相图影响的强弱顺序为:C 12G 1～SDS>C 10G 1～SDeS>C 8G 1～SOS 。碳链短的烷基硫酸盐,其cmc 值较大,水溶液中单体烷基硫酸根

浓度较大,对电荷的屏蔽作用较强,使膜间的斥力减弱,烷基硫酸盐的影响作用趋小。

与聚氧乙烯醚类表面活性剂相比,葡糖苷对长链烷烃有较强的乳化性能,且葡糖苷单相微乳液的稳定性受温度和盐类的影响较小。此外,价廉的工业品(如C 12 /14G 1.3)与纯品(如C 10G 1)的乳化性能相近。如果添加阴离子表面活性剂以提高

C i G j 形成单相微乳液的效率,降低成本,加之葡糖苷优异的“绿色表面活性剂”性

质,及选取非毒性醇作助表面活性剂,可望葡糖苷微乳液在制药及化妆品工业得到更广泛的应用。

4 APG 与类脂物的作用

APG 与类脂物发生作用时,APG 分子进入类脂物的超分子结构中,使类脂物的超分子结构崩溃,重新形成APG 与类脂物混合组成的层状或胶束结构。Angelov 等用X 射线衍射法研究了类脂物棕榈酸卵磷脂(DPPC)?二油酰基磷脂酰乙醇胺(DOPE)和甘油 油酸酯(MO)与C 8G 1的作用。不与C 8G 1混合时,三种类脂物充分水化,

分别形成层状(DPPC)?六角状(DOPE)和双连续状(MO)的超分子有序结构。若1mol 类脂物水溶液中分别加入1.55(DOPE)?1.97(DPPC)和0.73(MO)molC 8G 1后,类脂物

的上述各种结构及C 8G 1的胶束结构均消失,代之形成新的层状有序结构。

Kameyama 等考察了卵磷脂EYPC/C 8G 1/H 2O 三元体系的相行为。在一定温度和

浓度范围内,类脂物完全增溶于C 8G 1的胶束中,形成澄清的胶束溶液。由图10可

见40℃时胶束对EYPC 的增溶量最大。

此温度下,溶液中C 8G 1的单体浓度最小,混合胶束中类脂物的C 8G 1分子配位数

最大(3.3)。在胶束区以外,低于40℃时存在单层囊泡相,高于40℃时存在多层囊泡相,两相在40℃时达成平衡。

LAPG 的性能温和,酶在其水溶液中能显示出较强的活性。如C 8 /10G 1.5与类脂

体形成混合胶束后,加入少量正己醇,醇分子进入界面层中,胶束变长,使类脂体的化学环境?分子构型发生改变,易于与脂肪酶接近,使酶的活性增强。若继续加

入过多的正己醇,圆柱状胶束转变为虫状胶束,并形成网状结构,此时酶分子在其中的运动受阻,使其活性降低。APG与类脂体囊泡的作用已有大量报道。

5 应用

目前,APG已广泛用于洗涤?乳化?发泡?分散?增稠?增溶和保湿等功能制品。APG与许多阴离子表面活性剂有相互增效作用,经复配可显著提高其去污力?泡沫力,增加粘度和降低刺激性等。APG水溶液的泡沫有其独特性,如细腻厚实等,尤其短碳链APG在软水中泡沫更佳,适合于配制香波?浴液?餐洗剂及口腔卫生用品等。由于人们对身体健康及环境保护日益关注,因此可以预见,APG在洗涤剂?化妆品?牙膏及其它日用消费品领域的应用会日益广泛。

APG在生物领域,尤其在酶活性的测定?膜蛋白质的增溶和再构成及药物载

体等方面,已显示出其优越的性能。APG属性能温和?非失活的增溶剂,C

8G

1

与具有

荧光特性的类脂体底物作用形成混合胶束后,加入脂肪酶,通过测定荧光强度随时间的变化,可以求得脂肪酶的活性。脂肪酶活性大小与胶束的组成?大小?曲率

及对称性等有很大关系。实验测得在5(wt)% C

8G

1

和0.57%正己醇的混合溶液中,

脂肪酶有较强的活性。

生物膜由球形蛋白和脂质体构成,APG与生物膜的作用可导致溶血现象发生。APG具有低刺激的特点,溶血反应极快,强度很大,预示APG在改变药物动力学和增强经皮吸收方面的重要用途。APG与生物膜的强烈相互作用还关连着更多的生命问题如物质转运?生物能转换?遗传信息传递?激素作用?细胞免疫和识别等。

新型表面活性剂—烷基糖苷的合成、性能及应用

1.前言

烷基糖苷(AlkylPolyglycoside简称APG)是近年来发展起来的一类新型非离子表面活性剂。烷基糖苷具有优良的表面活性和发泡能力,去污力强,配伍性能极佳,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,可广泛用于洗涤乳化?增溶保湿等功能制品的主活性物,在洗涤?食品和化妆品等工业中具有广阔的应用前景,是真正能称得上“世界级”表面活性剂的唯一品种,引起广泛的关注。

烷基糖苷的主要原料是淀粉及其水解产物,淀粉是可以再生的天然资源,其来源丰富?成本低廉。通过淀粉水解产物一葡萄糖与脂肪族醇反应脱水,即得烷基糖苷。

2.烷基糖苷的合成

2.1烷基糖苷的合成方法主要有转糖苷法,直接苷化法,Koenigs-Knorr反应法,酶催化法等。

2.1.1转糖苷法

葡萄糖和丁醇在酸催化下脱水生成丁苷,丁苷与脂肪族醇进行转苷化生成烷基糖苷。反应通式为:

2.1.2直接苷化法

葡萄糖和脂肪族醇在酸催化下直接脱水生成烷基糖苷。

2.1.3Koenigs_Knorr法

葡萄糖经过乙酰化后,在HBr-HAc存在下生成糖苷基溴化物,再用Ag

2

O催化与脂肪醇反应,生成烷基糖苷。

该法因使用价昂的催化剂,以致成本偏高。

2.1.4酶催化法

酶催化法具有选择性好?产品纯度高?收率高的优点,但目前实现工业化生产尚有一定难度。

2.2实验室合成

实验室合成APG一般采用转苷法,直苷法虽然步骤简单,但葡萄糖在弱极性的脂肪族醇中的溶解度小,故反应难以进行;而葡萄糖在强极性的丁醇中溶解度大,第一步脱水生成丁苷后再行转苷化。在第一步丁苷化中,通常采用丁醇过量;在第二步转苷化中,也采用脂肪族醇过量,以利于反应的完全。

合成步骤如下:

将0.01mol对甲基苯磺酸溶于3mol丁醇,然后加入带搅拌?回流?分水装置的三口反应瓶中,搅拌;将1mol葡萄糖与3mol丁醇配成悬浊液,预热后缓慢滴加入瓶中;缓慢升温,维持液温110～120℃,蒸馏除去过量的丁醇和生成的水;将3mol 月桂醇(十二醇)预热后加入反应瓶中,搅拌,进行转苷化;维持液温110～120℃,真空蒸馏除去过量的月桂醇;用碱液调PH=8～9,并进一步精制烷基糖苷,精制过

程中,需采用H

2O

2

漂白反应中生成的有色物质,最后得到十二烷基糖苷。

通过上述方法改用不同的脂肪族醇,则得到烷基碳数不同的烷基糖苷。

采用本法合成的烷基糖苷性能优良?色泽好。

3.烷基糖苷的性能

3.1表面活性

3.1.1表面张力

烷基碳原子数大于C

8

的糖苷均具有优良的表面性。表1列出了十二烷基单葡萄糖苷的表面张力与浓度的关系。

3.1.2临界胶束浓度

表2列出了一些烷基糖苷的临界胶束浓度(CMC)?γ

CMC

及分子截面积(A)的数据。

都减小。所有糖苷的分子截由表2可知,随烷基中碳原子数增加,CMC和γ

CMC

面相似,说明是糖基占据在水表面上。

作者发现烷基糖苷的CMC与烷基碳数(N)之间有良好的线性关系,并可用下式表示。

logCMC(mol·L-1)=2.30-0.5N

3.1.3表面张力与温度的关系

烷基糖苷的表面张力随温度的升高而降低。表3列举了十二烷基葡萄糖单苷在不同温度下的表面张力,作者发现它们具有良好的线性关系,并服从下列方程。

γ(N.m-1)=57.02-0.467t(℃)

3.2起泡力

烷基糖苷具有优良的起泡力?泡沫细腻丰富?厚实而稳定。表4列出若干糖苷的发泡力,并与其他表面活性剂比较。

3.3毒理学性质

实验证明,糖苷基本无毒?无刺激性?生物降解快而彻底(>96%),口服急性毒

>35g/kg,即使这样高的剂量也不能致死,性极低,正十八烷基9聚葡萄糖苷的LD

50

应属于基本无毒。

4.烷基糖苷(APG)的应用

APG除具有传统表面活性剂的优良性能外,还具有无毒?无刺激性?生物降解迅速?彻底等独特的性能而优于原有的任何一类表面活性剂。因此,它受到众多领域的特殊青睐,其应用领域十分广泛。

4.1洗涤剂

4.1.1餐具洗涤剂

传统的厨用洗涤剂是以LAS/AEO为主要成份,由于其溶解性和温和性较差,必须加入较多的有一定毒性的助溶剂烷基氧化胺等用以改善性能,AEO的起泡能力也很差。与AEO不同,APG有良好的溶解性?温和性?起泡力和去脂性,APG与LAS 有优异的协同效应。LAS/APG的泡沫性能和CMC值均优于单一组分,且不随水的硬度而变化,混合物的刺激性几乎与APG相同。APG易漂洗?无斑痕?并有爽快舒适的使用感,正成为新一代餐用洗涤剂的主要成分。

4.1.2工业洗涤剂

APG在浓的强酸?强碱和电解质中,仍有良好的溶解性和相容性,可用于配制工业洗涤剂,清洗汽车?机械?钻井等表面的泥土和油污,且有延缓金属氧化与腐蚀的功能而优于其他表面活性剂,可广泛用于机械?石油?运输?消防?轻工业等领域。

4.2在化妆品中的应用

由于天然原料制成的烷基糖苷具有温和?无毒无刺激?优越的乳化和保湿性?柔软和养护等作用,完全符合现代化妆品的要求,国外都已开始采用APG配制化妆品,这类新产品显示出卓越的养护?保湿?柔软和润滑等作用,深受人们的欢迎。由于APG没有逆相浊点和凝胶现象,溶解性能好,是一类良好的乳化剂。乳液性能稳定,能在较大的温度范围内长期存放,因而扩大了在化妆品中的使用范围,用APG配制的烫发剂能减少头发的损伤,保护头发,延长发型定型时间。

4.3在食品工业中的应用

APG可作为乳化剂?防腐剂?发泡剂?分散剂?润湿剂?增稠剂?消泡剂和破乳

剂等,在食品加工中具有广阔的应用前景。作为食品乳化剂,可使油脂与水乳化分散,使食品各组分混合均匀,改善性能和口味,并兼有防霉?防腐?发泡?消泡?防粘和防脂肟凝聚的多种功能,增加食品的稳定性和存放时间。APG还具有良好的亲水性(HLB10—19)和亲油性(HLB5—9),而增加食品乳化剂的品种。

APG还可在农药?医药?纺织?印染?涂料等多种行业得到广泛的应用。

参考文献:

1.F.A.Hughes and B.W.Lew Physical and Functional propertie sofsome Higher Alkyl Polygluco sides Journal of the Ameri-can Oil Society

47(5),162—167,1970。

2.[日]公开特许,平02.264789

3.ThomasS.Patterso,etal.J.Chem.Soc.1929,300～302

4.KoenigsW.Knorr E.Chemische Berichte1901

5.全易等,精细石油化工,1996,(6),32～34

6.熊伟,新型非离子表面活性剂一烷基糖苷的合成?性能及应用研究,湖南大学硕士学位论文,199

7.1

7.松村秀一,糖质系界面活性剂的制造和功能,表

面,30(12),991—1004,1992

8.木神原敏之,油化学,39(7),451—458,1990

9.闫福成?常友传?李继朝,烷基糖苷表面活性剂及其工业生产,辽宁化

工,(5),3—8,1994

新型非离子表面活性剂烷基糖苷的合成技术

烷基糖苷是由可再生资源淀粉?油脂及其衍生物为基础制得的一种非离子表面活性剂,由于其优良的性能和广泛的应用而被人们誉之为是继LAS?AES?AEO之后一种新型的表面活性剂。烷基糖苷从研究到目前工业化进程,已有一百余年的历史。早在1893年德国E.Fisher首次报道了甲基糖苷的制备技术.然而,直到1934年烷基糖苷作为表面活性剂的潜力才在H.Th.BohareA.GofChemnitz美国专利中得

以体现.1938年Noller和Rochwall采用Fisher法研究了C

6,C

8

,C

9

,C

10

,C

11

,C

12

烷

基糖苷的制备方法和性质,但没有赋予工业化生产。进入80年代,由于人们对环境?对石油资源深感忧虑,同时由于烷基糖苷本身所具有的优良特性,因而对其工业化的研究引起更大的关注。80年代后期由Rohur&Haas公司及Horizon化工公司首先实现了烷基糖苷工业化,Henkel公司也于1992年底投产一家2.5万t/a 的烷基糖苷生产厂,据最近报导,1995年Henkel公司在其基地又建一座年产3万吨的工厂。近十年来,国内对烷基糖苷的研究日趋重视,许多高校和科研院所如大连理工大学,轻工部日用化学工业科学研究所,中科院上海有机化学研究所等都进行了研究,并取得了进展。目前国内正在进行有关烷基糖苷开发和应用工业化的实践。山西日化所已在广西和湖北转让技术,协助建厂。鞍山化工一厂已建成年产500吨的生产装置,并通过了辽宁省省级投产鉴定。

1 合成方法

有关烷基糖苷的制法,很多文献均作了叙述。归纳起来,主要有以下几种。

1.1 基团保护法

该法亦称Koenigs-Knorr反应。反应方程式如下:

该法由于所用催化剂氧化银价格较贵,在实践中无实用价值。

1.2 直接苷化法

该法是人们研究最多的一种烷基糖苷合成法,目前已实现工业化。其反应历程如下:

若制取辛醇糖苷,则在5.332896～5.999508×10-3MPa,90℃条件下反应0.5h,澄清?蒸馏后用NaOH中和,在高真空下将残留醇蒸出,即得所要的糖苷。但该法在生成烷基糖苷的同时,也会发生糖的聚合以及烷基糖苷与糖的聚合副反应,生成含有不止一个糖环的烷基糖苷。

1.3 交换法

又称转糖苷法。由于葡萄糖和十二醇不溶,易分层,而和C

4

以下醇相溶性较

好,故先制得C

4糖苷,再和C

12

H

25

OH交换,即可制得目的糖苷。交换法是一种应用

较好的工业化方法。

1.4 酶催化法

早在1913年Bourquelot即报道了用酶催化法合成烷基糖苷的方法。1984年Mitsuo等又进行了乳糖酶催化转糖苷法合成烷基糖苷的研究,1989年用酶催

化法合成烷基糖苷的方法取得了专利权。在不久的将来,酶催化法可望应用于烷基糖苷的工业合成中。

1.5 原脂法

以CH

3NO

2

为介质,HgBr

2

为催化剂,用已合成的全乙酰化糖原乙酸脂与脂肪醇

反应,可制得烷基糖苷。

1.6 糖的缩酮物的醇解

先由丙酮与葡萄糖生成1,2;5,6-二-O-异亚丙基-α-呋喃糖,然后在酸催化下被脂肪醇醇解,得目的糖苷。反应式如下:

2 讨论

上述合成方法大体可归结为用葡萄糖与脂肪醇在催化剂作用下直接糖苷化的一步法和用长链醇与短链烷基糖苷进行糖苷交换的二步法。一步法常用的催化剂为对甲苯磺酸?琥珀磺酸等。

在生产过程中,产物须先经减压蒸发除去水分,再经中和除去酸性催化剂,然后再减压精馏除去醇,由此而得以精制。也可采用萃取法除去水分和部分醇,再减压除去多余的醇。生产技术的关键是均相酸催化和高真空薄膜蒸发技术。

在烷基糖苷制备过程中,经常出现的问题是由于反应条件控制不当,出现分解?焦化等副反应,导致产品色泽加深,质量降低,甚至伴有不好的气味,大大影响了产品的使用性能。若用此产品配制与人体直接接触的产品如化妆品等,甚至会对人体皮肤产生一定的刺激性。因此,脱色是必不可少的工序。为了改进色泽,

除了改进工艺条件外,常选用H

2O

2

作为漂白剂。

烷基糖苷作为一种新型表面活性剂,随着人们对其应用领域的不断拓宽,对其合成方法的研究也将不断深入。在我国,原料资源十分丰富,对其开发和应用必定会产生良好的经济和社会效益。

https://www.wendangku.net/doc/fa6472636.html,/periodical_jxhg2005z1018.aspx

表面活性剂作业答案

表面活性剂作业题答案 第一章绪论 1.表面活性剂的结构特点及分类方法。 答：表面活性剂的分子结构包括长链疏水基团和亲水性离子基团或极性基团两个部分。 由于它的分子中既有亲油基又有亲水基，所以，也称双亲化合物 表面活性剂一般按离子的类型分类，即表面活性剂溶于水时，凡能离解成离子的叫做离 子型表面活性剂，凡不能离解成离子的叫做非离子型表面活性剂。而离子型表面活性剂按其 在水中生成的表面活性离子种类，又可分为阴离子、阳离子和两性离子表面活性剂三大类。 此外还有一些特殊类型的表面活性剂，如元素表面活性剂、高分子表面活性剂和生物表面活 性剂等。 2.请解释表面张力、表面活性剂、临界胶束浓度、浊点、Krafft点等概念。 表面张力是指垂直通过液体表面上任一单位长度、与液体面相切的，收缩表面的力。 表面活性剂是指在加入很少量时就能显著降低溶液的表面张力，改变体系界面状态，从 而产生润湿、乳化、起泡、增溶等一系列作用，以达到实际应用要求的物质。 表面活性剂在水溶液中形成胶团的最低浓度，称为临界胶团浓度或临界胶束 浓度。 浊点（C. P值）：非离子表面活性剂的溶解度随温度升高而降低，溶液由澄清变混浊时 的温度即浊点。 临界溶解温度（krafft点）：离子型表面活性剂的溶解度随温度的升高而增加，当温度 增加到一定值时，溶液突然由浑浊变澄清，此时所对应的温度成为离子型表面活性剂的临界 溶解温度。 3.表面活性剂有哪些基本作用？请分别作出解释。 1）润湿作用：表面活性剂能够降低气-液和固-液界面张力，使接触角变小，增大液体对固体表面的润湿的这种作用。 2）乳化作用：表面活性剂能使互不相溶的两种液体形成具有一定稳定性的乳状液的这种作用。 3）分散作用：表面活性剂能使固体粒子分割成极细的微粒而分散悬浮在溶液中的这种作用，叫作分散作用。 4）起泡作用：含表面活性剂的水溶液在搅拌时会产生许多气泡，由于气体比液体的密 度小，液体中的气泡会很快上升到液面，形成气泡聚集物（即泡沫），而纯水不会产生 此种现象，表面活性剂的这种作用叫发泡作用。 5）增溶作用：表面活性剂在溶液中形成胶束后，能使不溶或微溶于水的有机化合物溶 解度显著增加的这种作用称作表面活性剂的增溶作用。 6）洗涤去污作用：洗涤去污作用实际上是由于表面活性剂能够吸附在固液界面上，降 低表面张力并在水溶液中形成胶团，从而产生的润湿、渗透、乳化、分散等各种作用的 综合效果。

天然表面活性剂应用

天然表面活性剂应用 天然表面活性剂在生活中，应用非常广泛，是化工生产产品中不可缺少的一部分，在科学领域有十分重要的应用价值。天然表面活性剂是工业生产向前发展的加速剂，有着巨大的商业价值。 天然表面活性剂多来自动植物体,为较复杂的高分子有机物。由于其亲水性强,因而能形成乳浊液。而这类物质多有较高的粘度,有益于乳化稳定性。如卵磷脂、胆甾醇、羊毛脂、茶皂素、蛋白质、皂苷类、糖类及烷基多苷等。此类表面活性剂一般表面张力能力较小,乳化能力也不尽相同。但有的具有较强的表面活性,如茶皂素、烷基多苷等,去污活性强,可直接应用于洗澡用品、洗发制剂。而大多数天然表面活性剂具有优良的乳化性能,且具有其他方面的特性和功能,在医药、食品、化妆品及洗涤用品等方面应用广阔。这类表面活性剂多数无刺激、无毒副作用,安全性能高,易生物降解,配伍性能好。是未来表面活性剂的发展方向,特别是在日化产品中有着广阔的应用前景。 1、卵磷脂 卵磷脂存在于生物细胞中,如动物卵、脑等组织及植物的种子或胚芽中,卵黄磷脂从蛋黄中提取;大豆中含有丰富的卵磷脂。卵磷脂具有乳化、分散、抗氧化等生理活性,是天然优良的表面活性剂,重要的乳化剂。其具有多种功能:①能参与细胞的代谢,活化细胞,有抗衰老功能; ②对细胞有渗透和调节作用,可软化和保护皮肤;③可改善油脂的润湿和辅展性能,多用以调节、护理头发、皮肤化妆品等;④具有良好的成膜性能,可改善洗涤剂对皮肤的脱脂作用;⑤预防和治疗湿疹及多种皮肤病;⑥促进毛发生长,有护发健发作用;⑦具有香料和色素的分散稳定作用;⑧维持制剂乳液的稳定作用。卵磷脂具有双亲结构，即较长的两个酰基在甘油中进行酯结合形成亲油结构，以磷酸基为媒介而结合的季铵基亲水结构。在水中分散的时候，很明显地形成有稳定的二分子膜结构的磷脂质小细胞体(脂肪体)。这种脂肪体可以在医药品方面作药物的载体。因此卵磷脂可广泛应同于护肤护发、浴用及美容化妆品中。需要指出的是：在化妆品工业中卵磷脂作为主表面活性剂使用的例子非常之少。主要原因是磷脂成分的不确定性。天然的卵磷脂源于蛋黄和大豆，其磷脂质组成大不相同，乳化性能等也不相同，乳化剂用量和乳化技术难以掌握。另外的原因是天然卵磷脂中含有不饱

绿色化学催化剂应用

绿色化学催化剂应用 摘要：从有机功能小分子催化、高分子负载催化剂、新型过渡路易酸催化、生物质催化、离子液体和超临界流体为介质的催化来介绍有机合成中的一些绿色反应。 关键字：绿色，有机合成，催化 催化化学 催化化学对人类社会的发展和进步起着深远的影响，80 ％以上的传统化工过程都与催化作用有关。近年来随着人类对能源、环境和健康等问题的普遍关注，催化化学的作用和地位进一步获得了新的评价。因此，适当掌握一些关于催化剂及催化过程的知识是非常必要的。催化化学是一门面向化学类专业大学学生的一门学科。其目的主要是使学生了解催化化学的基础知识以及最新发展动向，通过学习，提高学生对化学和化工领域的环境友好的意识，为今后从事研究和开发打下良好的基础。学科内容主要包括：催化作用基础、催化剂的设计、制备和表征以及各种新兴催化技术在绿色化学、生物医药等领域的应用，如纳米技术、超临界流体技术和相转移催化等。 绿色化学 绿色化学的定义：是在化工产品生产过程中，从工艺源头上就运用环保的理念，推行源消减、进行生产过程的优化集成，废物再利用与资源化，从而降低了成本与消耗，减少废弃物的排放和毒性，减少产品全生命周期对环境的不良影响。绿色化工的兴起，使化学工业环境污染的治理由先污染后治理转向从源头上根治环境污染。 绿色化学被称为环境无害化学（Environmentally Benign Chemistry），由此

发展的技术称环境友好技术或洁净技术：即利用化学原理在化学品的设计、生产和应用中消除或减少那些对人类健康、社区安全和生态环境有毒有害物质的使用和生产，设计研究没有或只有尽可能少的环境负作用，在技术上和经济上可行的产品和化学过程。无论属于哪个学科，面对一项有利于人类社会的发展的新理论，都应该树立正确的态度和观念。所以，首先有必要解释清楚这些技术或科学理念的理论来源及前因后果、带来的益处、发展方向、积极意义、发展前景及发展方式等等。 绿色化学的研究内容及其实现方式 1、绿色化学研究的核心内容 绿色化学研究的核心内容是原子经济性这一概念最早是1991年美国Stanford大学的著名有机化学家Trost(为此他曾获得了1998年度的“总统绿色化学挑战奖”的学术奖)提出的，即原料分子中究竟有百分之几的原子转化成了产物。理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百地转变成产物，不产生副产物或废物，实现废物的“零排放”。他用原子利用率衡量反应的原子经济性，认为高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子，使之结合到目标分子中。绿色化学的原子经济性的反应有两个显著优点：一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地减少了废物的排放。近年来，开发新的原子经济反应已成为绿色化学研究的热点之一。国内外均在开发钛硅分子筛上催化氧化丙烯制环氧丙烷的原子经济新方法。此外，针对钛硅分子筛催化反应体系，开发降低钛硅分子筛合成成本的技术，开发与反应匹配的工艺和反应器仍是今后努力的方向。 BHC工艺是一个典型的原子经济性反应，不但合成简单，原料利用率高，而且无需使用大量溶剂和避免产生大量废物，对环境造成的污染小。Boots工艺肟化法从原料到产物要经过4步反应，每步反应中的底物只有一部分进入产物，所用原料中的原子只有40%进入最后产品中。而BHC工艺只需3步反应即可得到产品布洛芬，其原子经济性达到77%，也就是说新方法可少产废物37%。如果考虑副产物乙酸的回收，BHC 合成布洛芬工艺的原子有效利用率则高达99%。 环氧乙烷的生产，原来是通过氯醇法两步制备，采用银催化剂后，改为乙烯直接氧化成环氧乙烷的原子经济性反应。而合成乙二醇二乙酸酯(EGDA)的经典

天然表面活性剂多来自动植物体

天然表面活性剂应用 姓名:高海宾、学号：092736 摘要：天然表面活性剂在生活中，应用非常广泛，是化工生产产品中不可缺少的一部分，在科学领域有十分重要的应用价值。天然表面活性剂是工业生产向前发展的加速剂，有着巨大的商业价值。 关键字:天然表面活性剂 天然表面活性剂多来自动植物体,为较复杂的高分子有机物。由于其亲水性强,因而能形成乳浊液。而这类物质多有较高的粘度,有益于乳化稳定性。如卵磷脂、胆甾醇、羊毛脂、茶皂素、蛋白质、皂苷类、糖类及烷基多苷等。此类表面活性剂一般表面张力能力较小,乳化能力也不尽相同。但有的具有较强的表面活性,如茶皂素、烷基多苷等,去污活性强,可直接应用于洗澡用品、洗发制剂。而大多数天然表面活性剂具有优良的乳化性能,且具有其他方面的特性和功能,在医药、食品、化妆品及洗涤用品等方面应用广阔。这类表面活性剂多数无刺激、无毒副作用,安全性能高,易生物降解,配伍性能好。是未来表面活性剂的发展方向,特别是在日化产品中有着广阔的应用前景。 1、卵磷脂 卵磷脂存在于生物细胞中,如动物卵、脑等组织及植物的种子或胚芽中,卵黄磷脂从蛋黄中提取;大豆中含有丰富的卵磷脂。卵磷脂具有乳化、分散、抗氧化等生理活性,是天然优良的表面活性剂,重要的乳化剂。其具有多种功能:①能参与细胞的代谢,活化细胞,有抗衰老功能;②对细胞有渗透和调节作用,可软化和保护皮肤;③可改善油脂的润湿和辅展性能,多用以调节、护理头发、皮肤化妆品等;④具有良好的成膜性能,可改善洗涤剂对皮肤的脱脂作用;⑤预防和治疗湿疹及多种皮肤病;⑥促进毛发生长,有护发健发作用;⑦具有香料和色素的分散稳定作用;⑧维持制剂乳液的稳定作用。卵磷脂具有双亲结构，即较长的两个酰基在甘油中进行酯结合形成亲油结构，以磷酸基为媒介而结合的季铵基亲水结构。在水中分散的时候，很明显地形成有稳定的二分子膜结构的磷脂质小细胞体(脂肪体)。这种脂肪体可以在医药品方面作药物的载体。因此卵磷脂可广泛应同于护肤护发、浴用及美容化妆品中。需要指出的是：在化妆品工业中卵磷脂作为主表面活性剂使用的例子非常之少。主要原因是磷脂成分的不确定性。天然的卵磷脂源于蛋黄和大豆，其磷脂质组成大不相同，乳化性能等也不相同，乳化剂用量和乳化技术难以掌握。另外的原因是天然卵磷脂中含有不饱和脂肪酸，存在耐热、耐光、耐酸性差等缺点。但近年开发了一些新的乳化方法和新的使用技术，上述问题逐步被克服。例如加氢的卵磷脂的稳定性比较好，广泛用作保湿剂和乳化剂。随着精制技术的发展，高纯度的卵磷脂已经制备出来。 2、胆甾醇 胆甾醇亦称胆固醇。存在动物大脑及神经组织,及羊毛脂与卵黄中。是一种天然乳化剂。其分子结构的特征,疏水基作用力强,所以适宜于油溶

催化剂与绿色化学

催化剂与绿色化学 张烨 材料化学 2012111

绿色化学又称环境友好化学，它是在化学产品的设计、制造和应用过程中运用一套原理和理论来减少或者消除对有害物质的生产和利用的一门学科。绿色化学工艺的目标是用化学的技术和手段去减少或消除那些对人类健康有害的原料、产物、副产物、溶剂和试剂等的产生或应用。绿色化学的核心是新催化剂和新反应工艺的研究！催化技术是绿色化学工艺研究及应用的重要手段。两者的关系可以说是你中有我，我中有你。绿色化学由美国化学会（ACS）提出，目前得到世界广泛的响应。其核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染；反应物的原子全部转化为期望的最终产物。涉及原子经济性和绿色化学“十二原则”问题。而催化剂在这方面有着难以取代的作用。 绿色催化剂：绿色化学要求化学品的生产最大限度地合理利用资源，最低限度地产生环境污染和最大限度地维护生态平衡。它对化学反应的要求是：采用无毒、无害的原料；在无毒无害及温和的条件下进行；反应必须具有高效的选择性；产品应是环境友好的。这四点要求之中有两点涉及到催化剂，人们将这类催化反应称为绿色催化反应，其使用的催化剂也就称为绿色催化剂。 绿色催化剂的种类及性质：1）固体酸催化剂 2）固体碱催化剂 3）生物催化剂 4）光催化剂 5）电极催化剂 6）膜催化剂 固体酸催化剂：分子筛催化剂，又称沸石分子筛催化剂，指以分子筛为催化剂活性组分或主要活性组分之一的催化剂。分子筛具有离子交换性能、均一的分子大小的孔道、酸催化活性，并有良好的热稳定性和水热稳定性，可制成对许多反应有高活性、高选择性的催化剂。 杂多酸催化剂，由杂原子（如P、Si、Fe、Co 等）和配位原子（即多原子，如Mo、W、V、Nb、T a 等）按一定的结构通过氧原子配位桥联组成的一类含氧多酸或为多氧簇金属配合物，常用HPA 表示。特点有：可通过杂多酸组成原子的改变来调变其酸性和氧化还原性；一些杂多酸化合物表现出准液相行为，因而具有一些独特的性质；结构确定，兼具一般配合物和金属氧化物的主要结构特征，热稳定性较好，且在低温下存在较高活性；它是一种环境友好的催化剂。 固体碱催化剂：一般而言，固体碱可理解为凡能使酸性指示剂改变颜色的固体，或是凡能化学吸附酸性物质的固体；按Br?nsted 和Lewis的酸碱定义，则固体碱是具有接受质子或给出电子对能力的固体。固体碱的特点：固体碱作为催化剂具有高活性、高选择性、反应条件温暖和、产物易于分离、可循环使用等诸多优点。

17种常用表面活性剂

17种常用表面活性剂 月桂基磺化琥珀酸单酯二钠（DLS） 一、英文名：Disodium Monolauryl Sulfosuccinate 二、化学名：月桂基磺化琥珀酸单酯二钠 三、化学结构式: ROCO-CH2-CH(SO3Na)-COONa 四、产品特性 1. 常温下为白色细腻膏体，加热后（>70℃）为透明液体； 2. 泡沫细密丰富；无滑腻感，非常容易冲洗； 3. 去污力强，脱脂力低，属常见的温和性表面活性剂； 4. 能与其它表面活性剂配伍，并降低其刺激性； 5. 耐硬水，生物降解性好，性能价格比高。 五、技术指标： 1.外观（25℃）纯白色细腻膏状体 2.含量（%）：48.0—50.0 3.Na2SO3（%）：≤0.50 4.PH值（1%水溶液）： 5.5—7.0 六、用途与用量： 1.用途：配制温和高粘度高度清洁的洗手膏（液）、泡沫洁面膏、泡沫洁面乳、泡沫剃须膏，也可配制爽洁无滑腻的泡沫沐浴露、珠光香波等。 2.推荐用量：10—60%。 脂肪醇聚氧乙烯醚（3）磺基琥珀酸单酯二钠MES 一、英文名：Disodium Laureth(3) Sulfosuccinate 二、化学名：脂肪醇聚氧乙烯醚（3）磺基琥珀酸单酯二钠 三、化学结构式：RO(CH2CH2O)3COCH2CH(SO3Na)COONa 四、产品特性： 1.具有优良的洗涤、乳化、分散、润湿、增溶性能； 2.刺激性低，且能显著降低其他表面活性剂的刺激性； 3.泡沫丰富细密稳定；性能价格比高； 4.有优良的钙皂分散和抗硬水性能； 5.复配性能好，能与多种表面活性剂和植物提取液（如皂角、首乌）复配，形成十分稳定的体系，创制天然用品； 6.脱脂力低，去污力适中，极易冲洗且无滑腻感。 五、技术指标：

阳离子表面活性剂

https://www.wendangku.net/doc/fa6472636.html, 淮南华俊新材料科技有限公司 https://www.wendangku.net/doc/fa6472636.html, 阳离子表面活性剂主要是含氮的有机胺衍生物，由于其分子中的氮原子含有孤对电子，故能以氢键与酸分子中的氢结合，使氨基带上正电荷。因此，它们在酸性介质中才具有良好的表面活性；而在碱性介质中容易析出而失去表面活性。除含氮阳离子表面活性剂外，还有一小部分含硫、磷、砷等元素的阳离子表面活性剂。 阳离子表面活性剂生产厂家哪家好？淮南华俊新材料科技有限公司来为您解答！ 阳离子表面活性剂在工业上大量使用的历史不长，需求量逐年都在快速增长，但是由于它的主要用途是杀菌剂、纤维柔软剂和抗静电剂等特殊用途，因此与阴离子和非离子表面活性剂相比，使用量相对较少。 我国阳离子表面活性剂的研发和使用起步较晚，但发展速度较快。1981年工业用阳离子表面活性剂品种为18个，占工业用表面活性剂总品种数的13.5%。到1990年便上升为45个，占15.5% ，

https://www.wendangku.net/doc/fa6472636.html, 淮南华俊新材料科技有限公司 https://www.wendangku.net/doc/fa6472636.html, 包括民用品种在内，总计有105个品种。但由于阳离子表面活性剂应用范围窄、使用量较小，因此产量极少，直至2002年年产量仍然仅有几千吨，不足表面活性剂总产量的1%。 阳离子表面活性剂一般都具有良好的乳化、润湿、洗涤、杀菌、柔软、抗静电和抗腐蚀等性能，由于其特殊的性能与应用，具有良好的发展潜力，随着工业用和民用应用范围不断扩大，其品种和需求量都将继续增加。 淮南华俊新材料科技有限公司是安徽省高新技术企业，目前增设上海、广州两家办事处。 是以表面活性剂和聚丙烯酸及丙烯酰胺系列

常用表面活性剂

常用表面活性剂

净洗剂664 性质：黄褐色粘稠液体，具有乳化、润湿、清洗油污等性能，常温、加温条件下均可使用，清洗机器油污效果好，泡沫多。 用途：可代替汽油和柴油清洗金属件，如：钢、铁、铝、铜等，也可用于工序间防锈，并用于电镀、轴承、造纸设备以及毛毯等行业的清洗工序。 用法：可单独使用，使用时视油污轻重程度将上述浓缩体稀释10-30倍使用，如在常温下清洗效果差，可适当加温，清洗效果可明显改善。 注意事项：勿与眼部接触。 包装与贮运：200KG铁桶装，存放于阴凉、干燥处。 椰子油脂肪酸二乙醇酰胺 规格 1：1 型 1：1.5

型 1：2 型 外观：淡黄色粘稠液体淡黄色粘稠液体淡黄色粘稠液体 PH值：≤ 10 ≤10≤1 0 色泽：≤ 400 ≤500≤5 00 总胺价：≤40≤85 ≤135 活性物（%）：≥92≥78 ≥68 有效物（%）：100 100 100 产品特点：1、具有卓越的发泡、稳泡、渗透性能，在洗涤剂和复合皂中广泛作用产品的泡沫改善剂。2、作为油性原料的乳化剂，广泛用于各种化妆品和表面活性剂再制品。3、产品对于阴

离子表面活性剂为主要原料的液体产品，有卓越的增稠作用。4、同时产品具有一定的抗静电调理作用，对皮肤无刺激。 烷基醇酰胺（6502） 烷基醇酰胺（6502）是采用椰子油或棕榈仁油和二乙醇胺缩合反应而成的温和非离子表面活性剂。产品具有增泡、稳泡、增稠、去污、乳化、缓蚀、渗透等多种性能，特别是与阴离子表面活性剂复配时，具有良好的协同效应，主要用作净洗剂、乳化剂、稳泡剂。一般用于洗洁精。 产品标准： 酰胺含量：≥78 胺值：≤90 PH值：9.0-11.0 色泽：≤500 外观：淡黄色粘稠液体 新型烷基醇酰胺 主要技术指标： 规格 1：1型 1：

表面活性剂洗涤剂的成分及性能

表面活性剂洗涤剂的成分及性能 表面活性剂洗涤剂又称水剂清洗剂，一般是由表面活性剂、洗涤助剂和添加剂组成的； 一、表面活性剂 1．主要表面活性剂品种 表面活性剂是水剂清洗剂中的主要成分，通常使用的主要有以下品种。 (阴离子表面活性剂目前洗涤剂中仍大量使用阴离子表面活性剂，而非离子表面活性剂的用量正在日益增加，阳离子和两性离子表面活性剂则使用量较少。这主要是由表面活性剂的性能和经济成本决定的 最早使用的阴离子表面活性剂是肥皂，曲于它对硬水比较敏感，生成的钙、镁皂会沉积在织物和洗涤用具的器壁上影响清洗效果，因此已被其他表面活性剂所取代。目前肥皂主要在粉状洗涤剂做泡抹调节剂使用，由于它易于与碱土金属离子结合，所以在与其他表面活性剂结合使用时，可起到“牺牲剂”作用，以保证其他表面活性剂作用充分发挥。 直链烷基苯磺酸钠盐(LAS) 由于有良好的水溶性，较好的去污和泡沫性，比四聚丙烯烷基苯磺酸盐(ABS)的生物降解性好，而且价格较低，所以是目前洗涤剂配方中使用最多的阴离子表面活性剂。 其他一些常用的阴离子表面活性剂有仲烷基磺酸盐(SAS)、α—烯烃磺酸盐(AOS)、醇硫酸盐(FAS)、—磺基脂肪酸酯盐(MES)、脂肪酸聚氧乙烯醚硫酸盐(AES)，虽然可以渭单独作为洗涤剂主成分，但通常是与直链烷基苯磺酸盐配合使用。 其中仲烷基磺酸盐(SAS)水溶性比LAS好，不会水解广陛能稳定，常用于配制液体浙溜α—烯烃磺酸盐(AOS)抗硬水性、泡沫性、去污性好，对皮肤刺激性低牛因此多用于皮肤清洁剂。其中尤以含碳原子数在14～18的α—烯烃磺酸盐性能最好。 脂肪醇硫酸盐(FAS)是重垢洗涤剂中常用的阴离子表面活性剂，有去污力强的优点厂它的缺点是对硬水比较敏感，因此使用的配方中必须加螯合剂。 d—磺基脂肪酸酯盐(MES)是以油脂等天然原料制成的，生物降解性好，对人体安全，是近年来开发的新品种，随着人们对保护环境的重视，它日益受到人们的重视二MES是一种对硬水敏感性低、钙皂分散力好，洗涤性能优良的新品种，缺点是会水解，使用时要加入适当稳定剂。 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(AES)，兼有阴离子非离子表面活性剂的特点，在硬水中仍有较好的去污力，形成的泡沫稳定，在液体状态下有较高稳定性，因此广泛用于配制各种液体洗涤剂。 (2)非离子表面活性剂洗涤剂中使用最多的非离子表面活性剂是脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)。它在较低浓度下就有良好的去污能力和对污垢的分散力，而且抗硬水性能好，具有独特的抗污垢再沉积作用。 过去常使用的烷基酚聚氧乙烯醚(APEO)虽然与脂肪醇，聚氧乙烯醚有类似的性能，但由于其生物降解性能差，目前在洗涤剂中用量正在减少。 烷醇酰胺配制的洗涤剂有丰富而稳定的泡沫，而且与其他表面活性剂有良好协同作、用，有利改进洗涤剂在低浓度和低温下的去污力，因此常做洗涤剂的配伍成分。 氧化胺水溶性好，与LAS配伍好，对皮肤刺激性低，有良好的泡沫稳定作用。缺点是热稳定性差，价格高，目前多用于配制液体洗涤剂。 两性离子表面活性剂虽然有良好的去污能力，但由于价格较高，目前只在个人卫生用品和特殊用途洗涤剂中有少量使用。阳离子表面活性剂去污性较差但柔软、杀菌、抗静电性能优良，因此把阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂配合可制成兼有洗涤功能与柔软、消毒

《日用化学品制造原理与技术》第一章思考题

《日用化学品制造原理与技术》第一章思考题 1.什么是表面活性物质?什么是表面活性剂？ 答：表面活性物质：具有能使溶剂表面张力降低的性质的物质。 表面活性剂：凡是能够使体系的表面状态发生明显变化的物质都称为表面活性剂。 2.什么是表面张力？它的单位如何表示？液体的表面张力是怎样产生的？ 答：表面张力是指作用于液体表面单位长度上使表面收缩的力。 单位：mN/m 产生原因：由于液体分子之间的引力大于液体分子与表面外分子的引力，而造成的分子聚拢效应。 3.什么是cmc？为什么说cmc是表面活性剂的一个重要特性值？ 答：Cmc：临界胶束浓度是表面活性剂的一个重要参数，它是指表面活性剂分子或离子在溶液中开始形成胶束的最低浓度。 达到cmc后即有胶束形成，胶束中的表面活性剂分子可随时补充表面分子膜中分子的损失，从而使表面活性得以充分发挥。 4.什么是Krafft点？ 答：在较低温度下，表面活性剂在水中的溶解度随温度的上升而升高缓慢，但到某一温度后，表面活性剂在水中的溶解度随温度上升而迅速上升。该溶解度突变所对应的温度称为Krafft点。 5.增溶的方式有哪几种？有机物在表面活性剂中的增溶与在有机溶剂中的溶解有什么区别？ 答：增溶是由于胶束的存在而使物质溶解度增加的现象，这些物质或溶入胶束的亲油基中间，或插于胶束的分子之间，或黏附于胶束的亲水基上，从而使溶解度大增。 表面活性剂增溶是利用离子型表面活性剂达到其cmc点（临界胶束浓度）后增加对于溶质的溶解度完成的。与溶剂溶解溶质的理论不一样，有机溶剂对于溶质的溶解只受到温度的影响。 6.什么叫做接触角？接触角的大小与洗涤之间有什么关系？

浅谈“绿色催化”(DOC)

读书报告题目：浅述“绿色催化” 院系：化工学院 专业：化学工程 姓名：翟继博 学号：201231460

浅述“绿色催化” 前言 在20世纪90年代，未解决传统化学工业带来的环境危机，在国际化学化工领域兴起了绿色化学研究和开发的新兴潮流。绿色化学是利用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康和生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物及副产物等的使用和产生。其中绿色化学“十二条原则”中第二条(合成方法应具有“原子经济性”) 和第九条(使用高选择性的催化剂) 都提到了绿色化学中新的催化方法是关键。可以说，化学工业的重大变革、技术进步大多都是随着新的催化材料或新的催化技术而产生的，要发展环境友好的绿色化学，就要大力发展绿色催化技术。 1.原子经济性 1991年Trost首先提出了原子经济的概念，即原料中究竟有百分之几的原子转化成了产物。理想的原子经济反应是指原料分子中的原子百分之百地转化为产物，不产生副产物或废物，实现废物的零排放。 原子经济反应： A + B ?→ ?C(产物) + D(副产物) D=0 或C>>D 其中Trost原子经济中的原子利用率(Atom Utilization ,简称AU)定义如下： 目标产物的摩尔质量 AU= 化工过程产物的所有物 种摩尔质量之和 AU用来估算不同化工过程在不同工艺路线中的原子利用程度，它由理论反应式算出。它不是指产物的选择性，而是原子的选择性。 例如，用传统的氯醇法合成环氧乙烷，其原子利用率AU只有25 %， ?ClCH2CH2OH + HCl CH2=CH2 + Cl2 + H2O ?→ ?HCl CH2CH2O + CaCl2 + 2H2O ClCH2CH2OH + Ca(OH)2?→ ?C2H4O + CaCl2 + H2O 总反应：C2H4 + Cl2 + Ca(OH)2?→ AU = 44/173 = 25％ 而用乙烯催化环氧化法仅需一步反应，原子利用率AU达到100 %，

表面活性剂对水环境的影响

表面活性剂对水环境的影响 基本概念 表面活性剂（surfaｃtaｎt)是指具有一定性质、结构和界面吸附性能,能显著降低溶剂表面张力或液—液、液—固界面张力的一类物质。它的英文名字sｕr ｆaｃtaｎt就是sｕrfaｃeacｔｉveagenｔ的合成词,表示“表面活性剂就是能使表面(或界面)活性增强的物质”。 表面活性剂分子中同时具有亲水基团和亲油基团,这种特性也叫做“双亲”（a ｍphiｐｈｉlｉc)。由于表面活性剂的这种特性，在适当浓度时,它们在水中能形成胶束（micｅlle):亲水的头部被水吸引朝外,亲油的尾部被水排斥从而朝里。在洗衣服的过程中,油渍就是被亲油基团拉到胶束的内部,而整个胶束又被水带走。如果是在油性环境中，它们又可以形成反胶束（iｎversemicｅlle),即头在内尾在外。这些胶束在化妆品中有着举足轻重的作用。 一、表面活性剂分类 表面活性剂的分类方法很多，根据疏水基结构进行分类，分直链、支链、芳香链、含氟长链等;根据亲水基进行分类,分为羧酸盐、硫酸盐、季铵盐、PEＯ衍生物、内酯等；有些研究者根据其分子构成的离子性分成离子型、非离子型等,还有根据其水溶性、化学结构特征、原料来源等各种分类方法。 一般都认为按照它的化学结构来分比较合适。即当表面活性剂溶解于水后,根据是否生成离子及其电性，分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂。 按极性基团的解离性质分类，表面活性剂有离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂、特种表面活性剂。 离子型表面活性剂为阴离子表面活性剂(羧酸盐类、磺酸盐类、硫酸酯类、磷酸酯类等)、阳离子表面活性剂(胺盐类、季铵盐类、杂环类、鎓盐类等)、两性离子表面活性剂(羧酸盐型、磺酸盐型、磷酸酯型、甜菜碱型、咪唑啉型、氨基酸型等）。 非离子表面活性剂有：烷基多苷型、聚氧乙烯型、多元醇型、烷醇酰胺型、嵌段聚醚型。 特种表面活性剂有含氟型、含硅型、含硼型、高分子型等。 阴离子活性剂 1、肥皂类 系高级脂肪酸的盐，通式：(RCOOˉ）n M。脂肪酸烃Ｒ一般为1１~17个碳的长链,常见有硬脂酸、油酸、月桂酸。根据Ｍ代表的物质不同，又可分为碱金属皂、碱土金属皂和有机胺皂。它们均有良好的乳化性能和分散油的能力。但易被破坏,碱金属皂还可被钙、镁盐破坏，电解质亦可使之盐析。 ２、硫酸化物ＲO-ＳＯ3-M 主要是硫酸化油和高级脂肪醇硫酸酯类。脂肪烃链Ｒ在12~18个碳之间。硫酸化油的代表是硫酸化蓖麻油,俗称土耳其红油。高级脂肪醇硫酸酯类有十二烷基硫酸钠(SDS、月桂醇硫酸钠)。 乳化性很强，且较稳定,较耐酸和钙、镁盐。在药剂学上可与一些高分子阳离子药物产生沉淀，对粘膜有一定刺激性，用作外用软膏的乳化剂，也用于片剂等固体制剂的润湿或增溶。

表面活性剂烷基多苷

绿色表面活性剂—烷基多苷 前言：烷基多苷也叫烷基糖苷，简称APG，是由可再生资源天然脂肪醇和葡萄糖合成的，是一种性能较全面的新型非离子表面活性剂，兼具普通非离子和阴离子表面活性剂的特性,具有高表面活性、良好的生态安全性和相溶性，是国际公认的首选“绿色”功能性表面活性剂。［１］ 本文分为四个部分介绍烷基多苷的性质： 一．烷基多苷的发展历程及基本性质 二．烷基多苷的生产工艺 三．烷基多苷的主要应用领域 四．烷基多苷的发展前景

绿色表面活性剂—— 烷基多苷 学院：材料与化工学院班级：08级理科实验班学号：20080W0103 姓名：赵慧超

Investigation on the Development and Application of Green Surfactant Agent Abstract:Alkyl Polyglysoside (APG) is a new type of mild nonionic green surfactant with wide applications and excellent properties. The preparati -on , properties and application of APG are introduced in this paper . 关键字：烷基多苷，绿色，可降解，无毒 一．烷基多苷的发展历程及基本性质烷基多苷简称APG，系非离子表面活性剂, 它是由可再生资源淀粉的衍生物葡萄糖和脂肪醇为原料，由半缩醛羟基与醇羟基在酸催化剂存在下脱去一分子水得到的一种苷化合物。［２］APG的特殊结构使它具有比其他乙氧基非离子表面活性剂更优异的性能，表现在无浊点，水稀释后无凝胶现象；APG兼有非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的特性。［３］ APG的研制已有100多年的历史，1978年法国的Seppic公司建成第一套（1500t／a）APG工业装置，才开始了APG的工业化生产。直到80年代后期，由美国R ohm＆haas公司及Horizon化工公司研制出了经济上合理的工业生产路线，众多国外公司相继大规模生产APG。德国Henk e l公司兼并了美国的H arizon化工公司，购买了它的4000t／aAPG中试装置，并将其扩大到2．5万t／a，1992年3月正式投产。同时在本国杜塞尔多夫建了一套同样规模的装置，生产十二烷基多糖苷和癸基多糖苷两种产品。此外，法国的Seppic公司也建

表面活性剂废水处理技术

表面活性剂废水处理技术 表面活性剂废水的处理既要去除废水中的大量表面活性剂,同时也要考虑降低废水的COD和BOD等。不同类型的表面活性剂废水要采用不同的处理方法,目前国内外对于表面活性剂废水主要有以下几种处理技术: 1泡沫分离法 泡沫法是发展比较早、并己经有了初步应用的一种物理方法,是在含有表面活性剂的废水中通入空气而产生大量气泡,使废水中的表面活性剂吸附于气泡表面而形成泡沫,泡沫上浮升至水面富集形成泡沫层,除去泡沫层即可使废水得到净化。研究表明,用微孔管布气,气水比6∶1～9∶1 ,停留时间30～40 min ,泡沫层厚度0. 3～0. 4m ,此时泡沫分离对废水中LAS的去除率可达90 %以上。 宋沁表明当进水LAS低于70mg/L时,经处理后的出水LAS<5mg/L,LAS平均去除率>90%。韦帮森采用泡沫分离技术在10d连续运行中,进水COD平均浓度783.14mg/L,出水COD平均浓度为49.02mg/L,COD平均去除率为93.15%,出水做鼓泡试验无泡沫产生,说明表面活性剂浓度小于10mg/L,处理效果好。 泡沫分离法尤其是适用于较低浓度情况下的分离。但泡沫分离法对表面活性剂废水的COD去除率不高,需要与其他方法联合使用。 2吸附法 吸附法是利用吸附剂的多孔性和大的比表面积,将废水中的污染物吸附在表面从而达到分离目的。常用的吸附剂有活性炭、吸附树脂、硅藻土、高岭土等。 常温下对表面活性剂废水用活性炭法处理效果较好,活性炭对LAS的吸附容量可达到55.8 mg/g,活性炭吸附符合Freundlich公式。但活性炭再生能耗大,且再生后吸附能力亦有不同程度的降低,因而限制了其应用。天然的粘土矿物类吸附剂货源充足、价廉,应用较多,为了提高吸附容量和吸附速率,对这类吸附剂研究的重点在于吸附性能、加工条件的改善和表面改性等方面。吸附法优点是速度快、稳定性好、设备占地小,主要缺点是投资较高、吸附剂再生困难、预处理要求较高。

阳离子表面活性剂的合成与应用

阳离子表面活性剂的合成与应用 摘要:表面活性剂是具有表面活性的物质能改变物质的张力。本文对阳离子表面 活性剂的含义、种类、用途以及在工业领域中的应用进行了详细的阐述。 关键词：阳离子表面活性剂：含义、种类、用途及应用 1．阳离子表面活性剂： 阳离子表面活性剂，是其分子溶于水发生电离后，与亲油基相连的亲水基是带阳电荷的面活性剂。亲油基一般是长碳链烃基。亲水基绝大多数为含氮原子的阳离子，少数为含硫或磷原子的阳离子。分子中的阴离子不具有表面活性，通常是单个原子或基团，如氯、溴、醋酸根离子等。阳离子表面活性剂带有正电荷，与阴离子表面活性剂所带的电荷相反，两者配合使用一般会形成沉淀，丧失表面活性。它能和非离子表面活性剂配合使用 2,.种类： <1>季铵盐： 季铵盐型阳离子表面活性剂通式为[ ]x-，式中R为C10～C18。长链烷基，Rl、R2、R3 一般是甲、乙基，也可以有一个是苄基或长链烷基，X是氯、溴、碘或其他阴离子基团：多数情况下是氯或溴。季铵盐型阳离子表面活性剂是产量高、应用广的阳离子表面活性剂。一般由叔胺与醇、卤代烃、硫酸二甲酯等烃基化试剂反应制得。：吡啶《》(C5H5N)也可以看成一种特殊的叔胺，通常把吡啶与卤代烷的反应产物也归于季铵盐中。如溴代十六烷与吡啶反应得到的产物十六烷基溴化吡啶是一种常用的杀菌剂。季铵盐阳离子表面活性剂水溶性好，既耐酸又耐碱且大多数具有杀菌作用。由于大部分纤维表面带负电，用季铵盐阳离子表面活性剂可中和其电荷，因此有较好的抗静电作用。它们能在纤维表面形成疏水油膜，降低纤维的摩擦系数使之具有柔软、平滑的效果所以可作柔软剂。这种表面活性剂除可作抗静电剂柔软剂外，还可作护发产品中的头发定型调理剂，纺织工业中的匀染固色剂。但它有使机械生锈的缺点，价格也较贵。在清洗剂中常与非离子表面活性剂复配成杀菌、消毒清洗剂。 <2>杂环类阳离子表面活性剂： 杂环类阳离子表面活性剂可以有咪唑啉、吗啉胍类、三嗪类衍生物等。 眯唑啉是含有二个氮原子的五元杂环的单环化合物，如2—烷基咪唑啉，它与硫酸二甲酯肛反应可生成季铵盐；如脂肪酸与二亚乙基三胺反应生成2—烷基氨基乙基咪唑啉，得到的产物乙酰化再与甲酸中和或季铵化都得到阳离子表面活性剂。它们都可做纤维柔软剂或杀菌剂。 一般阳离子表面活性剂去污力较差，因此通常不用阳离子表面活性剂作洗涤剂。但在特殊的清洗剂中如杀菌消毒洗涤剂中会加入阳离子特别是季铵盐型阳离子表面活性剂。 3.应用： 1. 阳离子表面活性剂主要起匀染和缓染作用，其基本原理都是延缓染料的吸附速度和减慢上染率，染料和表面活性剂对纤维表面上染座的竞争，匀染剂首先占领部分染座。随染色的不断进行，被匀染剂占领的染座又被阳离子染料所代替，

绿色表面活性剂_烷基_聚_葡糖苷缔合结构体系

进展评述绿色表面活性剂 ———烷基(聚)葡糖苷缔合结构体系 柴金岭1,2　李干佐13　张高勇2　张　越2 (1山东大学胶体与界面化学教育部重点实验室　济南　250100) (2中国日用化学工业研究院表面活性剂国家工程中心　太原　030001) 柴金岭　男,40岁,博士生,现从事表面活性剂物理化学的研究。3联系人,E 2mial :coliw @s https://www.wendangku.net/doc/fa6472636.html, 国家自然科学基金资助项目(29903006,29973023) 2001211220收稿,2002203224修回 摘　要　近年来“绿色表面活性剂”烷基(聚)葡糖苷的研究在国际上越来越受重视。本文从表面吸 附性能、水溶液的相行为、形成微乳液及与类脂物的作用等方面对烷基(聚)葡糖苷的研究进展作了综述。 关键词　烷基(聚)葡糖苷　绿色表面活性剂　缔合结构体系 Abstract In recent years ,the research of green surfactant alkyl polyglucoside has been an active field in surfactant systems.This paper reviews the progress in the ass ociation structure system of alkyl polyglucoside.The surface ads orption property ,phase behaviour ,microemulsion and interaction with lipid of alkyl polyglucoside are described in detail. K ey w ords Alkyl polyglucoside ,G reen surfactant ,Ass ociation structure system 近年来,“绿色化学”受到人们重视,“绿色表面活性剂”或“环境友好的表面活性剂”已逐渐成为表面活性剂领域的研究热点。烷基(聚)葡糖苷(简称APG 或C i G j )系在酸性催化剂存在下,由葡萄糖与脂肪醇进行缩醛化反应制备得到的糖苷类非离子表面活性剂。研究表明,APG 用作表面活性剂具有三大优势:一是性能优异,其溶解性能和相行为等与聚氧乙烯类表面活性剂比较,更不易受温度变化的影响[1],且对皮肤的刺激性小,适合制作化妆品和洗涤剂等;二是以植物油和淀粉等再 生天然资源作原料;三是APG 本身无毒,极易生物降解[2]。因而APG 被人们视为具有广阔应用前 景的绿色表面活性剂,将是LAS 、AES 等传统表面活性剂的替代产品[2～5]。 APG 的合成具有悠久的历史。1893年,德国的Fisher 用甲醇和葡萄糖在盐酸催化下首次合成出甲基葡糖苷;1934年,人们制得长链APG 并作为表面活性剂申请了专利,此后很长时间内APG 的研究受到冷落,直到20世纪80年代初,人们出于对环境污染及石油短缺的忧虑,期望用新型的表面活性剂取代传统的石油表面活性剂,于是APG 重新受到重视[2]。1978年法国Seppic 公司率先实现工业化生产,此后德国汉高、巴斯夫、美国罗门哈斯和日本花王等亦相继投产。国内自80年代后期始,中国日化所、金陵石化公司研究院等单位相继开展了APG 的合成研究并实现工业化生产。 鉴于APG 具有巨大的市场开发潜力,国际上对其研究颇为重视[5]。而我国对APG 的研究起步

17种常见的表面活性剂

月桂基磺化琥珀酸单酯二钠（DLS） 一、英文名：Disodium Monolauryl Sulfosuccinate 二、化学名：月桂基磺化琥珀酸单酯二钠 三、化学结构式: ROCO-CH2-CH(SO3Na)-COONa 四、产品特性 1. 常温下为白色细腻膏体，加热后（>70℃）为透明液体； 2. 泡沫细密丰富；无滑腻感，非常容易冲洗； 3. 去污力强，脱脂力低，属常见的温和性表面活性剂； 4. 能与其它表面活性剂配伍，并降低其刺激性； 5. 耐硬水，生物降解性好，性能价格比高。 五、技术指标： 1.外观（25℃）：纯白色细腻膏状体 2.含量（%）：48.0—50.0 3.Na2SO3（%）：≤0.50 4.PH值（1%水溶液）： 5.5—7.0 六、用途与用量： 1.用途：配制温和高粘度高度清洁的洗手膏（液）、泡沫洁面膏、泡沫洁面*、泡沫剃须膏，也可配制爽洁无滑腻的泡沫沐浴露、珠光香波等。 2.推荐用量：10—60%。 脂肪醇聚氧乙烯醚（3）磺基琥珀酸单酯二钠MES 一、英文名：Disodium Laureth(3) Sulfosuccinate 二、化学名：脂肪醇聚氧乙烯醚（3）磺基琥珀酸单酯二钠 三、化学结构式：RO(CH2CH2O)3COCH2CH(SO3Na)COONa 四、产品特性： 1.具有优良的洗涤、*化、分散、润湿、增溶性能； 2.刺激性低，且能显著降低其他表面活性剂的刺激性； 3.泡沫丰富细密稳定；性能价格比高； 4.有优良的钙皂分散和抗硬水性能； 5.复配性能好，能与多种表面活性剂和植物提取液（如皂角、首乌）复配，形成十分稳定的体系，创制天然用品； 6.脱脂力低，去污力适中，极易冲洗且无滑腻感。 五、技术指标： 1.外观（25℃）：无色至浅**透明粘稠液体 2.活性物（%）：30.0±2.0 3.PH值（1%）： 5.5—6.5 3.色泽（APHA）：≤50 4.Na2SO3 (%)：≤0.3 5.泡沫（mm）：≥150 六、用途与用量： 1、用途：制造洗发香波、泡沫浴、沐浴露、洗手液、外科手术清洗及其它化妆品、洗涤日化产品等，还可作为*化剂、分散剂、润湿剂、发泡剂等。广泛用于涂料、皮革、造纸、油墨、纺织等行业。

几种常见阴离子表面活性剂使用指南

几种常见阴离子表面活性剂使用指南 1，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐AES 优点：抗硬水能力好，产品本身是由AEO-2,3获得，因此有较好的除油性能。 AES做出的产品较粘稠，具有一定的增稠作用。 缺点：水溶性差，天气寒冷季节使用不方便，尤其在北方。 产品渗透性能较差。 AES分散性能较差，容易导致污垢反沾污。 生产：基本国内生产，如：台湾和桐、浙江赞宇、湖南丽臣等。 2，十二烷基苯磺酸及其钠盐ABS 优点：渗透性能好，价格便宜，具有一定的除油性能，是我国产量最大的表面活性剂。 具有生产工艺简单，原料易得等优点。 缺点：泡沫极高。 不耐硬水，需要搭配使用软水作用的产品。 分散性能差，容易导致污垢反沾污。 生产：台湾和桐、南京佳佳、天津三智等产能较大。生产工艺简单，在国内也有非常多的小型厂家生产苯磺酸，很多贸易商在销售苯磺酸。市场上的产品也可谓鱼龙混杂。有的颜色深，有的颜色浅，有的含量不及90%，有的氨味特别大。 3，仲烷基磺酸钠SAS-60 优点：渗透性能好，并且环保。如果想提高产品的渗透性，SAS是最佳选择。 缺点：不耐碱，净洗力一般，也很贵（只有60%的含量，性价比不高）。 本身泡沫很高，跟非离子复配后泡沫会变得更高。 只可做渗透剂用，不适合净洗用，SAS的净洗性能是比不过LAS。 水溶性差，使用不方便。 生产：国内现在没有生产，在上世纪九十年代河北轻化工厂曾经生产该产品，遗憾的是，1998年4月28日发生爆炸事故，厂毁人亡。目前只有沙索与科莱恩生产该产品。 SAS由于生产工艺复杂，产品价格较贵，性价比不及其它阴离子净洗剂，九十年代以后SAS逐渐受到冷落，产品已经开始减产，目前沙索和科莱恩已经将产能降到最低，沙索甚至关停了生产SAS的装置。其它的化工企业诸如三井、巴斯夫、陶氏等并不看好SAS的前景，始终没有在SAS领域投资。仲烷基磺酸钠SAS在净洗中的使用已经很少。 4,脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐FMES 优点：脂肪酸甲酯乙氧基化物的磺酸盐FMES是表面活性剂里面性能比较均匀的产品。净洗、渗透、乳化、分散性能均衡。净洗性能极佳，是阴离子类型表面活性剂里面净洗力和乳化力最高产品，并具备一定耐碱性能。 该产品在欧美清洗领域颇为流行，因为FMES各种性能均衡，在很多的应用领域无需复配其它产品，就可以直接使用。 缺陷：渗透性不及仲烷基磺酸钠与十二烷基苯磺酸 泡沫较低，不适用于要求高泡沫的应用领域，如日化洗面奶、工业废纸鼓泡脱墨等。 生产：该产品在国内没有生产厂家，只有中国日化研究院在实验室开发此产品，2010年中国日化研究院与辽宁石化联合试生产，但国内距离产业化还需要较长时间。 国外生产厂家主要有墨西哥喜赫石油、美国马拉松石油、阿纳达科石油等几家生产商。 5，脂肪酸甲酯磺酸盐MES 优点：脂肪酸甲酯磺酸盐MES采用绿色天然棕榈酸或椰子酸不经过乙氧基化，直接磺化产品。该产品最大的特点就是绿色环保，对于崇尚自然的日化亲肤产品领域是未来发展趋势。 缺陷：其净洗、乳化等各种性能均不及其它阴离子产品。