烷基糖苷的合成與應(yīng)用

烷基糖苷的合成與應(yīng)用

1pag的特性烷基糖苷（（agg）是一種重要的綠色非離子表面活性劑。它由天然脂肪醇和葡萄糖在酸性催化劑作用下合成而來。糖苷單元為親水基,烷基為親油基。APG是單苷、二苷、三苷等的混合物,通?？捎猛ㄊ絉O(G)n表示,其中G代表C5或C6的糖單元,R為C8~C18的飽和直鏈烷基,n表示每個烷基結(jié)合的平均糖單元數(shù),或稱平均聚合度,n值越大,單苷含量越低,多苷含量越高;n=1時稱之為烷基多糖苷;n≥2時統(tǒng)稱為烷基多糖苷;烷基糖苷是單苷與多苷的總稱。烷基糖苷兼具非離子與陰離子表面活性劑的特性,是一種性能優(yōu)良的新型綠色表面活性劑:(1)能顯著降低水的表面張力,可降至2.5×10-4N·cm-1,據(jù)認為這是烴類表面活性劑表面張力的理論極限值;(2)去污力強,尤其在硬水中更突出;(3)在限定pH范圍內(nèi)化學(xué)性能穩(wěn)定,特別在堿性環(huán)境中很穩(wěn)定;(4)復(fù)配性能極佳,對大多數(shù)表面活性劑具有明顯的增效作用;(5)泡沫豐富、細膩而穩(wěn)定;(6)在濃的電解質(zhì)溶液中也有較大的溶解度;(7)與皮膚相容性好,對皮膚和眼膜刺激性小,作用溫和;(8)生態(tài)毒性很低,屬無毒或低毒物質(zhì);(9)生物降解性能好,環(huán)境污染小;(10)可由再生資源制備。APG是繼AS(直鏈烷基苯磺酸鹽)、AES(脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽)、AE(脂肪醇聚氧乙烯醚)之后第四代環(huán)境友好的表面活性劑產(chǎn)品,被國內(nèi)外專家譽為“世界級”的表面活性劑,有著廣泛的工業(yè)發(fā)展前景。APG的研制已有一百多年的歷史,早在1893年,德國的EmilFischer就用乙醇和葡萄糖在鹽酸催化下合成了乙基糖苷,但直到上世紀80年代才開始APG的商品化生產(chǎn)。法國Seppic公司在1978年首先實現(xiàn)了APG的工業(yè)化生產(chǎn),1992年建成了10kt的生產(chǎn)裝置。德國Henkel公司于1988年兼并了美國HorizonChemicals公司,并收購了它的4kt中試裝置并擴大到25kt的規(guī)模,實現(xiàn)了APG大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。該公司另一套25kt的生產(chǎn)裝置也于1995年在杜塞爾多夫建成投產(chǎn)。BASF、HULS、KAO、P&G等著名公司都有批量生產(chǎn)APG的能力。據(jù)有關(guān)報道,世界APG生產(chǎn)能力為:1994年34kt,1995年60kt,2000年僅歐洲對APG的年需求量就達到90kt。我國上世紀80年代末有中國日化所和大連理工大學(xué)率先開展長鏈(C8以上)APG的合成研究工作。中國日化所利用葡萄糖和脂肪醇,采用二步法制得了APG產(chǎn)品,并獲得中國專利(CN1077397A)。我國1994年分別在廣東和湖北建成了1kt中試裝置各一套,產(chǎn)品質(zhì)量指標達到國家“八五”攻關(guān)項目的要求,填補了國內(nèi)APG生產(chǎn)的空白。大連理工大學(xué)根據(jù)小試成果,在鞍山化工一廠和金陵石化研究院成功進行了500t·a-1和300~500t·a-1的中試。長春康博精細化工有限公司在1995年、河南開普化工公司在1998年也分別建成一套1kt·a-1的中試裝置。目前國內(nèi)已形成了5kt·a-1的生產(chǎn)能力。2實驗部分2.1試劑與儀器分析烷基多糖苷(APG08-10),工業(yè)級,南京卡尼爾科技有限責任公司;十二烷基硫酸鈉,分析純,天津市科密歐化學(xué)試劑開發(fā)中心;脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO),分析純,紀雅有限公司;丙酮,分析純,萊陽經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)精細化工廠;氫氧化鈉,分析純,天津市科密歐化學(xué)試劑開發(fā)中心;乙醇,分析純,青島海濱化學(xué)試劑廠;煤油,工業(yè)級,杭州福達精細油品有限公司。2.2儀器、設(shè)備和制造SHB—Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵,上海豫康科教儀器設(shè)備有限公司;DZTW型電子調(diào)溫電熱套,山東鄄城縣光華儀器有限公司;BZY-2全自動表面張力儀,上海衡平儀器制造有限公司;低溫恒溫槽水浴鍋,上海方瑞儀器有限公司;電子天平,上海方瑞儀器有限公司。燒杯;玻璃棒;直尺;容量瓶;具塞量筒;帆布;秒表;洗瓶;酒精燈;膠頭滴管。3結(jié)果與討論3.1表面張力的測量3.1.1表面活性分析方法調(diào)節(jié)水浴溫度為25℃,用全自動表面張力儀分別測定復(fù)配后不同比例下不同濃度溶液的表面張力,見表1及圖1。臨界膠束濃度和臨界膠束濃度時的表面張力是衡量表面活性劑表面活性的主要參數(shù)。由圖1可得出不同配比的臨界膠束濃度和臨界膠束濃度的表面張力,見表2。烷基糖苷與陰離子表面活性劑在復(fù)配比例為1∶1時的臨界膠束濃度和表面張力最低(均比單一組分要低),其原因是兩種物質(zhì)復(fù)配后產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng),使得混合物的表面張力比原來單一組分的表面張力低。3.1.2表面活性研究調(diào)節(jié)水浴溫度為25℃,用全自動表面張力儀分別測定復(fù)配后不同比例下不同濃度溶液的表面張力,見表3及圖2。臨界膠束濃度和臨界膠束濃度的表面張力是衡量表面活性劑表面活性的主要參數(shù)。由圖2可得出不同配比的臨界膠束濃度和臨界膠束濃度的表面張力,見表4。從表4可以看出,烷基糖苷與非離子表面活性劑在不同配比時的臨界膠束濃度和表面張力的關(guān)系。AEO是一種比烷基糖苷表面活性強的表面活性劑,當烷基糖苷與AEO的質(zhì)量比為1∶9,時臨界膠束濃度和表面張力最低。3.2濕度的測量3.2.1復(fù)配表面活性劑潤濕力的測定在室溫條件下,分別取濃度為0.01g·L-1的烷基糖苷與陰離子表面活性劑復(fù)配溶液10mL,倒入1000mL的燒杯內(nèi),測定其表面活性劑的潤濕力,見表5。表5結(jié)果表明,烷基糖苷與陰離子表面活性劑復(fù)配后,潤濕力會相應(yīng)有所變化,在比例為1∶4時,帆布沉到燒杯底部所用的時間最短,潤濕力最佳。3.2.2復(fù)配表面活性劑潤濕力的測定在室溫條件下,分別取濃度為0.01g·L-1的烷基糖苷與非離子表面活性劑復(fù)配溶液10mL,倒入1000mL的燒杯內(nèi),測定其表面活性劑的潤濕力,見表6。表6結(jié)果表明,烷基糖苷與非離子表面活性劑復(fù)配后,潤濕力會相應(yīng)有所變化,在比例為1∶4時帆布沉到燒杯底部所用的時間最短,潤濕力最佳。3.3乳化力的測定3.3.1表面活性劑乳化力的測定分別取復(fù)配后不同比例0.01g·L-1的表面活性劑溶液40mL,加入到標有刻度的具塞量筒中,然后加入40mL煤油,測得各表面活性劑的乳化力,見表7。表7結(jié)果表明,烷基糖苷與陰離子表面活性劑復(fù)配后,乳化時間隨著陰離子含量的增加逐漸延長,說明乳化力逐漸增強。3.3.2表面活性劑乳化力的測定分別取復(fù)配后不同比例0.01g·L-1的表面活性劑溶液40mL,加入到標有刻度的具塞量筒中,然后加入40mL煤油,測得各表面活性劑的乳化力,見表8。表8結(jié)果表明,烷基糖苷與非離子表面活性劑復(fù)配后,乳化時間延長,其中以復(fù)配比例1∶1時間最長,乳化力最強。3.4泡沫法的測量3.4.1表面活性劑的泡沫性能在室溫條件下,向具塞量筒內(nèi)加入40mL一定濃度復(fù)配后的表面活性劑,充分振蕩,測泡沫穩(wěn)定后的泡沫高度h1和5min后的泡沫高度h2,其表面活性劑的泡沫性能見表9。表9結(jié)果表明,在比例為1∶1時,起泡高度的差值最小,起泡性最好。3.4.2表面活性劑的泡沫性能在室溫條件下,向具塞量筒內(nèi)加入40mL一定濃度復(fù)配后的表面活性劑,充分振蕩,測泡沫穩(wěn)定后的泡沫高度h1和5min后的泡沫高度h2,其表面活性劑的泡沫性能見表10。表10結(jié)果表明,烷基糖苷與非離子表面活性劑復(fù)配后的泡沫性能遠沒有與陰離子表面活性劑那么明顯。相比較而言,在比例為1∶4和0∶1時,溶液的起泡高度差值最小,起泡性最好。3.5濁點的測量3.5.1我國現(xiàn)行立法在水浴中對復(fù)配溶液進行逐漸升溫,測得其濁點,見表11。實驗證明,在水浴中對復(fù)配溶液進行逐漸升溫時,溶液沒有變渾濁,可知烷基糖苷與陰離子表面活性劑復(fù)配后的濁點大于水的沸點100℃。3.5.2我國現(xiàn)行立法在水浴中對復(fù)配溶液進行逐漸升溫,測得其濁點,見表12。實驗證明,在水浴中對復(fù)配溶液進行逐漸升溫時,溶液沒有變渾濁,可知烷基糖苷與非離子表面活性劑復(fù)配后的濁點大于水的沸點100℃。3.6耐堿試驗3.6.1表面活性劑的耐堿性取不同濃度的20mL氫氧化鈉溶液于100mL的小燒杯內(nèi),分別向溶液中滴加一滴濃度為0.1g·L-1的表面活性劑溶液,測定不同表面活性劑的耐堿性,見表13。實驗結(jié)果表明,烷基糖苷與陰離子表面活性劑復(fù)配后,耐堿性有所降低,烷基糖苷含量越高,耐堿性越高。3.6.2表面活性劑的耐堿性取不同濃度的20mL氫氧化鈉溶液于100mL的小燒杯內(nèi),分別向溶液中滴加一滴濃度為0.1g·L-1的表面活性劑溶液,測定不同表面活性劑的耐堿性,見表14。實驗結(jié)果表明,烷基糖苷的耐堿性很強,比與其復(fù)配的陰離子表面活性劑的耐堿性高。復(fù)配溶液中烷基糖苷含量越高,耐堿性就越強。4烷基糖苷與非離子表面活性劑復(fù)配的表面活性和耐堿性(1)烷基糖苷與陰、非離子表面活性劑復(fù)配后臨界膠束濃度比單一組分要低,這說明復(fù)配后表面活性提高了。烷基糖苷與非離子表面活性劑復(fù)配的臨界膠束濃度更低于烷基糖苷與陰離子表面活性劑復(fù)配的臨界膠束濃度,因此烷基糖苷與非離子表面活性劑復(fù)配的表面活性更佳。(2)烷基糖苷與