新型非離子表面活性劑烷基糖苷

1、 / 8新型高效、無毒、可生物降解的非離子表面活性劑烷基糖苷西北大學 xx烷基糖甘（APG）是新型高效、無毒、可生物降解的非離子表面活性劑，表面活性很好，復配后可形成目前最好的表面活性劑，烷基糖苷具有十分優(yōu)異的性能，表面張力低、起泡力強、泡沫穩(wěn)定、潤濕性好、配伍性能極好，對人體刺激性小，毒性極低，能迅速生物降解，是目前世界上唯一可被稱為無毒級的品種，因此，烷基糖苷也以其超群的性能被譽為 “世界級 ”表面活性劑。課題組于 1998 年開始本課題的研究，先后受到西北大學校內重點基金項目、陜西省工業(yè)科技攻關項目、陜西省教育廳產業(yè)化培育項目的資助， 2005 年 10 完成了全部中試任務，取得了成熟、

2、先進的一步法合生產烷基糖苷的工藝技術成果，于2006 年 3 月通過了陜西省科委組織的技術鑒定會（證書編號：陜科鑒字 2006 第 021 號），已取得中國發(fā)明專利權，專利號：ZL64.&該工藝無環(huán)境污染，設備及原料能立足于國內，適合中小型企業(yè)接 產，投產后可取得很好的經濟效益和社會效益。1000 噸/年烷基糖苷生產工廠，需投資約250萬元，廠房面積： 200m2乂 L員工人數(shù)：34人，年產值：900萬元，年利稅：355萬元，返本期： 1.0年，50%烷基糖苷水劑的工廠成本約5500元/噸。烷基糖苷可應用很多行業(yè)和領域，如：洗滌業(yè)、化妝業(yè)、食品加工業(yè)、紡織印染、農藥及制藥等眾多領域，此外，烷基

3、糖苷具有廣譜的抗菌活性，對革蘭氏陰菌、革蘭氏陽性菌和真菌， C812烷基糖昔都有抗菌活性，并以烷基碳數(shù)增加活性遞增。因此作為衛(wèi)生 清洗劑更具優(yōu)點。烷基糖苷還可用作乳化劑、潤濕劑、發(fā)泡劑、增稠劑、分散劑和防塵劑等。近年來，在農藥乳化劑方面取得了很好的應用效果。烷基糖苷用于三次采油，具有耐高溫、耐堿和耐礦物鹽的特點。在解決金屬礦物開采所產生的空氣污染問題方面取得料很好的應用效果。據(jù)資料報道世界表面活性劑市場前景廣闊，僅北美地區(qū)年需求200 萬噸，到 2010 年前還在以每年3%的速度增加，世界年日用品消費的表面活性劑可達到 1156 萬噸，預計亞太地區(qū)到 2010 年將達到年需求580 萬噸。盡管

4、目前表面活性劑品種有上千種，但占主導地位仍是LAS AES AEO等為數(shù)不多的幾個品種。APG作為新產品，在產品性能及毒性等方面都遠遠超過了早期的品種。另 外 ,烷基糖苷采用可再生的淀粉和食油作原料，在生態(tài)安全性方面，幾乎沒有任何其它表面活性劑可與其媲美。在世界石油能源危機的今天，更具有現(xiàn)實的意義，符合當前日用化工發(fā)展的方向。因此，烷基糖苷的市場前景非常樂觀，可以預料，未來的1020年間烷基糖昔將成為表面活性劑領域的主流品種。烷基糖苷的應用范圍如下： 1 烷基糖苷在日化產品中的應用作為新型非離子表面活性劑，烷基糖苷有許多獨特的優(yōu)點。如：和陰離子表面活性劑有明顯的協(xié)同增效作用；泡沫豐富；對皮膚刺

5、激性??；無毒和良好的生物降解性等，使得烷基糖苷在日化產品的配制和應用中有一定的優(yōu)越性，從而得到了廣泛的應用。洗發(fā)液采用烷基糖苷可制成無毒營養(yǎng)洗發(fā)液，對人體及頭發(fā)無傷害，無刺激，能營養(yǎng)頭發(fā)，滋潤頭發(fā)，并使之長效保濕，防止頭發(fā)干枯、分叉；用后頭發(fā)柔順光滑，易梳理，抗靜電，對環(huán)境無污染。烷基糖苷泡沫豐富，粘度合適，有良好的去污力， pH 值適中，符合國家標準。餐具清洗劑隨著人們生活水平的不斷提高，餐具洗滌劑成為家庭清潔用品的一個重要產品。對餐具洗滌劑的要求也由原來單純的高泡沫、在油污存在時好的泡沫穩(wěn)定性、優(yōu)良的乳化能力和洗盤數(shù)，轉變?yōu)樵诳紤]上述要求的同時也考慮餐具洗滌劑對皮膚的刺激性和毒性。而烷基糖

6、苷低的毒性和刺激性，使得它是配制餐具洗滌劑的理想原料之一。由于烷基糖苷的不漂洗、無斑痕的特點，用于餐具洗滌劑、洗瓶劑等時，脫脂能力強，并具有爽快舒適的使用感。皮膚清洗劑如前所述烷基糖苷對人體的皮膚幾乎無刺激。因此，烷基糖苷完全適用于皮膚清洗的浴液和洗面奶等產品中。同時，烷基糖苷的相行為也使得烷基糖苷易于與其它表面活劑進行復配形成產品。洗衣劑在烷基糖苷的系列產品中，烷基糖苷作為一個非離子表面活性劑對油性污垢的去除特別有效。烷基糖苷應用于洗衣劑具有以下優(yōu)點： 它能產生豐富和細膩的泡沫。由于這些細膩泡沫的存在，減小了衣物特別是精細衣物，如毛和絲制品在洗衣機中的摩擦，有利于織物保護。 適合于冷水洗滌。

7、 降低了洗衣劑的刺激性。配有烷基糖苷的洗衣劑能有效地除去泥土和油污，并兼有柔軟性，抗靜電性和防縮性，且在硬水中可正常使用。衛(wèi)生間清洗劑烷基糖苷組成的廁所清洗劑能有效地保護馬桶的橡膠和塑料部件。而且由于烷基糖苷具有廣譜的抗菌活性，對革蘭氏陰菌、革蘭氏陽性菌和真菌， C812APG都有抗菌活性，因此作為衛(wèi)生清洗劑更具優(yōu)點。馬桶清洗劑主要是除去糞便、水垢和灰塵沉積及尿垢。原來的配方是以強酸，如鹽酸、磷酸配以表面活性劑而成，但這些強酸在使用時，不小心會使人的皮膚受傷，現(xiàn)在的趨勢是用生物降解的有機酸來代替無機強酸，再配以在酸性中穩(wěn)定的烷基糖苷形成馬桶清洗劑，因為加入烷基糖苷后有利于水垢類和有機類污垢的去

8、除。工業(yè)清洗劑烷基糖苷在濃的強酸、強堿和電解質中，仍有良好的溶解性和相溶性，可用于配制工業(yè)清洗劑。用于清洗汽車、機械、鉆井等表面的泥土和油污 ,且有延緩金屬氧化與腐蝕的功能。與醇醚相比，烷基糖苷與塑料制品具有好的相容性；用含醇醚的清洗劑清洗塑料，如丙烯酸玻璃、ABD和聚碳酸酯后，會很快導致應力開裂，甚至斷 裂。而烷基糖苷不會引起塑料開裂，并且清洗效果很好。因此，烷基糖苷是硬表面清洗劑的理想原料。將烷基糖苷與醇醚復配后，不僅因烷基糖苷的加入改善了醇醚對塑料的相容性，而且有優(yōu)良的清洗性能。在總活性物相同時，含烷基糖苷的產品的清洗性能明顯高于不含烷基糖苷的清洗劑，在保持清洗力的情況下，加入烷基糖苷后

9、，可降低清洗劑的總活性物和成本，有利于市場競爭。在紡織行業(yè)的應用表面活性劑在紡織工業(yè)中的應用歷史悠久，在天然纖維和合成纖維生產過程的所有工序中，都使用了表面活性劑或以表面活性劑為主體的助劑。可分為三大類：紡織油劑、染色助劑和整理助劑。在紡織工業(yè)中，為調節(jié)纖維的加工適應性，常常使用紡織油劑。其作用是調整纖維與纖維或纖維與機械部分之間的摩擦，從而提高纖維的加工適應性，使生產能夠順利地進行。在紡織油劑中表面活性劑的用量一般為油量的 5 %20。染色通常在水介質中完成，染色過程是染料從染液向纖維表面和內部轉移的過程，這一過程涉及到固 液、氣 液、氣 固界面，因此要使織物染勻，獲得堅牢的色澤，必須使用染

10、色助劑。染色助劑包括滲透劑、分散劑、勻染劑等，它們是染色過程中必須使用的助劑，這些助劑的成分中必須包含表面活性劑。表面活性劑通過改變了染料與纖維間的親和性，使染著性、染著速度等都發(fā)生變化，從而改變染色效果。也可通過抑制染料對纖維的快速染色，從而起到勻染的作用。在纖維整理中，防水整理、防油整理、柔軟整理和抗靜電整理等都是與纖維表面改性有關的整理。對于纖維表面的改性雖然可以用各種化學反應對纖維表面分子直接進行化學改性，但在多數(shù)情況下，是利用表面活性劑的各種性質，對纖維表面進行表面整理。近年來，烷基糖苷作為紡織助劑用量日益增大，使用范圍也在拓寬。比如：若對絹纖維精煉去除膠絲蛋白過度，會損害絹纖維的強

11、度、光澤和柔軟度。向肥皂、堿性鹽和堿性蛋白酶等絹纖維精煉劑中加入烷基糖苷后，對防止過精煉有顯著效果，得到的絹成品柔軟并具有好的光澤。烷基糖苷還可用于棉布的處理，提高防縮率。經烷基糖苷處理過的棉布的干濕防縮率均提高 50以上。在農藥行業(yè)的應用為了使各種農藥有效地發(fā)揮藥效，一般將原藥加工成各種劑型，其中最常見的一種劑型就是乳油。乳油由原藥、溶劑和乳化劑組成，有時也加入少量的助溶劑和穩(wěn)定劑。乳油通常為透明狀液體，性狀穩(wěn)定，耐貯存，具有藥效高、用藥省、使用方便等優(yōu)點，在農業(yè)生產上有著廣泛的應用。乳化劑具有乳化、分散、增溶、潤濕等作用，能使農藥充分發(fā)揮藥效，以提高其殺蟲、殺菌、除草的能力。由于烷基糖苷具

12、有很好的乳化性能，而且對除草劑和殺蟲劑具有明顯的增效作用，因此，在農藥乳化劑方面具有很好的應用潛力。在石油行業(yè)的應用表面活性劑在鉆井、采油、原油破乳等石油工業(yè)的各個生產環(huán)節(jié)中，都有著廣泛的應用。表面活性劑還被廣泛用作石油產品的添加劑，如添加于燃料油和潤滑油等以提高它們的各種性能。烷基糖苷在三次采油中的應用儲藏在地下的原油到底能夠從地層中采出來多少，其衡量指標是原油采收率,采收率=（累積采油量/地質儲量）X 100%油藏開發(fā)大體上可分為3個階段： 利用天然能量（如溶解氣、原油及巖石的膨脹等）開采的一次采油階段。通常這種方式開采的原油采收率都比較低，只有8%15%。利用人工補充地層能量（如注水、注

13、氣等）開采的二次采油階段。油藏經過一次采油以后，地層能量枯竭，以至不能再以經濟采油量繼續(xù)生產。這時就要依靠注水、注氣等人工方法來補充地層能量提高產油能力。有些油藏在開發(fā)初期就開始注水、注氣，保持地層能量，延長有效開發(fā)期。經二次采油的采收率大致為25%45%,個別條件好的油藏可達50 %左右。 二次采油以后，實際上有以上的原油殘留在地下。這些原油用水很難驅替出來，需要使用比注水、注氣更為復雜的工藝技術手段才能采出，這就是三次采油（即就是化學驅油），也就是人們通常所說的提高采收率。經三次采油的最終采收率可達45%70%。化學驅油主要有表面活性劑驅和微乳狀液驅等。表面活性劑驅是在油層中注入表面活性劑

14、水溶液采油的方法，注入表面活性劑溶液，可使表面活性劑覆蓋巖層的表面，從而降低原油的附著力，就能提高原油的開采率。在此方法中，使用的表面活性劑一般為親水性的，其HLB值在813的范圍內，并優(yōu)先采用耐鹽性好的表面活性劑如非離子表面活性劑和磺酸鹽型、硫酸鹽型陰離子表面活性劑。由于地下巖層地質條件復雜，一般高溫、高礦化度，對驅油用的表面活性劑要求很高，不僅要求它具有低的油水界面張力和低吸附值,而且要求它與油藏流體配伍。以往使用的表面活性在地下環(huán)境中，乳化性能降低，驅油效果差。烷基糖苷具有較好的耐高溫性能、耐酸堿和無機鹽，特別適合于驅油劑用表面活性劑。烷基糖苷在鉆井液中的應用鉆井液又稱鉆井泥漿，它以粘土

15、泥漿為主要成分，再輔以各種化學品配制而成。在鉆井過程中，鉆井液經高壓泵驅動，通過鉆桿、鉆頭、返水孔、井壁與鉆桿的環(huán)形空間，然后返回地面，經過凈化后再循環(huán)使用，它的主要作用是攜帶鉆屑、潤滑鉆頭、平衡地層壓力和保護井壁等。鉆井化學品中的消泡劑、乳化刑、潤滑劑等，都與表面活性劑密切相關。在鉆井作業(yè)中，井眼失穩(wěn)是存在的主要問題之一，表現(xiàn)形式主要為縮徑、擴徑、卡鉆及出現(xiàn)井下復雜情況。輕者會導致鉆井周期延長，鉆井成本增加，井身質量不好并影響固井質量；重者還可導致井眼報廢，造成重大經濟損失。因此，鉆井液對于鉆井作業(yè)非常重要，烷基糖苷作為鉆井液的重要組分，可取得很好的效果。對于烷基糖苷來說，在糖分子上引入烷基

16、后，降低了糖的 HLB值，增加了其表面活性，使其分子易集中到鉆井液與井壁的交界面，逐步在井壁上沉積或吸附而形成封固層，而且其中的非極性基團，能有效地阻止水分子進入泥頁巖內部，從而很好地抑制泥頁巖水化膨脹、分散。另外，由于烷基是非極性基團，引入后其親油能力增加，潤滑性大大增強。在食品行業(yè)的應用表面活性劑在食品工業(yè)中的應用，主要是作為食品添加劑，如乳化劑、穩(wěn)定劑、防腐劑、增稠劑、消泡劑等，其中使用最多、應用最廣的是乳化劑。由于烷基糖苷對人體無毒、無刺激，對油脂有良好的乳化作用，所以它常被用于食品烘烤等食品生產設備的清洗。長鏈烷基糖苷可作為食品添加劑應用于食品中。如冰其淋中加入 0.1的乳化劑烷基糖苷，能使空氣易于滲入形成細密的氣孔結構而體積增大，這樣形成的冰棋淋堅挺，成型穩(wěn)定。在面包的烤制中，烷基糖苷與甘油酯配合使用效果很好。另外，烷基糖苷作為食品乳化劑不僅解決了我國食品乳化劑只有親油性（HLB異9）產品的問題，也增加了食品乳化劑的品種。在造紙、塑料行業(yè)的應用造紙生產的許多工序都使用表面活性劑，如設備、抄紙網(wǎng)和毛布清洗等。用含烷基糖苷的處理劑可改善紙張的上膠效果。以聚醚多元醇為引發(fā)劑生產強抗堿的聚氨酯泡沫時，加入烷基糖苷能明顯地提高終產品的熱穩(wěn)定性和阻燃性。烷基糖苷還可作為一種新型乳化劑用于乳液聚合，得到各種性能優(yōu)良