烷基糖苷生产技术及应用进展
河北辛集化工集团 张娟 冯义波
烷基糖苷(APG) 是由糖的半缩醛羟基同醇羟基在酸性催化剂作用下脱水而生成的化合物,是新一代温和、绿色、
环保型表面活性剂。从分子结构上讲,APG属非离子表面活性剂,但兼有非离子和阴离子表面活性剂的优点:表面
张力低;起泡能力强,泡沫细腻、丰富、稳定;润湿性好;去污力强;对人体皮肤温和,毒性低,与其他表面活性
剂有良好的协同增效效应,尤其可以大大降低化妆品配方体系的刺激性;配伍性能好,能迅速生物降解,无浊点,
易溶于水,易于稀释,无凝胶现象,使用方便,在电解质浓度很高的情况下,溶解度仍然很高;抗氧化、耐硬水,
钙皂分散力强;绿色,无毒,无刺激,生物降解迅速彻底;具有较强的广谱抗菌活性, 是国际公认的首选“绿色”
功能性表面活性剂。
国内外研究现状
APG作为产品出现是在20世纪80年代末。法国Seppic公司率先实现了APG的工业化,并将规模迅速扩大到1
万t/a。德国Henkel公司1988年建成5000t/a装置,并于1992年在美国建成2.5万t/a装置,在Henkel公司总
部也建成一套2.5万t/a的装置,并且还将进一步扩大生产规模。预计到2009年,仅西欧用于洗涤剂的APG将达到
40万~60万t。
我国APG正处在研究开发和试生产阶段。目前APG生产工艺多以葡萄糖和脂肪醇反应脱水后苷化为主,由一步
法发展到两步法,存在的问题为糖的转化率低,副反应导致色泽深,脱醇工艺不过关,产品残醇高,造成产品性能
降低。我国自1998年起开始对APG生产工艺进行深入研究,目前上海、南京等地已完成中试研究工作,筛选出高效
催化剂及溶剂,缩短了反应时间,提高了糖的转化率,并筛选出了理想的萃取剂,可使产品中的残醇降至最低程度,
色泽浅,试制的APG经检验达到规定的标准。
烷基糖苷是由葡萄糖的半缩醛羟基和脂肪醇羟基,在强酸催化下失去一分子水而得到的产物。由于该产物并非
单纯化合物,而是由烷基单苷、二苷、三苷及低聚糖苷组成的复杂混合物,一般称之为烷基多苷。
中国日用化学工业研究所开发的两步法合成烷基多苷工艺已建成1000t/a生产装置。吉林大学化学系研发的两
步法烷基多苷项目于1993年通过小试鉴定,1996年在长春康博精细化工有限公司进行了1000t/a的中试。天津胶
体与界面科学研究所的两步法成果在1994年通过鉴定。
由于两步法存在产品质量不高、工艺流程长和能耗高等缺点,国内一些单位如大连理工大学、中国日用化学工
业研究所、北京化工大学等又先后开展了一步法合成APG的研究工作。2005年3月河北辛集化工集团成功完成了一
步法合成C8-C14-APG的实验室小试研究,在该工艺中采用了新的技术,可明显提高产品质量,降低生产成本。
应用领域
1.民用洗涤剂
由APG制成的餐具洗涤剂具有良好的溶解性、温和性和脱脂能力,对皮肤刺激小,无毒且易漂洗。在洗衣粉中
加入APG,可显著改善其温和性、抗硬水性和对皮质污垢的洗涤性,并兼有柔软性、抗静电性和防缩性。同时,加
入APG还可提高配料时的固形物含量,流动性能好,有效节省能源的同时提高了单位时间的产量,降低了成本。此
外,APG还具有杀菌消毒、降低刺激、泡沫洁白细腻等特点。
2.化妆品
化妆品中使用APG作乳化剂,可降低配方的刺激性,增加保湿效果,提高功能性产品的效能。APG不同于传统
的乳化剂。首先,它来源于天然的原料,不含有环氧乙烷或其他化学溶剂;其次,APG的分子结构中亲水和亲油部
分是以特别稳定的糖苷醚键(-C-O-C-)连接的,在强酸或强碱的环境下都很稳定,不会发生水解反应;第三,APG在
配方中有极强的促进层状液晶形成的能力,因此可以提高乳液的保湿效果,对功能性产品更有很好的缓释效果;第
四,APG有良好的相容性,与植物油、矿物油、硅油、防晒剂、粉体、颜料及各种活性成分(AHA、植物提取液等)都
有很好的配伍性。
3.工业清洗剂
APG 在强碱和高浓度电解质中性能稳定,且易于生物降解,不会造成对环境的污染,可用于金属清洗、工业洗
瓶和运输工具清洗等领域。
4.生物化工
APG与非离子表面活性剂相比,具有临界胶束浓度高,蛋白质不易变性;紫外光穿透性高等优点,因而在膜蛋
白的增溶、再构成的生物化学领域作用效果好。同时,APG还可用于细胞色素C、RNA聚合酶、视紫红质、脂肪酸等
的精制,使这些蛋白质稳定化。
5.食品添加剂
毒理检测表明,APG可作为食品乳化剂。在食品制造中可使油脂同水结合物分散,有发泡、防糖和脂肪酸聚合
作用,并有使食品组分混和均匀和改善食品口味的功能。
6.塑料、建材助剂
APG应用于某些塑料制品中能够起到稳定和阻燃作用。作为乳化剂用于乳液聚合,可得到各种性能优良的制品。
在混凝土中,APG作为加气剂能满足泡沫丰富、稳定、均匀的要求。
7.农药增效剂
APG 具有易降解不污染农作物和土地、吸湿性好等特点,适宜作农药乳化剂,可调节土壤温度,对除草剂、杀
虫剂和杀菌剂有显著的增效作用。
8.衍生物开发
由于APG分子中葡萄糖环上有游离羟基,可发生羟基的各种反应,从而可以进一步合成许多衍生物。
经济和社会效益分析
依目前的需求量计,要满足国内市场的需求,需建成5000t/a APG50%水剂工厂70家。如果以1.8万元/t的价
格计算,每吨APG利税为0.7138万元,具有较高的附加值;5000t/a的APG生产厂年获利税可达3569万元。APG
是以天然物质粮食和油脂为原料生产而成,为可再生资源,对于节省石化资源、缓解世界能源危机具有重要意义。
生产原料:高级脂肪醇、葡萄糖、催化剂和溶剂等。国内均能满足需求。
环境问题:生产过程中基本无三废产生,仅有反应生成水和蒸溶剂后残留的水,每吨产品约产生0.1t,经蒸馏
回收溶剂后套用。
公用配套工程:具备水、电、汽基础设施。
生产规模:2000t/a 50%APG水剂
厂房面积:2400m2
设备投资:1200 万元
人员数量:35 人
生产成本:0.9653万元 /t
产品售价:1.5 万元/t
年 产 值:3000 万元
年 利 税:1050 万元
