康鹏;王侃;方灵丹
【摘 要】烷基糖苷是一种新型的绿表面活性剂，有着十分优异的理化性能，被广泛应用于清洗剂、护肤品、轻重垢洗涤剂、强碱性洗涤剂和工农业乳化剂等领域，文章介绍了烷基糖苷的工业合成、物化性能、复配性能以及在日化工业中的应用。%Alkyl polyglycoside,a new kind of green surfactant,with good physicochemical properties,widely used in detergent, skincare product and industry emulsifier, etc. This paper is mainly about the synthesis,properties and application of Alkyl Polyglycosides.
【期刊名称】《中国洗涤用品工业》
【年(卷),期】2016(000)008
【总页数】电热暖水袋10页(P32-41)
【关键词】烷基糖苷;绿表面活性剂;洗涤剂;日化工业
【作 者】滤菌器康鹏;王侃;方灵丹
【作者单位】浙江赞宇科技股份有限公司，浙江杭州，310009;浙江赞宇科技股份有限公司，浙江杭州，310009;浙江赞宇科技股份有限公司，浙江杭州，310009
【正文语种】中 文
汤杯
【中图分类】TQ423.2;TQ649.6
烷基糖苷（Alkyl Polyglycoside，APG）是一类非离子表面活性剂，主要是由天然脂肪醇和葡萄糖在酸性催化剂存在下失去一分子水生成的，是一类十分优秀的表面活性剂[1-5]。烷基糖苷相比其他表面活性剂具有许多优点，比如优秀的表面活性，其在一定pH范围内能够保持化学稳定性，去污泡沫性能都十分优良，复配常产生明显的增效效果，生态毒性低及生物降解性能好等优点。正是由于上述优点，烷基糖苷被广泛地应用到清洗剂、护肤品、轻重垢洗涤剂、强碱性洗涤剂和工农业乳化剂等领域[3-4]。
近年来，随着全球环保意识的增强，人们开始去寻新的、可持续发展、绿环保的表面活性剂品种及制备工艺。基于可再生资源制备的烷基糖苷正是在这样的时代背景下应运而
生的，其以天然可再生资源为原料，具有十分优良的物化性能，并且在生态安全性方面，几乎没有任何其他表面活性剂可与其媲美，完全符合绿表面活性剂的发展趋势，有望成为21世纪快速发展的表面活性剂品种之一[2-3]。
目前，国外烷基糖苷的应用比较广泛，国内由于价格、产品质量等因素应用相对较少，对其应用的一些特点研究也相对较少。随着人们对产品的温和性、环保性的要求越来越高，有必要对其做进一步的研究。本文从烷基糖苷的合成、分类、物化性能及应用等方面做了介绍，以期为烷基糖苷的使用提供一些试验依据。
1.1 烷基糖苷的合成化学
目前，国外关于烷基多苷合成方法的研究较多，主要可以分为两大类：化学合成法与酶催化法。而在化学合成法中，根据反应机理的不同又可分为酸催化法、碱催化法以及消去基团法。而根据能否得到立体选择构型的糖苷，它又可分为选择性合成与非选择性合成。虽酶催化法合成烷基多苷具有高度的立体选择性，但缺点是产率太低，且成本很高[2-3]。
近几年，随着科技的发展，一些新的合成方法也被应用到烷基多苷的合成中来，如超声波
、微波等方法[3-12]。但总体来讲，这些方法均只局限于实验室合成，工业上由于各种限制，目前还是采用较为简单的“Fischer糖苷化反应”。 工业生产路线一般如图1所示。
1.2 烷基糖苷的合成工艺
目前，工业上采用的“Fischer糖苷化反应”大致分为直接合成工艺以及缩醛交换工艺。直接合成工艺是指在酸性催化剂存在下，长链脂肪醇与葡萄糖直接反应制得烷基多苷[4-6]。其反应方程式如下：
缩醛交换工艺则是首先利用低碳醇与葡萄糖在酸性条件下生成低碳糖苷，然后再与长链脂肪醇发生缩醛交换反应，从而生成烷基多苷。其反应方程式如下：
但不论是直接法还是缩醛交换法，除了上述反应外，糖分子之间，烷基多苷与糖分子之间，烷基多苷之间也会发生聚合反应，所得到的产物为烷基单糖苷、烷基二糖苷、烷基三糖苷等的混合物，因此，烷基糖苷也被称为烷基多苷。
饮用水净化器
目前，烷基糖苷的糖源主要为无水葡萄糖，但无水葡萄糖成本较高，有报道称，德国Huls公司采用的是用糖浆来进行缩醛交换法制烷基多苷，但由于含水分较多，对操作要求较高，反应很容易出现糖结块现象。国内有文献报道采用淀粉制烷基糖苷，淀粉是高分子量的聚糖，在适当的条件下也可生成烷基糖苷。兰州理工大学的康文术[13]曾采用沙枣淀粉，马铃薯淀粉，玉米淀粉进行烷基糖苷的开发，并取得了较好的实验结果。
糖苷化工艺另一个重要的优化参数是开发选择性良好的催化剂，以抑制多糖和醚化反应的发生。目前，文献报道的催化剂基本上分为两类：（1）一元催化体系，主要是硫酸、盐酸、磷酸、对甲苯磺酸、烷基苯磺酸、烷基萘磺酸、磺酸树脂等强酸。这些催化剂又可分为无机酸和有机酸，无机酸主要用于两步法中，有机酸主要用于直接法中；（2）二元催化体系，同样分为无机类和有机类。无机类二元催化体系主要代表为硫酸、盐酸或磷酸为主催化剂，还原性酸如次磷酸、次亚磷酸等作为助催化剂。有机类二元催化体系是利用无机酸将长链叔胺或烷基甜菜碱质子化，使此类催化剂既有催化作用，又有一定的乳化作用。目前，工业上主要使用的还是一元催化体系。
国外对 Fisher 法合成烷基糖苷的整个反应历程研究表明，糖苷化反应过程可以描述为：首
先葡萄糖与脂肪醇反应，形成的低聚物达到平衡。之后是烷基糖苷的缓慢降解，降解的烷基糖苷脱除烷基后再聚合，生成热力学更稳定的多糖[2，4]。因此，烷基糖苷的反应过程需要极为准确的操作，过度反应造成产物减少，副产物增多，产品总体性能下降。
1.3 烷基糖苷的精制
在烷基糖苷的后续处理中，脱醇及脱工艺也一直是国内外研究的重点，由于烷基多苷的物化性状，如何将反应后产品中的游离醇含量降至1%以下，一直是工业上的操作难点。目前，工业上多采用两级串联蒸发装置，一般第一级为降膜式蒸发器，在此蒸发器上可将大部分脂肪醇脱除，之后再采用带刮板的膜式蒸发器或短程蒸发器作为第二级脱除剩余的脂肪醇，也有厂家在此基础上增加一蒸发器，采用三级蒸发装置。
近几年，有人针对高温脱醇带来的烷基多苷泽加深问题提出了新的脱醇方法，如溶剂萃取法，吸附解吸法，超临界流体萃取法以及硅石吸附法等[8-12]。华南理工大学的蓝仁华[14]对比了溶剂萃取法和减压蒸馏法，结果表明：采用乙醚作为萃取剂可以将产品中残醇含量降至0.9%，并有效地减少了提纯分离时间，可得到无高纯度的烷基多苷样品。但从工业角度考虑，这些方法均不适合工业化生产。
电厂生产管理系统
游离脂肪醇除去后，产物的颜仍然很深，不能满足市场中客户的需求，因此，需要对产物进行脱处理。常用的脱方法有：臭氧法，紫外线照射脱法，活性炭吸附脱法，过氧化物漂白法等。日本一篇专利介绍，糖醇反应时，采用紫外线照射具有一定的脱效果。德国一篇专利介绍，采用 100～1000W的汞灯来照射糖苷水溶液，也取得了较好的结果[3]。目前，国内外多采用十分有效的过氧化物氧化漂白法，同时添加一些漂白助剂。中国日用化学工业研究院的张杰[15]曾就双氧水漂白烷基多苷做过一些研究，结果表明：采用四乙酰乙二胺活化双氧水体系可以有效地降低烷基多苷的泽。但双氧水漂白存在泡沫多、时间长等缺点，因此，国外也有厂家采用管道式双氧水漂白技术。
国内最早由中国日用化学工业研究院进行了烷基多苷两步法生产工艺的探索，但缩醛交换法由于存在产品质量不高，工艺流程长和能耗高等缺点，因此，以中国日用化学工业研究院为首，陆续进行了烷基糖苷的一步法工艺研究，并顺利通过了扩试、中试及投产研究。目前，国内已先后建立起数套烷基糖苷的生产装置，且大多厂家采用直接法工艺生产烷基糖苷，也有少数厂家采用缩醛交换法合成烷基糖苷，由于缩醛交换法合成的烷基糖苷含有少量低碳糖苷，不适宜在日化行业使用，但在某些行业有特殊的用途，因此，也有少量厂家采用此法。
本试验搜集了市场上的一些烷基糖苷样品，将其与AES、LAS、AOS等常规表面活性剂在泡沫、润湿、去污、乳化等性能上进行了对比，其中C0814APG、C1214APG、C0810APG为浙江赞宇科技股份有限公司样品，C0810APG-1、C0814APG-1、C1214APG-1为其他公司样品。
2.1 冻点铅封号
烷基糖苷一般是溶解于水的。相同聚合度下，烷基糖苷在水中的溶解度随着疏水链长的增加而下降，如C8烷基单苷和C10烷基单苷溶解于水，而C12烷基单苷和C14烷基单苷不溶于水，这也是C0810APG为透明水溶液，而C1214APG在放置过程中析出和沉淀的主要原因，混合C0814APG由于短碳链的存在而使其溶解性加大，也为透明水溶液。
表1为5%烷基糖苷水溶液的冻点。
由表1可知，C1214APG冻点较高，这对该产品的使用及配方设计提出了较高的要求。
2.2 泡沫性能
配制浓度为0.02%的活性物水溶液，水硬度为150mg/kg，自动泡沫仪参数：温度25℃；溶液进样量250mL；搅拌次数40次；搅拌时间10s/次；转速1000r/min。之后静止5min，记录泡沫的稳定性能。实验结果如图2所示。
烷基糖苷的泡沫性能总体来说，较优于非离子表面活性剂AEO9，而弱于常规的阴离子表面活性剂。烷基糖苷的泡沫性能数据则是C0814APG＞C1214APG＞C0810APG。C0814APG-1为其他公司混合糖苷样品，常温放置有分层现象，可能有其他添加物存在。
2.3 润湿性能
采用帆布沉降法测定表面活性剂的润湿性能。实验结果如图3所示。
C1214APG的润湿性能比AOS、LAS、AEO9稍差，但优于AES；且C0810APG的润湿性能明显差于C1214APG及C0814APG；C0814APG与C0814APG-1比较，在润湿性能上也存在一些差异。
2.4 去污性能
采用国标GB/T 13174-2003方法测定去污力。试样浓度为0.2%，水硬度为250mg/kg，测定温度为（30±1）℃，时间为20min。实验结果如图4所示。
对碳黑污布的去污性能顺序如下：LAS＞C1214APG＞AOS＞AES＞AEO9＞C0814APG＞C0810APG；对皮质污布的去污顺序如下：LAS＞AES≈AOS＞AEO9＞C1214APG＞C0810APG＞C0814APG。可知烷基糖苷的去污性能以C1214APG最优，C0810APG与C0814APG去污性能相当。
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