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行业基础
烷基糖苷与其他表面活性剂的复配性能研究
2016-03-10 09:12:24 来源:百度百科 作者:徐国梅 张媛媛 张卫卫 【 】 浏览:1251次 评论:0

21世纪的表面活性剂正朝着安全、温和及易生物降解的方向发展。绿色表面活性剂烷基糖苷(APG)。是由脂肪醇和葡萄糖或淀粉等可再生性植物为原料, 通过脱水缩合得到的非离子表面活性剂,性能优异,能与大多数的表面活性剂复配,具有协同效应。烷基糖苷的原料成本与脂肪醇醚类相近,但糖苷转移反应的复杂性、产品精制的溶剂回收等方面,使其生产成本高于AE(脂肪醇聚氧乙烯醚)和AES(脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐)。

中国是传统农业大国,淀粉资源较为丰富,所以以淀粉代替葡萄糖合成烷基糖苷,是一种更加经济的方法。 本文利用皖西农副产品山芋淀粉作为原料,同正丁醇在柠檬酸和对甲苯磺酸作为催化剂的条件下反应,再与十二醇反应后,采用间接法合成,得到非离子表面活性剂十二烷基糖苷,并与OP-10(非离子表面活性剂)、十二烷基硫酸钠(阴离子表面活性剂)、十六烷基三甲基溴化铵(阳离子表面活性剂) 进行复配,对其复配后的表面张力、起泡性能、浊点等进行研究,结果表明,烷基糖苷是一种性能优良的表面活性剂。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

山芋淀粉,食品级;正丁醇、十二醇、对甲苯磺 酸、柠檬酸、丙酮、丙三醇、氢氧化钠、OP-10、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵均为分析纯。 DF-Ⅱ集热式磁力加热搅拌器;BZY-1全自动表面张力仪;DXZ-1型真空干燥箱;SHA-C型水浴恒温振荡器;FA-1104电子天平;501型超级恒温器;SHZ-C型循环水式多用真空泵;670型傅里叶红外光谱仪;2151罗氏泡沫仪。

1.2 实验方法

采用转糖苷法即两步法来合成,糖苷和长链 烷醇在酸催化下进行苷交换反应,生成较复杂的烷基糖苷。ROH为正丁醇,APG(Ⅰ)为丁基葡萄糖苷,APG(Ⅱ)为十二烷基葡萄糖苷,R'OH为正十二醇。

把质量比1∶2的山芋淀粉和正丁醇混合均匀,加入配有磁力搅拌器、温度计和分水回流冷凝器的三颈烧瓶中,充分搅拌,混合均匀后,加入1.0%的对甲苯磺酸和10.0%的柠檬酸作为催化剂,滴加适量浓硫酸, 油浴加热,控温100~120℃,反应5~7h。真空蒸馏,除去未反应的正丁醇和生成的水。将减压蒸馏装置改成冷凝回流装置,向体系中加入6~8倍于山芋淀粉质量的十二醇(预热80℃),继续反应, 用KI-I2试液检测反应终点。达终点后,减压蒸馏除去过量的十二醇和置换出来的正丁醇,期间可以添加4~5mL丙三醇作为携带剂。减压蒸馏至不再有馏分出来(40~50min)。添加适量丙酮进行萃取(趁热萃取, 70~80℃),静置分层。下层产物中加入适量30%的氢氧化钠溶液,中和至pH8左右。再用双氧水进行脱色,最后得到浅黄色粘稠液体,即为粗制的APG产品,真空干燥。

1.3 复配

将合成的烷基糖苷分成四份,一份不添加表面活性剂,一份添加10gOP-10,一份添加10g十二烷基硫酸钠,一份添加10g十六烷基三甲基溴化铵,进行复配,分别测定其表面张力、起泡高度与持续时间、 浊点等。另外取10gOP-10、10g十二烷基硫酸钠、 10g十六烷基三甲基溴化铵,配制成等体积溶液,进行检测。

     

2 结果与讨论

2.1 红外分析 山芋淀粉和产物APG红外光谱分别见图1和图2

由图2可知,糖苷中含有明显的亲水基特征峰,分子键—OH伸缩振动频率为3345~3370cm-1 ;2930,2800cm-1处吸收显示—CH3和—CH2的伸缩峰;1170,1060cm-1处吸收显示不带支链的醚键C—O—C基伸缩振动频率,这是APG的特征吸收峰, 说明产物是烷基糖苷。

2.2表面张力的测定

调节恒温水浴温度为25℃,检测各复配溶液的表面张力,结果见表1。

由表1可知, APG的表面张力比其它三种表面活性剂的都低,而且与其它三种复配后,可以使其表面张力显著降低,表明烷基糖苷与其他表面活性剂复配后产生了协同效应。

2.3 起泡高度和持续时间

APG与其他表面活性剂复配后,(40±0.5)℃ 的泡沫高度见表2。

由表2可知,烷基糖苷的起泡性优良,且与其他表面活性剂具有协同效应。

2.4 浊点的测定

在水浴中对各复配溶液进行逐渐升温,测得复 配溶液的浊点,见表3。

由表3可知,在水浴中对复配溶液进行逐渐升 温时,溶液没有变浑浊,可知烷基糖苷与其他表面活性剂复配后的浊点大于水的沸点100℃。

3 结论

1)烷基糖苷与其他表面活性剂(非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂)复配后,表面张力比单一组分要低,这说明复配后溶液的表面活性提高了。

2)烷基糖苷与其他表面活性剂复配后,浊点的变化不是很明显,不管是单一组分,还是复配组分,其浊点都高于水的沸点。因此,复配后仍然可以在较高的温度下使用。

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。

表面活性剂,首选绿色非离子表面活性剂烷基糖苷(APG)和醇醚糖苷(AEG)。烷基糖苷APG天然安全、性能多效,型号多样。主要有:烷基糖苷1214( APG1214 )、烷基糖苷0810( APG0810 )、烷基糖苷0814( APG0814 )、低泡烷基糖苷APG 、无泡烷基糖苷APG等

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