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烷基糖苷和阴、非离子复配性能的研究

2019/11/12 15:23:30点击:

前言

 

      烷基糖苷(简称APG是一种重要的新型绿色非离子表面活性剂。它由天然脂肪醇和葡萄糖在酸性催化剂作用下合成而来。糖苷单元为亲水基,烷基为亲油基凹。APG是单苷、二苷、三苷等的混合物,通常可用通式RO (Gn表示,其中G代表C5C6的糖单元,RC8~C18的饱和直链烷基,n表示每个烷基结合的平均糖单元数,或称平均聚合度,n值越大,单苷含量越低,多苷含量越高;n=1时称之为烷基多糖苷;n2时统称为烷基多糖苷;烷基糖苷是单苷与多苷的总称四。

烷基糖苷兼具非离子与阴离子表面活性剂的特性,是一种性能优良的新型绿色表面活性剂:①能显著降低水的表面张力,可降至2.5x l0-4N.cm', 据认为这是烃类表面活性剂表面张力的理论极限值;②去污力强,尤其在硬水中更突出;③在限定pH范围内化学性能稳定,特别在碱性环境中很稳定;④复配性能极佳,对大多数表面活性剂具有明显的增效作用;⑤泡沫丰富、细腻而稳定;⑥在浓的电解质溶液中也有较大的溶解度;⑦与皮肤相容性好,对皮肤和眼膜刺激性小,作用温和;⑧生态毒性很低,属无毒或低毒物质;⑨生物降解性能好,环境污染小;①可由再生资源制备。APG是继AS(直链烷基苯磺酸盐)AES(脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐)AE (脂肪醇聚氧乙烯醚)之后第四代环境友好的表面活性剂产品,被国内外专家誉为“世界级”的表面活性剂,有着广泛的工业发展前景。

APG的研制已有一百多年的历史,早在1893,德国的EmilFischer就用乙醇和葡萄糖在盐酸催化下合成了乙基糖苷,但直到上世纪80年代才开始APG的商品化生产。法国Seppic 公司在1978年首先实现了APG的工业化生产,1992年建成了10kt 的生产装置。德国Henkel公司于1988 年兼并了美国Horizon Chemicals公司,并收购了它的4kt中试装置并扩大到25kt的规模,实现了APG大规模的工业化生产。该公司另一套25kt的生产装置也于1995年在杜塞尔多夫建成投产同。BASFHULSKAO. P&G等著名公司都有批量生产APG的能力。据有关报道,世界APG生产能力为: 199434kt, 199560kt, 2000年仅欧洲对APG的年需求量就达到90kt

我国上世纪80年代末有中国日化所和大连理工大学率先开展长链(C8) APG的合成研究工作。中国日化所利用葡萄糖和脂肪醇,采用二步法制得了APG产品,并获得中国专利(CN1077397A)。我国1994年分别在广东和湖北建成了lkt中试装置各,产品质量指标达到国家“八五"攻关项目的要求,填补了国内APG生产的空白。大连理工大学根据小试成果,在鞍山化工一厂和金陵石化研究院成功进行了500t.a'300~500t.al的中试。长春康博精细化工有限公司在1995年、河南开普化工公司在1998年也分别建成一套lkt.a-1的中试装置。目前国内己形成了江苏万淇生物科技股份有限公司的2万吨/年 ,上海发凯等生产企业,年产能10万吨左右

 

2实验部分

2.1实验原料

烷基多糖苷(APG08- 10),工业级,江苏万淇生物科技股份有限公司;十二烷基硫酸钠,分析纯,天津市科密欧化学试剂开发中心;脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO),分析纯,纪雅有限公司;丙酮,分析纯,莱阳经济技术开发区精细化工厂;氢氧化钠,分析纯,天津市科密欧化学试剂开发中心;乙醇,分析纯,青岛海滨化学试剂厂;煤油,工业级,杭州福达精细油品有限公司。2.2实验仪器SHB- II 循环水式多用真空泵,上海豫康科教仪器设备有限公司;DZTW型电子调温电热套,山东鄄城县光华仪器有限公司;BZY- 2全自动表面张力仪,。上海衡平仪器制造有限公司;低温恒温槽水浴锅,上海方瑞仪器有限公司;电子天平,上海方瑞仪器有限公司。

烧杯;玻璃棒;直尺;容量瓶;具塞量筒;帆布;秒表;洗瓶;酒精灯;胶头滴管。

3结果与讨论

3.1表面张力的测定

3.1.1烷基糖苷与阴离子表面活性剂复配表面张力数据

调节水浴温度为25,用全自动表面张力仪分别测定复配后不同比例下不同浓度溶液的表面张力,见表1及图1

临界胶束浓度和临界胶束浓度时的表面张力是衡量表面活性剂表面活性的主要参数。由图1可得出不同配比的临界胶束浓度和临界胶束浓度的表面张力,见表2

烷基糖苷与阴离子表面活性剂在复配比例为1 : 1时的临界胶束浓度和表面张力最低(均比单组分要低,其原因是两种物质复配后产生协同效应,使得混合物的表面张力比原来单-组分的表面张力低。

3.1.2烷基糖苷与非离子表面活性剂复配的表面张力数据

调节水浴温度为25,用全自动表面张力仪分别测定复配后不同比例下不同浓度溶液的表面张力,见表3及图2

图2烷基糖苷与非离子表面活性剂以不同比例复配的表面张力图

临界胶束浓度和临界胶束浓度的表面张力是衡量表面活性剂表面活性的主要参数。由图2可得出不同配比的临界胶束浓度和临界胶束浓度的表面张力,见表4

4临界胶速浓度和临界胶速浓度的表面张力

比例

1:9

1:4

1:1

1:0.6

10

01

R/(mN.M)

33.87

35.08

35.83

35.92

37.23

34.67

Lg[c g.g]

-4.93

-3.95

-3.48

-3.5

-2.73

-5.3

 

从表4可以看出,烷基糖苷与非离子表面活性剂在不同配比时的临界胶束浓度和表面张力的关系。AEO是一种比烷基糖苷表面活性强的表面活性剂,当烷基糖苷与AEO的质量比为1:9,时临界胶束浓度和表面张力最低。

3.2润湿力的测定

3.2.1烷基糖苷与阴离子表面活性剂复配后润湿力的测定

在室温条件下,分别取浓度为0.01 gL'的烷基糖苷与阴离子表面活性剂复配溶液10mL,倒入1000mL的烧杯内,测定其表面活性剂的润湿力,见表5

 5结果表明,烷基糖苷与阴离子表面活性剂复配后润湿力会相应有所变化,在比例为1:4时,帆布沉到烧杯底部所用的时间最短,润湿佳。

3.2.2烷基糖苷与非离子表面活性剂复配后润湿力的测定

在室温条件下,分别取浓度为0.01 gL'的烷基糖苷与非离子表面活性剂复配溶液10mL,倒入1000mL的烧杯内,测定其表面活性剂的润湿力,见表6


6结果表明,烷基糖苷与非离子表面活性剂复配后,润湿力会相应有所变化,在比例为1:4时帆布沉到烧杯底部所用的时间最短,润湿力最佳。3.3乳化力的测定

33.1烷基糖苷与阴离子表面活性剂复配后乳化力的测定

分别取复配后不同比例0.01 gL'的表面活性剂溶液40mL,加入到标有刻度的具塞量筒中,然后加入40mL煤油,测得各表面活性剂的乳化力,见表7

比例

19

14

11

10.6

10

01

乳化力/s

255

233

196

186

75

261

7结果表明,烷基糖苷与阴离子表面活性剂复配后,乳化时间随着阴离子含量的增加逐渐延长,说明乳化力逐渐增强。

3.3.2烷基糖苷与非离子表面活性剂复配后乳化力的测定

分别取复配后不同比例0.01 gL1的表面活性剂溶液40mL,加入到标有刻度的具塞量筒中,然后加入40mL煤油,测得各表面活性剂的乳化力,见表8

 

 

    8结果表明,烷基糖苷与非离子表面活性剂复配后,乳化时间延长,其中以复配比例1 : 1时间最长,乳化力最强。

3.4泡沫力的测定

3.4.1烷基糖苷与阴离子表面活性剂复配后泡沫力的测定

在室温条件下,向具塞量筒内加入40mL一定浓度复配后的表面活性剂,充分振荡,测泡沫稳定后的泡沫高度h5min后的泡沫高度h2,其表面活性剂的泡沫性能见表9

9结果表明,在比例为1 : 1时,起泡高度的差值最小,起泡性最好。

 3.4.2烷基糖苷与非离子表面活性剂复配后泡沫力的测定

在室温条件下,向具塞量筒内加入40mL-定浓度复配后的表面活性剂,充分振荡,测泡沫稳定后的泡沫高度h5min后的泡沫高度h2,其表面活性剂的泡沫性能见表10


10结果表明,烷基糖苷与非离子表面活性剂复配后的泡沫性能远没有与阴离子表面活性剂那么明显。相比较而言,在比例为1 : 40: 1时,溶液的起泡高度差值最小,起泡性最好。3.5浊点的测定

3.5.1"烷基糖省写阴离子表面活性剂复配后浊点的测定,在水浴中对复配溶液逐渐升温,测得其浊点,见表11

实验证明,在水浴中对复配溶液进行逐渐升温时,溶液没有变浑浊,可知烷基糖苷与阴离子表面活性剂复配后的浊点大于水的沸点100^C

3.5.2烷基糖苷与非离子表面活性剂复配后浊点的测定

在水浴中对复配溶液进行逐渐升温,测得其浊点,见表12


实验证明,在水浴中对复配溶液进行逐渐升温时,溶液没有变浑浊,可知烷基糖苷与非离子表面活性剂复配后的浊点大于水的沸点100℃。

 

3.6耐碱性测定

3.6.1烷基糖苷与阴离子表面活性剂复配后耐碱性的测定

取不同浓度的20mL氢氧化钠溶液于100mL的小烧杯内,分别向溶液中滴加- . 滴浓度为0.1 gL1的表面活性剂溶液,测定不同表面活性剂的耐碱性,见表13


实验结果表明,烷基糖苷与阴离子表面活性剂复配后,耐碱性有所降低,烷基糖苷含量越高,耐碱性越高。3.6.2烷基糖苷与非离子表面活性剂复配后耐碱性的测定

取不同浓度的20mL氢氧化钠溶液于100mL的小烧杯内,分别向溶液中滴加一滴浓度为0.1gL!的表面活性剂溶液,测定不同表面活性剂的耐碱性,见表14

实验结果表明,烷基糖苷的耐碱性很强,比与其复配的阴离子表面活性剂的耐碱性高。复配溶液中烷基糖苷含量越高,耐鹹性就越强。

 4结论

 (1)烷基糖苷与阴、非离子表面活性剂复配后临界胶束浓度比单一组分要低,这说明复配后表面活性提高了。烷基糖苷与非离子表面活性剂复配的临界胶束浓度更低于烷基糖苷与阴离子表面活性剂复配的临界胶束浓度,因此烷基糖苷与非离子表面活性剂复配的表面活性更佳。

 (2)烷基糖苷与阴、非离子表面活性剂复配后其润湿力、乳化力、泡沫力等性能都有所提高,并且复配时的比例与相关性能也有- -定的关系。

 (3)烷基糖苷与阴.非离子表面活性剂复配后其耐碱性能不如单一组分烷基糖苷的耐碱性能强,并且另. -组分混合比例越大,耐碱性能越不好。

  (4)烷基糖苷与阴、非离子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。