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日本糖基和氨基酸系表面活性剂的开发及应用
黄汉生摘编
摘要:以糖和氨基酸为原料的表面活性剂因其温和性、安全性和生物降解性近年来在日本受到高度重视,在日本已开发与应用这两类无公害的表面活性剂,并有良好的市场前景。
关键词:糖系表面活性剂;氨基酸系表面活性剂;开发中图分类号:T Q42313+1
文献标识码:A
文章编号:1006-7264(2000)04-0001-02
Develo p ment and A pp lications of Su g ar -and Amino Acid -based Surfactants in Ja p an
HUANG H an -shen g
Abstract :In recent y ears ,su g ar -and am ino acid -based surfactants have been hi g hl y interested in Ja p an due to their m ildness ,safet y and bi 2o g radabilit y .T hese tw o t y p es of surfactants w ith no env ironm ent p ollution have been develo p ed and used in Ja p an ,and the m arket p otential is ver y g reat.
K e y w ords :su g ar -based surfactant ;am ino acid -based surfactant ;develo p m ent
收稿日期:1999-08-10
日本现在使用的主要表面活性剂的生物降解性虽
然比过去合成洗衣粉中使用的支链烷基苯磺酸盐好,100万t ,使用后大部分随废水排放,故要求开发和使用生物降解性好、有利于环境保护的表面活性剂;另一方面在香波、护发剂等中的表面活性剂与人体直接接触,要求表面活性剂对人体安全、温和。
以糖和氨基酸为原料制造的表面活性剂能适合温和性、安全性和生物降解性的要求,故日本近年来大力开发并推广应用以糖和氨基酸为原料的无公害表面活性剂。
以蔗糖为原料的蔗糖脂肪酸酯和以谷氨酸为原料的N -酰基谷氨酸盐早已商品化,近年来以葡萄糖为原料的烷基多葡糖苷和链烷基-N -甲基葡糖酰胺也已实用化,葡糖胺季铵盐正在开发之中。
此外,氨基酸系表面活性剂中,除谷氨酸以外,还包括以甘氨酸、丙氨酸和精氨酸等的氨基酸为原料的品种也开始商品化。
1蔗糖脂肪酸酯
蔗糖脂肪酸酯是以有8个羟基的蔗糖为亲水基,以置换了蔗糖的羟基的脂肪酸部分为亲油基的非离子表面活性剂,是通过蔗糖与脂肪酸甲酯的酯交换反应制成的,除单酯外,在某些条件下还有二酯和三酯生成。
日本第一工业制药公司、三菱化学食品公司有高H LB 值至低H LB 值多个品级的蔗糖脂肪酸酯产品。
蔗糖脂肪酸酯在日本是被许可作食品添加剂的5种乳化剂之一(其他4种是失水山梨醇脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯和大豆卵磷脂),它无毒、无臭、无刺激性,生物降解性优良。
其洗净力不大,但有W /O 型乳化、增溶、起泡等表面活性剂的多种性能,并且有抑制淀粉陈化和油脂结晶变换的作用与
防止鱼油氧化的功能,广泛用于罐装咖啡、冰淇淋、糖果、饼干、巧克力、面包、蛋糕、人造奶油和起酥油等,用于乳制品、面粉加工制品、油脂制品、鱼肉加工食品等品质的改善,此外,作为低刺激性的表面活性剂也用作香波等盥洗、化妆品和食品洗净剂的活性成分。
蔗糖脂肪酸酯的安全性也得到国际上的公认。
2烷基多葡糖苷(APG )
APG 是以葡萄糖部分作亲水基,以烷基为疏水
基的非离子表面活性剂。
用淀粉糖化制得的葡萄糖与高级醇在酸性催化剂催化下脱水缩合制成。
生产厂家有日本花王、日本精化公司和德国汉高公司(产品由汉高日本公司输入日本)。
花王公司和汉高公司拥有关于APG 应用的许多专利。
一般的非离子表面活性剂起泡力弱,不适合用作厨房洗涤剂的主成分,APG 起泡性好,而且没有一般厨房洗涤剂使手皮肤皲裂的问题,故花王公司10年前就已将APG 用作厨房洗涤剂的主成分。
此外,与其他洗涤剂配合还用于轻垢洗涤剂,这种洗涤剂用于洗涤绒线、呢绒不会引起毡缩的问题。
日本精化公司生产并以Sucra p li 的商品名销售,具有C 8～C 18烷基多葡糖苷,因受花王、汉高公司的应用专利的限制,该公司的APG 应用于渗透助剂和其拥有专利的酶稳定化技术等领域。
汉高公司除在德国设有5万t /a (含APG 50%的产品)的生产装置外,在美国也有一套同等规模的生产装置。
该公司的APG 由汉高日本公司以 … 的商品名(通用品级)和• 的商品名(化妆品用品级)在日本出售。
化妆品用品级用于体用洗涤剂等,通用品级用于厨房洗涤、玻璃研磨等。
在日本市场上虽然其
日用化学品科学
DETERGENT &COSMETICS
第23卷第4期2000年8月
环球科技
2葡萄糖+C H3N H2
OH OH
O H
OH
HOC H2C HC HC HC HC H2N H
CH3
HNC H2C HC HC HC HC H2O H+RCOOC H3
C H3OH
RCNC H2C HC HC HC HC H2O H
O
C H3
OH
OH OH
OH
OH
OH OH
CH3I
OH
OH
OH
HOC H2C HC HC HC HC H2N+(C H3)3I-
OH
O OH
OH
OH
OH
RCO-C H2C HC HC HC HC H2N+(C H3)3C l-
RCOC l
他表面活性剂的销量已达到饱和,但APG的销路仍在增长。
APG(50%含量)在日本的售价大约在500日元/k g以下。
日本国内因不能利用廉价的玉米淀粉等原料,其APG的生产成本较高。
3链烷基-N-甲基葡糖酰胺
这是以葡萄糖和甲胺为原料通过还原氨化和加氢
分解反应制成的N-甲基葡糖胺,然后与脂肪酸甲酯反应合成具有如下结构的非离子表面活性剂。
这是P&G公司的独家产品,1997年的生产量达到3万t～5万t。
此产品具有表面活性剂的诸多性能。
P&G公司的此产品在日本主要用作厨房用洗涤剂,在欧洲也用于衣用洗涤剂。
以糖为原料的非离子表面活性剂还有正在处于研究阶段的果糖的油酸酯。
4生物降解性良好的糖系阳离子表面活性剂
阳离子表面活性剂可用作柔软整理剂。
由于用作柔软整理剂的主成分二氢化牛油烷基二甲基氯化铵的生物降解性差,现在正在开发替代它的代用品如二甲基二脂肪酸酯季铵盐、三甲基脂肪酸酯季铵盐等含酯键的阳离子表面活性剂以及有可生物降解的酯键和有柔软效果的酰胺基的酯酰胺型阳离子表面活性剂。
欧洲国家十分重视织物柔软整理剂和护发剂用的阳离子表面活性剂生物降解性不良的问题,据说在这些国家现在只许可使用有酯键生物降解性良好的阳离子表面活性剂。
日本大阪市工业研究所与松本油脂制药公司合作开发成功以葡萄糖为原料制成的生物降解性良好的阳离子表面活性剂。
首先,葡萄糖与甲胺还原氨化并加氢制成N-甲基葡糖胺,用碘甲烷季铵化,然后用脂肪酰氯使之转变为酯型。
除生成单酯还生成二酯。
这种阳离子表面活性剂有优良的降低表面张力的能力,用它处理的棉布、聚酯———棉混纺布和聚酯布有良好的吸水性和抗静电性。
传统的阳离子表面活性剂用活性污泥处理不能使之生物降解,而该阳离子表面活性剂却显现良好的生物降解性。
5以氨基酸为原料的表面活性剂
氨基酸系表面活性剂对皮肤温和,安全性高,且生物降解性好,适用于洗涤剂、护发剂、疗效化妆品等盥洗用品与化妆品领域。
味之素公司现在生产以谷氨酸、甘氨酸、丝蛋白中大量含有的丙氨酸、精氨酸为原料的多种氨基酸系表面活性剂。
以谷氨酸为原料制造的阴离子表面活性剂N-酰基谷氨酸盐(商品名 )是氨基酸系表面活性剂中首先开发的一种。
改变酰基、盐基的种类可制成多种不同品级的产品。
还有以酰基甘氨酸、酰基丙氨酸为阴离子的产品(后者的商品名 ),适用于香波、脸部清洗剂、体用洗涤剂等的洗净剂,它性能温和、起泡性好。
阳离子表面活性剂有已商品化以精氨酸为原料的CAE和 } 。
CAE是精氨酸乙酯型,适用于化妆品、护发剂、疗效化妆品和有杀菌协同作用的助剂。
} 是有C12～C14烷基的衍生物,具有两性的阳离子表面活性剂。
非离子性的氨基酸系表面活性剂有以谷氨酸为原料的 ⁄ ,此产品的特点是有调理作用。
此外,狮子公司、川研精化公司已实现低刺激性洗涤剂用月桂酰基-N-甲基-β-丙氨酸盐的商品化。
另外还有用赖氨酸或精氨酸中和脂肪酸而制造的被称为氨基酸皂的产品,其中的液状皂适用作香波、体用洗涤剂等。
除表面活性剂外,还在研究开发氨基酸系助洗剂(螯合剂)。
其中包括甲基甘氨酸二醋酸钠、乙基甘氨酸二醋酸钠、精氨酸二醋酸纳、聚精氨酸钠等。
乙二胺四乙酸钠虽可用作螯合剂,螯合效果尚佳,然而无生物降解性。
氨基酸系助洗剂不仅有螯合作用而且生物降解性良好。
据称,氨基酸系助洗剂已部分使用于纤维加工和照片显象工序。
摘编自化学工业时报(日),1998-12-15/25:1-3
(总137)日用化学品科学第23卷第4期
环球科技。