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烷基糖苷和陰、非離子復配性能的研究

2019/11/12 15:23:30點擊:

前言

 

      烷基糖苷(簡稱APG是一種重要的新型綠色非離子表面活性劑。它由天然脂肪醇和葡萄糖在酸性催化劑作用下合成而來。糖苷單元為親水基,烷基為親油基凹。APG是單苷、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的糖單元,RC8~C18的飽和直鏈烷基,n表示每個烷基結合的平均糖單元數,或稱平均聚合度,n值越大,單苷含量越低,多苷含量越高;n=1時稱之為烷基多糖苷;n2時統稱為烷基多糖苷;烷基糖苷是單苷與多苷的總稱四。

烷基糖苷兼具非離子與陰離子表面活性劑的特性,是一種性能優良的新型綠色表面活性劑:①能顯著降低水的表面張力,可降至2.5x l0-4N.cm', 據認為這是烴類表面活性劑表面張力的理論極限值;②去污力強,尤其在硬水中更突出;③在限定pH范圍內化學性能穩定,特別在堿性環境中很穩定;④復配性能極佳,對大多數表面活性劑具有明顯的增效作用;⑤泡沫豐富、細膩而穩定;⑥在濃的電解質溶液中也有較大的溶解度;⑦與皮膚相容性好,對皮膚和眼膜刺激性小,作用溫和;⑧生態毒性很低,屬無毒或低毒物質;⑨生物降解性能好,環境污染小;①可由再生資源制備。APG是繼AS(直鏈烷基苯磺酸鹽)AES(脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽)AE (脂肪醇聚氧乙烯醚)之后第四代環境友好的表面活性劑產品,被國內外專家譽為“世界級”的表面活性劑,有著廣泛的工業發展前景。

APG的研制已有一百多年的歷史,早在1893,德國的EmilFischer就用乙醇和葡萄糖在鹽酸催化下合成了乙基糖苷,但直到上世紀80年代才開始APG的商品化生產。法國Seppic 公司在1978年首先實現了APG的工業化生產,1992年建成了10kt 的生產裝置。德國Henkel公司于1988 年兼并了美國Horizon Chemicals公司,并收購了它的4kt中試裝置并擴大到25kt的規模,實現了APG大規模的工業化生產。該公司另一套25kt的生產裝置也于1995年在杜塞爾多夫建成投產同。BASFHULSKAO. P&G等著名公司都有批量生產APG的能力。據有關報道,世界APG生產能力為: 199434kt, 199560kt, 2000年僅歐洲對APG的年需求量就達到90kt

我國上世紀80年代末有中國日化所和大連理工大學率先開展長鏈(C8) APG的合成研究工作。中國日化所利用葡萄糖和脂肪醇,采用二步法制得了APG產品,并獲得中國專利(CN1077397A)。我國1994年分別在廣東和湖北建成了lkt中試裝置各,產品質量指標達到國家“八五"攻關項目的要求,填補了國內APG生產的空白。大連理工大學根據小試成果,在鞍山化工一廠和金陵石化研究院成功進行了500t.a'300~500t.al的中試。長春康博精細化工有限公司在1995年、河南開普化工公司在1998年也分別建成一套lkt.a-1的中試裝置。目前國內己形成了江蘇萬淇生物科技股份有限公司的2萬噸/年 ,上海發凱等生產企業,年產能10萬噸左右

 

2實驗部分

2.1實驗原料

烷基多糖苷(APG08- 10),工業級,江蘇萬淇生物科技股份有限公司;十二烷基硫酸鈉,分析純,天津市科密歐化學試劑開發中心;脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO),分析純,紀雅有限公司;丙酮,分析純,萊陽經濟技術開發區精細化工廠;氫氧化鈉,分析純,天津市科密歐化學試劑開發中心;乙醇,分析純,青島海濱化學試劑廠;煤油,工業級,杭州福達精細油品有限公司。2.2實驗儀器SHB- II 循環水式多用真空泵,上海豫康科教儀器設備有限公司;DZTW型電子調溫電熱套,山東鄄城縣光華儀器有限公司;BZY- 2全自動表面張力儀,。上海衡平儀器制造有限公司;低溫恒溫槽水浴鍋,上海方瑞儀器有限公司;電子天平,上海方瑞儀器有限公司。

燒杯;玻璃棒;直尺;容量瓶;具塞量筒;帆布;秒表;洗瓶;酒精燈;膠頭滴管。

3結果與討論

3.1表面張力的測定

3.1.1烷基糖苷與陰離子表面活性劑復配表面張力數據

調節水浴溫度為25,用全自動表面張力儀分別測定復配后不同比例下不同濃度溶液的表面張力,見表1及圖1

臨界膠束濃度和臨界膠束濃度時的表面張力是衡量表面活性劑表面活性的主要參數。由圖1可得出不同配比的臨界膠束濃度和臨界膠束濃度的表面張力,見表2

烷基糖苷與陰離子表面活性劑在復配比例為1 : 1時的臨界膠束濃度和表面張力最低(均比單組分要低,其原因是兩種物質復配后產生協同效應,使得混合物的表面張力比原來單-組分的表面張力低。

3.1.2烷基糖苷與非離子表面活性劑復配的表面張力數據

調節水浴溫度為25,用全自動表面張力儀分別測定復配后不同比例下不同濃度溶液的表面張力,見表3及圖2

圖2烷基糖苷與非離子表面活性劑以不同比例復配的表面張力圖

臨界膠束濃度和臨界膠束濃度的表面張力是衡量表面活性劑表面活性的主要參數。由圖2可得出不同配比的臨界膠束濃度和臨界膠束濃度的表面張力,見表4

4臨界膠速濃度和臨界膠速濃度的表面張力

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

 

從表4可以看出,烷基糖苷與非離子表面活性劑在不同配比時的臨界膠束濃度和表面張力的關系。AEO是一種比烷基糖苷表面活性強的表面活性劑,當烷基糖苷與AEO的質量比為1:9,時臨界膠束濃度和表面張力最低。

3.2潤濕力的測定

3.2.1烷基糖苷與陰離子表面活性劑復配后潤濕力的測定

在室溫條件下,分別取濃度為0.01 gL'的烷基糖苷與陰離子表面活性劑復配溶液10mL,倒入1000mL的燒杯內,測定其表面活性劑的潤濕力,見表5

 5結果表明,烷基糖苷與陰離子表面活性劑復配后潤濕力會相應有所變化,在比例為1:4時,帆布沉到燒杯底部所用的時間最短,潤濕佳。

3.2.2烷基糖苷與非離子表面活性劑復配后潤濕力的測定

在室溫條件下,分別取濃度為0.01 gL'的烷基糖苷與非離子表面活性劑復配溶液10mL,倒入1000mL的燒杯內,測定其表面活性劑的潤濕力,見表6


6結果表明,烷基糖苷與非離子表面活性劑復配后,潤濕力會相應有所變化,在比例為1:4時帆布沉到燒杯底部所用的時間最短,潤濕力最佳。3.3乳化力的測定

33.1烷基糖苷與陰離子表面活性劑復配后乳化力的測定

分別取復配后不同比例0.01 gL'的表面活性劑溶液40mL,加入到標有刻度的具塞量筒中,然后加入40mL煤油,測得各表面活性劑的乳化力,見表7

比例

19

14

11

10.6

10

01

乳化力/s

255

233

196

186

75

261

7結果表明,烷基糖苷與陰離子表面活性劑復配后,乳化時間隨著陰離子含量的增加逐漸延長,說明乳化力逐漸增強。

3.3.2烷基糖苷與非離子表面活性劑復配后乳化力的測定

分別取復配后不同比例0.01 gL1的表面活性劑溶液40mL,加入到標有刻度的具塞量筒中,然后加入40mL煤油,測得各表面活性劑的乳化力,見表8

 

 

    8結果表明,烷基糖苷與非離子表面活性劑復配后,乳化時間延長,其中以復配比例1 : 1時間最長,乳化力最強。

3.4泡沫力的測定

3.4.1烷基糖苷與陰離子表面活性劑復配后泡沫力的測定

在室溫條件下,向具塞量筒內加入40mL一定濃度復配后的表面活性劑,充分振蕩,測泡沫穩定后的泡沫高度h5min后的泡沫高度h2,其表面活性劑的泡沫性能見表9

9結果表明,在比例為1 : 1時,起泡高度的差值最小,起泡性最好。

 3.4.2烷基糖苷與非離子表面活性劑復配后泡沫力的測定

在室溫條件下,向具塞量筒內加入40mL-定濃度復配后的表面活性劑,充分振蕩,測泡沫穩定后的泡沫高度h5min后的泡沫高度h2,其表面活性劑的泡沫性能見表10


10結果表明,烷基糖苷與非離子表面活性劑復配后的泡沫性能遠沒有與陰離子表面活性劑那么明顯。相比較而言,在比例為1 : 40: 1時,溶液的起泡高度差值最小,起泡性最好。3.5濁點的測定

3.5.1"烷基糖省寫陰離子表面活性劑復配后濁點的測定,在水浴中對復配溶液逐漸升溫,測得其濁點,見表11

實驗證明,在水浴中對復配溶液進行逐漸升溫時,溶液沒有變渾濁,可知烷基糖苷與陰離子表面活性劑復配后的濁點大于水的沸點100^C

3.5.2烷基糖苷與非離子表面活性劑復配后濁點的測定

在水浴中對復配溶液進行逐漸升溫,測得其濁點,見表12


實驗證明,在水浴中對復配溶液進行逐漸升溫時,溶液沒有變渾濁,可知烷基糖苷與非離子表面活性劑復配后的濁點大于水的沸點100℃。

 

3.6耐堿性測定

3.6.1烷基糖苷與陰離子表面活性劑復配后耐堿性的測定

取不同濃度的20mL氫氧化鈉溶液于100mL的小燒杯內,分別向溶液中滴加- . 滴濃度為0.1 gL1的表面活性劑溶液,測定不同表面活性劑的耐堿性,見表13


實驗結果表明,烷基糖苷與陰離子表面活性劑復配后,耐堿性有所降低,烷基糖苷含量越高,耐堿性越高。3.6.2烷基糖苷與非離子表面活性劑復配后耐堿性的測定

取不同濃度的20mL氫氧化鈉溶液于100mL的小燒杯內,分別向溶液中滴加一滴濃度為0.1gL!的表面活性劑溶液,測定不同表面活性劑的耐堿性,見表14

實驗結果表明,烷基糖苷的耐堿性很強,比與其復配的陰離子表面活性劑的耐堿性高。復配溶液中烷基糖苷含量越高,耐鹹性就越強。

 4結論

 (1)烷基糖苷與陰、非離子表面活性劑復配后臨界膠束濃度比單一組分要低,這說明復配后表面活性提高了。烷基糖苷與非離子表面活性劑復配的臨界膠束濃度更低于烷基糖苷與陰離子表面活性劑復配的臨界膠束濃度,因此烷基糖苷與非離子表面活性劑復配的表面活性更佳。

 (2)烷基糖苷與陰、非離子表面活性劑復配后其潤濕力、乳化力、泡沫力等性能都有所提高,并且復配時的比例與相關性能也有- -定的關系。

 (3)烷基糖苷與陰.非離子表面活性劑復配后其耐堿性能不如單一組分烷基糖苷的耐堿性能強,并且另. -組分混合比例越大,耐堿性能越不好。

  (4)烷基糖苷與陰、非離子表面活性劑復配后濁點的變化不是很明顯,不管是單一組分還是復配組分,其濁點都高于水的沸點,因此復配后仍然可以在較高的溫度下使用。


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