绿色表面活性剂的分类和性能

表面活性剂在生产和使用的过程中对人体及环境生态系统造成了严重的危害。在洗涤剂中加入一定量的表面活性剂溶剂可以增强洗涤剂的溶解性和洗涤性, 但由于这些溶剂具有一定的毒性,会对皮肤产生明显的刺激作用。大量使用表面活性剂还会对生态系统产生潜在的危害。如, 烷基苯磺酸钠(ABS)的生物降解性差, 在洗涤剂中的大量使用所产生的大量泡沫造成了城市下水道及河流泡沫泛滥; 含有磷酸盐的表面活性剂在使用时使河流湖泊水质产生“富营养化”; 在生产直链烷基苯磺酸钠(LAS)的过程中所产生的二氧化硫、三氧化硫及脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(AES)类产品中二恶烷类物质不易生物降解,对环境造成了巨大的危害。

为了满足人们日益增强的保健需求, 确保人类生存环境的可持续发展, 开发对人体尽可能无毒无害及对生态环境无污染的表面活性剂势在必行。

1、绿色表面活性剂的分类和性能

绿色表面活性剂是指由天然或再生资源加工的, 对人体刺激性小和易于生物降解的表面活性剂。绿色表面活性剂按其在水中是否离解,可分为非离子型绿色表面活性剂和离子型绿色表面活性剂。离子型绿色表面活性剂根据溶解后的活性成分又可分为阳离子型、阴离子型和两性离子型。

绿色表面活性剂是由天然的或可再生资源加工而成的，即具有天然性、温和性、刺激性小等优良特点。同传统表面活性剂一样,绿色表面活性剂具有亲水基和憎水基。与传统表面活性剂相比,绿色表面活性剂具有高效强力去污性、优良的配伍性及良好的环境相容性, 并表现出良好的乳化性、洗涤性、增溶性、润湿性、溶解性和稳定性等。

除此以外, 每一种绿色表面活性剂都具有其特有的性能, 如α-磺基脂肪酸酯盐(MEC)在低浓度下就具有表面活性、耐硬水，单烷基磷酸酯具有优良的起泡乳化性、抗静电性能以及特有的皮肤亲合性。常见的绿色表面活性剂有α-磺基脂肪酸甲酯(MEC)、烷基糖多苷(APG)、葡萄糖酰胺(APA)、醇醚羧酸盐(AEC)、单烷基磷酸酯(MAP)、烷基葡萄糖酰胺(MECA)。

2、几类绿色表面活性剂的性能、应用及现状 

绿色表面活性剂具有天然性、温和性、刺激性小等优良特点。同传统表面活性剂一样，绿色表面活性剂具有亲水基和憎水基。与传统表面活性剂相比，绿色表面活性剂具有高效强力去污性、优良的配伍性及良好的环境相容性，并表现出良好的乳化性、洗涤性、增溶性、润湿性、溶解性和稳定性等。

●烷基聚葡萄糖苷(APG)类 

烷基糖苷(APG)是新一代环保型绿色表面活性剂，由天然或再生资源的原料如淀粉 中的葡萄糖与脂肪醇反应得到非离予表面活性剂烷基多苷，属新型的非离子表面活性剂，具有优良的发泡性能、对人体刺激性小、易被生物降解等特点，表面张力低，去污力好，泡沫丰富细腻，配伍性强，与任何类型表面活性剂协同效应明显，具有较强的广谱抗菌活性，产品易于稀释，无浊点、无疑胶现象，使用方便，而且耐强碱、抗盐性强。

烷基糖苷生产所用原料是口服葡萄糖和脂肪醇，此产品由于其无毒、无刺激，将是传统表面活性剂的替代产品，具有广阔的应用前景。广泛应用于农药中间体、洗涤剂、化妆品、食品、医药、消防、纺织、印染、石油等工业领域。 

●脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐( AES)   

脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(AES)是由高级脂肪醇与环氧乙烷进行加成反应，制得脂肪醇聚氧乙烯醚再经硫酸化而得。AES是一类重要的阴离子表面活性剂，它具有优良的抗硬水性发泡性和低温性能，生物降解迅速，对皮肤刺激性小，与酶的配伍性好，而且溶液透明稳定并易于被电解质调节增加粘度，因而被广泛应用于液体洗涤剂、低磷和无磷洗涤剂以及个人保护用品中，也是我国阴离子型绿色表面活性剂的主流产品。这类新产品包括异构脂肪醇硫酸盐(GAS)和磷酸盐(GAP)以及异构脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐和磷酸盐(GAES及GAEP)。

●脂肪酸甲酯磺酸盐(MES) 

MES是新一代的绿色表面活性剂，研究开发MES的历史已长达半个世纪，几十年来，几乎所有著名的洗涤剂公司都曾在MES上花费过不少的心力，并高度肯定和赞赏MES的优越性能，其基于天然原料，可再生资源，生物降解性好，属环保型绿色产品。MES性能温和，对人体的刺激性及毒性低于直链烷基苯磺酸盐LAS，与AS、AES相当。无口服毒性，实际上对水生物无毒。洗涤性好，在冷水和硬水中都能保持良好的洗涤性能，去污力高于LAS和AS，在硬水中差距更加明显，这正是LAS的主要弱点。无磷特性优于LAS，在没有碱、缺少三聚磷酸钠的情况下，LAS去污能力大打折扣，MES却减效很少，所以特别适合于生产无磷/低磷环保型洗涤剂。尽管MEs拥有上述种种优点，其实际年产量却长期在2万t上下徘徊，商业推广主要受制于生产与配方的问题，即颜色深，漂白过程中易水解成洗涤性能差的副产物——二钠盐，在碱性有水条件下热稳定性差，难于配方。

●可生物降解的Gemini表面活性剂

Gemini表面活性剂具有特殊的分(离)子结构。单体表面活性剂分(离)子通常由一条疏水链和一个亲水基组成，而Gemini表面活性剂分(离)子通常由两(或三)条疏水链，两个亲水基和一个连接基组成(连接基靠近亲水基部位)，连接基可以是亲水性的，也可以是疏水性的。与单体表面活性剂相比较，Gemini表面活性剂具有很多优良性质：很高的表面活性；很低的 Krafft点和很好的水溶性；在降低水的表面张力方面表现出更高的效率，和单体表面活性剂间的复配能产生更强的协同效应；良好的钙皂分散性能；更强的降低油/水界面张力的能力；对油的增溶能力更强；对皮肤的刺激性更小等。Gemini表面活性剂是新产品中的佼佼者，只因Gemini产品成本高，工业化的少，到目前只有两个工业化的产品。

●聚环氧琥珀酸(PESA)，聚天冬氨酸(PASP) 

聚环氧琥珀酸(PESA)是20世纪90年代初由美国Betz实验室首先开发出来的一种无磷无氮的绿色生物可降解缓蚀阻垢剂。PESA既具有良好的阻垢性能，又无磷、无氮、且易生物降解，适用于高碱高固水系，可用于锅炉水处理、冷却水处理、污水处理、海水淡化、膜分离等。

其阻垢性能和缓蚀性能都明显优于聚丙烯酸钠、聚马来酸和酒石酸等。由于制造工艺清洁，使用后的PESA能被微生物或真菌高效、稳定地降解成环境无害的最终产物，因此，被认为是一种“环境友好”的绿色化学品。已成为国内外水处理剂研制、开发的热点。近年来国外在这方面的发展较快。 

聚天冬氨酸是以天冬氨酸或马来酸为原料，在催化剂作用下聚合而成。广泛应用于冷却水、锅炉用水处理及脱盐、脱糖回收、反渗透等过程中的水处理中，特别是在石油生成的油井钻探装置中，是碳酸钙，硫酸钡和硫酸钙沉淀的抑制剂。国外对聚天冬氨酸的合成、结构和性能等作了研究，并开始了工业化应用。国内对其也已展开了广泛的研究。聚天冬氨酸类水处理剂因具有优良的生物可降解性和较高的阻垢性能，被认为是一种真正的绿色阻垢剂。