- 表面活性剂:合成·性能·应用
- 王培义 徐宝财 王军主编
- 1137字
- 2020-08-28 03:42:15
2 表面活性剂原料与中间体
表面活性剂由亲油基和亲水基两部分组成,因而其合成主要包括亲油基的制备和亲水基的引入两部分。这里首先讨论表面活性剂的亲油基部分以及非离子表面活性剂的原料环氧乙烷、环氧丙烷等。
当前生产表面活性剂亲油基部分的原料来源主要有两大类:一是矿物质(化石)资源,以石油为主;二是可再生的生物质资源。自20世纪50年代开始,石油产品开始用作表面活性剂疏水基的原料,到70年代,石油基表面活性剂的产量超过油脂基表面活性剂,90年代以来,鉴于安全、环保及可持续发展等原因,石油基表面活性剂在表面活性剂总产量中所占的份额逐渐下降。
2002年,Sasol公司开发了一种以煤为原料生产脂肪醇的工艺,并在南非建立了年产2万吨脂肪醇的工厂。该工艺通过Fischer-Tropsch反应,用水煤气做原料,在催化剂作用下高温高压加氢,生成带甲基支链的烯烃,再转化为脂肪醇。该类脂肪醇为直链醇与带甲基支链醇的混合物。据称,该工艺成本低,产品质量稳定。由此可见,煤有望成为继石油、油脂之外的第3种表面活性剂疏水基的原料来源。
作为人类主要化工原料和能源的煤、石油和天然气等化石资源,为人类的经济繁荣、社会进步和生活水平提高做出了巨大的贡献。但是,化石资源不可再生,又会造成环境污染。鉴于资源与环境的压力迫使人们寻找新型的可再生资源。目前,生物质资源被认为是替代化石资源的最佳选择之一。
生物质是指由植物、动物或微生物生命体所合成得到的物质的总称。以生物质替代化石资源发展化学工业是人类可持续发展的必经之路。尽管现在的研究仍处于初级阶段,但其强大的生命力已经显示出来,越来越多的国家重视这方面的研究。生物多样性决定了生物质的多样性。任何一种生物都有可能为人类提供一种或多种生物质。例如,水稻可以提供淀粉、木素和纤维素,树木可以提供纤维素、木素、单糖及多糖、松脂、单宁、生漆、植物油脂等。
开发其他生物资源作为表面活性剂原料亦已引起高度重视,其中最典型的是糖基表面活性剂和氨基酸类表面活性剂。淀粉、糖类的植物资源十分丰富,以糖类作为表面活性剂的亲水基取代环氧乙烷等化学品,已有许多成功的实例。目前我国已成为亚洲最大的氨基酸生产基地。随着生物技术的发展,企业的规模化经营,氨基酸的生产成本会逐步下降,已有可能成为表面活性剂工业及日用化学工业的原料。
从循环经济的角度开发以本领域或其他领域的副产物作为生产表面活性剂的原料,也是一种可持续发展的途径,例如造纸废水中含有大量的木质素,利用其开发市场需要的木质素类表面活性剂,不仅为表面活性剂工业提供了原料,也可解决造纸工业的废水处理问题。
从可持续发展的角度选取原料还应尽可能选用无毒、无害的原料。判断其对环境是否友好,要建立科学的评价方法,如生命周期分析,只有这样才有可能在原料的选取上得到一些切实的认识。