20世纪90年代发展起来的不使用石油衍生产品的新一代非离子表面活性剂,其原材料均来自天然可再生资源,其中脂肪醇主要以天然棕榈油和椰子油为原料、葡萄糖是以玉米等农作物淀粉加工而来,同时烷基糖苷(APG)在生产过程中无三废产生,产品各项性能优良,无毒、无刺激、安全性好、能彻底生物降解,符合可持续发展要求,APG引起业界关注的原因不仅在于其优良的功能性和生产成本等方面的优势,更在于其突出的人体安全性和环境相容性。一般烷基糖苷的碳数分布在C8-18,然而随着表面活性剂的应用领域的进一步扩展,硬表面清洗等行业越来越希望有低泡且耐碱性的表面活性剂产品,本项目就是开发了C6烷基糖苷系列产品实现多品种、小批量、高附加值的需求。
C6烷基糖苷主要原料也是无水葡萄糖由玉米发酵加工而来,中国作为农业大国,有丰富的玉米资源,且质量好、价格低、保证供应。故低碳APG产品的发展可带动农副产品的深加工;不仅有良好经济效益,还有显著的社会效益。
截至2010年4月,世界上生产直链烷基糖苷(APG)的技术路线是转糖苷化法(又称两步法或缩醛交换法)和直接糖苷化法(又称一步法或直接法)。由于两步法技术工艺流程长、产品质量差,正逐渐被淘汰;先进的直接法技术是在一定的温度、压力和酸催化剂存在下,使中长碳链的C8-18脂肪醇与葡萄糖直接进行固/液相反应制备烷基糖苷,反应原理是葡萄糖环上的半缩醛羟基与脂肪醇羟基的缩醛化过程。在烷基糖苷的制备过程中,为了得到糖聚合度适宜的功能性烷基糖苷产品,脂肪醇往往过量使用,反应结束后脂肪醇需要从产品中脱除分离并回用。
本项目采用直接法技术合成烷基糖苷(APG),是以葡萄糖和C6醇(过量使用,反应结束后需脱除回用)为原料,在专用复合催化剂(无需分离回收)存在下进行缩醛化反应,再经脱醇、后处理得到APG产品。直接法缩醛化反应方程式如下:
(n为葡萄糖平均聚合度),上述缩醛化反应属固-液相反应体系,反应混合物中的未反应葡萄糖(残糖)含量将直接影响最终产品的质量和外观色泽,而长时间反应又会生成多糖等副反应产物,同样造成产品质量问题。中国国内外通常的解决方案是将葡萄糖与少量脂肪醇预制成糖浆加入反应体系;或反应3-5小时后,去除未反应糖再进行后续工艺。