酰胺類表面活性劑的合成及發(fā)展趨勢

尚陽 朱日麗 趙建偉 劉栩瑞 張鵬君 江旭波 王文凱 李瑞

表面活性劑因為分子結構中同時具有親水基和親油基，所以表面活性劑溶液具有很多特殊的性質，只需少量添加就可以使溶液的性質發(fā)生變化。根據(jù)相似相溶原理，親水基為極性基團，如羥基、氨基、酰胺基、羧基及其鹽，疏水基為非極性烷基鏈，烷基鏈長度一般為8個以上，烷基鏈長度越長，疏水性能越好，對應的溶解性越差[1]。

近幾年，表面活性劑研究的熱點問題之一就是可降解性[5-9]，提升生物降解性有一條途徑就是在表面活性劑分子中引入一些弱的化學鍵，包括酯鍵、酰胺鍵[10]。酰胺類表面活性劑容易被降解，并且滿足人們對表面活性劑安全性和溫和性的要求，應用前景十分廣闊。然而，我國目前使用的酰胺類表面活性劑來源大多為進口，國內生產量較少[11]。

酰胺類表面活性劑是一類應用范圍很廣的表面活性劑，品種也較多，主要應用于化妝品工業(yè)、洗滌劑工業(yè)。酰胺類表面活性劑的主要功能為增稠、腐蝕抑制、泡沫穩(wěn)定、乳化、潤濕和洗滌等功能。酰胺類表面活性劑分為非離子型表面活性劑、陽離子型表面活性劑、陰離子型表面活性劑、復配型表面活性劑，大多數(shù)的酰胺類表面活性劑為非離子型表面活性劑，如烷醇酰胺類表面活性劑及其衍生物[12-17]。了解酰胺類表面活性劑的合成過程，并探究其物理化學特性，對研究和開發(fā)更多酰胺類表面活性劑具有很大的社會和經濟效益。

1 酰胺類表面活性劑的合成

1.1 酰鹵與胺反應

1.1.1 Igepon T型表面活性劑

如圖1所示，Igepon T是具有酰胺鍵和磺酸根離子的一種化合物，可以通過酰氯和胺在堿性條件下反應。Igepon T中，親油基團可以用硬脂?；?、月桂?；⑼谞栍王；⒆貦磅；?。Igepon T陰離子表面活性劑可以應用于分散劑、潤濕劑和洗滌劑等[18]。

1.1.2 氨基酸型表面活性劑

如2所示，氨基酸型表面活性劑可以通過酰氯和對應的胺化合反應制得，合成過程較為簡單，由于使用酰氯做原料，反應較為劇烈，轉化率較高，反應過程在堿性條件下進行，所以反應釜一般不用白鋼設備，而是由陶瓷制成。氨基酸型表面活性劑能抑制Escherichia coli等細菌及真菌的生長繁殖，所以可作為防腐劑、食品添加劑等，應用范圍較廣[19]。

1.2 酸酐與胺反應

此合成方法主要是利用帶有烷基鏈的酸酐和相應的胺反應（化學反應見圖3），但是合成反應較為緩慢，此類方法是一種合成雙子表面活性劑的方法，此類化合物可用于回收泄漏在水面上的原油[20-21]。

1.3 胺解法（酯與胺反應）

胺解法是目前合成酰胺類表面活性劑常用的一種方法，通常是在低碳醇中加入油脂，反應得到甲酯，然后再用胺類化合物再和相應的甲酯反應，即可生成相應的表面活性劑。

1.3.1 超級烷醇酰胺（superamide）

如圖4所示，超級烷醇酰胺表面活性劑是利用二乙醇胺與相應的甲酯反應合成的，一般合成的表面活性劑的活性成分比例大于90%，此類表面活性劑有泡沫穩(wěn)定和增稠作用，可用于剃須用品、沐浴液、洗發(fā)香波和洗滌劑中。此外，此類表面活性劑還可在工業(yè)中用作金屬部件的清洗[22]。

1.3.2 咪唑啉型兩性表面活性劑

因咪唑啉型表面活性劑很容易被微生物講解，因此毒性較低，除此之外，咪唑啉型表面活性劑（其合成反應方程式見圖5）還擁有易發(fā)泡、去污能力強、分散性好、乳化能力強等特點，被廣泛應用于日用洗滌劑、紡織機器清洗劑、印染污漬清洗劑的合成，除了上述應用外，咪唑啉型表面活性劑還被廣泛應用于嬰兒、孕婦所用的香波中，是一種溫和的表面活性劑[23]。

1.4 脂肪酸與胺反應

此類型的表面活性劑合成路線簡單，生產工藝不繁瑣，人工、設備、管理等生產成本較低。其合成過程如下所述。

1.4.1 烷醇酰胺類表面活性劑

常用的烷醇酰胺是用椰子油或椰子油酸合成的，如6502型烷醇酰胺表面活性劑，就是用椰子油為原料制成的，但是產率較低，產率一般在60%～70%之間，并且合成的烷醇酰胺類表面活性劑在水中的溶解性較差，需要配合其他種類的表面活性劑使用，或者添加無機鹽等添加劑，才能發(fā)揮其優(yōu)良的表面性能[24]。

1.4.2 陽離子表面活性劑

用脂肪酸和相應的胺反應，之后再和酸反應生成陽離子表面活性劑。如圖6所示的酰胺類表面活性劑是由N，N—2—乙基—乙烯基二胺和相應的脂肪酸（硬脂酸）反應，最后加酸，即可生成相應的陽離子表面活性劑。因此類表面活性劑具有優(yōu)異的抗靜電能力，可應用于纖維柔軟劑[25]。

2 酰胺類表面活性劑的發(fā)展趨勢

我國酰胺類表面活性劑的發(fā)展較為緩慢，市場上只有少數(shù)的幾種，基本上以烷醇類為主，烷醇類又表面活性劑中，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺表面活性劑占大部分，國外的酰胺類表面活性劑種類多樣，產品較多，我國表面活性劑的發(fā)展還有待提升。

2.1 綠色環(huán)保型發(fā)展

表面活性劑的可降解性是今后發(fā)展的一大方向，酰胺類表面活性劑因具有良好的可降解性，是今后表面活性劑發(fā)展的趨勢，且酰胺類表面活性劑具有低毒、低刺激性、耐酸堿、可降解等眾多優(yōu)勢，將會被廣泛應用于可降解塑料、紡織業(yè)、藥品行業(yè)、洗滌、涂料分散等領域。

2.2 產品多樣化發(fā)展

隨著市場需求的不斷增大，酰胺類表面活性劑的用量也在不斷提升，對產品的性能也有新的要求。因此，酰胺類表面活性劑亟需開發(fā)新的產品，以應對新的市場需求，通過不斷研發(fā)、應用，使酰胺類表面活性劑得到充分利用。

2.3 發(fā)揮產品優(yōu)勢

以現(xiàn)有酰胺類表面活性劑低毒、可分解的特性為基礎，結合酰胺類表面活性劑在洗潔精、洗發(fā)水、洗面奶、洗手液、擦臉油等化妝品行業(yè)應用的成功案例，以點帶面，將帶動化妝品行業(yè)從刺激型向溫和型轉變，并推動我國化妝品行業(yè)向高品質化發(fā)展的進程。隨著新產品的研發(fā)，將加速產業(yè)鏈和創(chuàng)新鏈的深度融合，打破國外在高端化妝品領域的壟斷地位。

3 結語

目前，全球各國對化工產品的生物可降解性要求逐漸增加，酰胺類表面活性劑的種類將不斷增加，尤其是具有特殊功能的酰胺類表面活性劑，將在涂料、化工、石油開采、服裝印染等領域大放異彩。我國是酰胺類表面活性劑的消費大國，隨著科技的發(fā)展，酰胺類表面活性劑的用量也將隨之增加，常規(guī)酰胺類表面活性劑的研發(fā)、品控也將有很大的提升空間。

10.19599/j.issn.1008-892x.2022.02.015

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