多元醇型非离子表面活性剂

    多元醇型非离子表面活性剂 : 多元醇型非离子表面活性剂由甘油、季戊四 醇、山梨糖醇、失水山梨糖醇、蔗糖、烷醇 胺等多羟基化合物同高碳脂肪酸进行酯化反 应制得。
这一类型的表面活性剂历史悠久,在 1853年以前就已发现甘油单脂肪酸酯,并且 广泛用作人造奶油的乳化剂。1937年,美国 Atlas Powder公司将失水山梨糖醇脂肪酸酯 作为Span型表面活性剂投入市场。在该公司 的小册子上记载了该公司的研究人员 W.G.Griffin研究过的表面活性剂的亲水 性/亲油性的指标——HLB值。
1952年,美国F.D.Snell研究所发表了 蔗糖脂肪酸酯。在日本,大日本制糖公司于 1959年最先工业化生产。
多元醇型非离子表面活性剂的一般制法 如下。

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甘油单酸酯 (单酸甘油酯) 的制法,一 般是在催化剂存在下,于200～230℃将油脂 与甘油进行酯交换,但也有用脂肪酸和甘油 直接酯化的方法。无论用哪种方法,由于脂 肪酸和甘油的三个羟基的反应机率是相等 的,所以酯化产品是几种化合物的混合物。酯 交换法所得到的甘油一酸酯含量约为60%, 而直接酯化法只能制得含量为40%～50% 左右的甘油一酸酯。
失水山梨糖醇酯的制法是,将山梨糖醇 和脂肪酸在催化剂存在下,或者在无催化剂 的高温 (200～250℃) 下进行酯化。现行的 制法,在反应中山梨糖醇发生分子内脱水,变 为失水山梨糖醇,所以得到的是1,5-失水山 梨糖醇酯[1]、1,4-失水山梨糖醇酯[2]和 山梨糖醇酯 [3]等的混合物。
这里介绍的只是这类表面活性剂的代表 性的反应生成物。除此之外,由于使用的催 化剂和反应条件不同,还产生多种副产品,而 且由于生产厂家不同,组成也往往不同。
蔗糖脂肪酸酯[4]的制法虽有酯交换法、 脂肪酰氯法、直接脱水法等,但由于蔗糖不 耐热和酸、碱等,而且除特殊溶剂之外很难 溶解,所以实际生产是采用在二甲基甲酰胺 (DMF)溶剂中进行酯交换的方法。可是本品 大多数用于食品,而DMF有毒性问题,因 此,现在使用水或丙二醇为溶剂来制造,称 为微乳液法。
多元醇型非离子表面活性剂和聚乙二醇 型表面活性剂不同。后者的代表性用途是作 渗透剂和洗涤剂,而多元醇型非离子表面活 性剂在这方面的用量很小。多元醇型非离子 表面活性剂的亲水性来自多元醇的羟基,所 以,它的亲水性小,油溶性大,多数具有自 乳化性。它与聚乙二醇型非离子表面活性剂 相比,HLB的变化范围较小,除蔗糖脂肪酸 酯之外,总的说来,大多数HLB较低。
多元醇型非离子表面活性剂的最大特点 是安全性高。例如,代表性的阴离子表面活 性剂之一的十二烷基苯磺酸钠的LD₅₀(经 口,大鼠)为1.3g/kg,代表性的聚乙二醇型 非离子表面活性剂之一的聚氧乙烯壬基苯酚 醚 (n=9) 的LD₅₀为2.6g/kg,而多元醇型 非离子表面活性剂的失水山梨糖醇单月桂酸 酯的LD₅₀都在20g/kg以上,甘油单月桂酸 酯为53.4g/kg,所以是安全性非常高的表面 活性剂。
多元醇型非离子表面活性剂的代表性用 途,是利用其毒性很小和对皮肤刺激性极小 的特点,广泛用作药品、化妆品以及食品工 业等方面的乳化剂、分散剂。
一般低HLB的多元醇型表面活性剂是 油溶性的,由于与树脂的相容性也较好,可 用作树脂添加剂,特别是聚氯乙烯薄膜的防 雾剂所不可缺少的添加剂。此外,还是纤维 工业用的纤维油剂所不可缺少的基料之一。
脂肪酸甘油酯、脂肪酸失水山犁醇酯、脂 肪酸蔗糖酯是该类表面活性剂的重要商品。 脂肪酸失水山梨酸酯商品名Span(司本、斯 盘),其主要性质列于下表。

表 Span的性能

商品名	化 学 名	HLB	表面张力(mN/m)
Span20 Span40 Span60 Span65 Span80 Span85	月桂酸失水山梨酸单酯 棕榈酸失水山梨酸单酯 硬脂酸失水山梨酸单酯 硬脂酸失水山梨酸三酯 油酸失水山梨酸单酯 油酸失水山梨酸三酯	8.6 6.7 4.7 2.1 4.3 1.8	28 36 46 48 30 32