氨基酸和其當作制備表面活性劑原料的價值最早發(fā)現(xiàn)于20世紀,主要用于化妝品、藥品的防腐,而后有研究者發(fā)現(xiàn)其可以抵抗多種致病腫瘤、細菌、病毒,因而被廣泛研究。目前研發(fā)較多的為N-酰基氨基酸型和N-烷基氨基酸型的表面活性劑,當中最多的是N-?;被岜砻婊钚詣?,現(xiàn)階段已形成系列化生產(chǎn)。
(一)氨基酸表面活性劑
氨基酸表面活性劑是將生物物質(zhì)當作基礎(chǔ),因為分子當中存在氨基酸骨架,具備其他表面活性劑的基礎(chǔ)性能和自身特殊性能,生物相容性佳、抑菌效果強、降解快速安全。氨基酸為親水結(jié)構(gòu),將疏水劑引入當中才能合成氨基酸表面活性劑,根據(jù)氨基酸溶水時不同離子類型及堿性,可以將表面活性劑區(qū)分成四種,即陰離子型、陽離子型、兩性離子型以及非離子型。
(二)氨基酸型兩性表面活性劑
這種表面活性劑的水溶液為堿性。倘若在攪拌過程中緩慢放入鹽酸,成為中性后依舊沒有變化。到微酸性后就會形成沉淀。倘若將鹽酸加入其中變?yōu)閺娝嵝院螅纬沙恋聿⑷芙?。這種現(xiàn)象表示,堿性時呈現(xiàn)出陰離子表面活性劑,酸性時呈現(xiàn)出陽離子表面活性劑。然而,在陰離子性以及陽離子性恰好處于平衡等電點,親水性會減弱,并形成沉淀。分子當中的陰離子為羧基、陽離子為銨鹽。其表面活性會隨著介質(zhì)當中的pH值而出現(xiàn)變化,比如在氫氧化鈉的介質(zhì)當中放置十二烷基氨基丙酸可以轉(zhuǎn)變成十二烷基氨基丙酸鈉,變成陰離子表面活性劑能夠溶解在水里。其放置于鹽酸介質(zhì)當中可以轉(zhuǎn)變成十二烷基氨基丙酸,形成陽離子表面活性劑能夠溶解在水里。倘若介質(zhì)當中的pH值發(fā)生變化,致使陰陽電性恰好為平衡狀態(tài),其就會轉(zhuǎn)變成鈉鹽,由于難于溶解于水而形成沉淀,這個時候的pH是等電點。要想最大限度發(fā)揮氨基酸型兩性表面活性劑的效用,就應使用于偏離等電點pH的水溶液內(nèi)。氨基酸型兩性表面活性劑在制備期間最為常用的原材料,主要包括丙烯酸甲酯、高級脂肪伯胺、氯乙酸以及丙烯腈等。研究進展:表面活性劑不僅在日用化工行業(yè)中獲得了普遍使用,在纖維合成、石油開采、冶金、建材、交通、油田化學品等諸多領(lǐng)域中均得到了廣泛應用。今后,表面活性劑的研究和運用主要集中于高新技術(shù)領(lǐng)域,例如電子機械加工、石油開采、煤炭等方面。
根據(jù)酸堿性可將氨基酸分成三種類型,即堿性、酸性和中性,衍生出的氨基酸表面活性劑包括陰離子型、陽離子型、非離子以及兩性離子型。經(jīng)過脂肪?;蚢-氨基酸的縮合而配置出的N-?;被岜砻婊钚詣┦亲顬槌R姷陌被峄砻婊钚詣?,也是現(xiàn)階段研究與使用最多的。
(一)表面活性良好
氨基酸基表面活性劑的鈣皂分散力以及乳化力都非常強,并且其抗硬水性能佳,有相關(guān)人員對氨基酸基表面活性劑的表面性能進行了研究,分析了0.5%質(zhì)量分數(shù)椰油?;谆;撬徕c的抗硬水效果,在150mg/kg的硬水和純水條件下的泡沫高度基本相同,大約為1.7cm。在氨基酸基表面活性劑碳鏈長度的增長下,其平衡表面張力與臨界膠束濃度會呈現(xiàn)出下降趨勢。
(二)生物降解性好
氨基酸基表面活性劑的生物降解性能佳,其具備優(yōu)良的環(huán)境相容性。有關(guān)人員對其生物降解性進行了系統(tǒng)性研究,最終發(fā)現(xiàn)N-?;被岜砻婊钚詣O易利用脂肪酸與氨基酸的分解來完成降解。與此同時,對比支鏈烷基苯磺酸鈉,月桂酰谷氨酸鈉的生物降解性能更佳,和十二烷基硫酸鈉基本一致。有關(guān)人員將氨基酸以及脂肪酸當作主要原料合成各種各樣的氨基酸表面活性劑,同時綜合測定了其生物降解性能,14天時其生物降解率處于57%—73%左右。
(三)抗菌性好
因為酰基鏈當中具有不飽和鍵或是羥基,所以氨基酸基表面活性劑具備相應的抗菌作用,同時這種性能會在不飽和度與羥基的增長下而提高。根據(jù)相關(guān)資料顯示,與革蘭氏陰性菌相比,精氨酸表面活性劑對革蘭氏陽性菌的抗菌效果更加理想。有關(guān)人員對N-酰基氨基酸表面活性劑抵抗大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和綠膿桿菌的具體性能進行了研究,同時分析了pH對抗菌性能的干擾,研究結(jié)果顯示:對以上三種菌,N-?;被岜砻婊钚詣┒季邆淞己玫牡挚剐阅埽趐H大于六的時候,抗菌活性降低。
(一)在衣用洗滌劑中的應用
氨基酸表面活性劑的泡沫性能較為理想,同時可以促使針織物具備良好的柔軟性,不會對織物纖維造成損傷,這一特點使其在洗衣液中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。N-?;被岜砻婊钚詣┯泻芎玫牡蜏乜箖鲂裕渲饕墙?jīng)過絲氨酸、谷氨酸、丙氨酸和甘氨酸等衍生出的,在洗衣液配方當中運用,能夠有效避免洗衣液由于低溫產(chǎn)生凝膠而不能正常應用情況的發(fā)生。有關(guān)人員對N-?;彼岜砻婊钚詣┗A(chǔ)上配置出的洗滌劑進行研究分析,結(jié)果表明這種洗滌劑的去污力與穩(wěn)定性都比較理想,衣物清洗后較為柔軟。另外還對將N-?;?1-羥基丙氨酸鈉為基礎(chǔ)的洗滌劑進行了研究,結(jié)果顯示,這種洗滌劑具有良好的抗硬水性能、去污能力,并且不會嚴重刺激皮膚。還有人觀察了干洗行業(yè)中運用氨基酸基表面活性劑的效果,將高壓二氧化碳當作主要載體,將氨基酸表面活性劑當作清洗劑,同時比較經(jīng)常使用干洗溶劑四氯乙烯的去污能力。結(jié)果顯示:對比四氯乙烯,氨基酸基表面活性劑去除顆粒污垢的能力是84%,去除非顆粒污垢的能力是98%,整體去污能力為四氯乙烯的92%;但是通過氨基酸表面活性劑配置的干洗劑具有環(huán)保、安全等優(yōu)點,對衣物尤其是尼龍材質(zhì)衣物的損傷很小。
(二)在口腔護理行業(yè)中的應用
N-酰基氨基酸表面活性劑可以形成非常多并且細膩的泡沫,刺激性弱,并且其還具備良好的抗菌作用,能夠在口腔護理領(lǐng)域中廣泛運用。比如N-月桂酰丙氨酸鈉、N-脂肪酰肌氨酸鈉、N-月桂酰谷氨酸鈉等都可以在牙膏產(chǎn)品當中得到使用,另外,以上的氨基酸類表面活性劑可以對口腔內(nèi)葡萄糖-乳酸的轉(zhuǎn)化進行有效抑制,在牙膏當中作為發(fā)泡劑可以起到清新口氣的效用。有關(guān)研究人員在牙膏產(chǎn)品當中應用N-?;拾彼徕c,結(jié)果表明可以確保產(chǎn)品在低溫條件中不容易凝膠,很輕松的擠出軟管,同時還能夠起到一定的牙齒保健和口腔疾病預防作用。有研究人員提出,在含藥物的糖中加入N-月桂?;“彼徕c,可以維持較長時間的藥效。
(三)在洗護產(chǎn)品中的應用
氨基酸表面活性劑不會對人體肌膚及眼睛造成嚴重刺激,并且其脫脂力相對較弱,清洗之后膚感佳,能夠保持皮膚濕潤,長時間使用也不會對肌膚與毛發(fā)造成損傷,并且還能夠起到相應的調(diào)理效果。有關(guān)研究人員將氨基酸基表面活性劑當作主表面活性劑,同時復配椰油基羥乙基磺酸鈉,研制出了溫和型的洗面奶。這種洗面奶的泡沫細膩豐富、外觀均勻,洗臉之后有舒適、爽滑、不緊繃等優(yōu)良感受。有關(guān)人員利用烷基糖苷、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉以及N-酰基谷氨酸鈉研制出了潔面乳,這款潔面乳的水溶性、洗凈力、起泡性都顯著優(yōu)于市場中的其他產(chǎn)品,并且這種潔面乳的p H呈弱酸性或中性,與肌膚pH值接近,不會對肌膚造成損傷。另外還有相關(guān)文獻報道了洗發(fā)香波中應用氨基酸基表面活性劑,有研究人員將N-月桂酰丙氨酸鈉當作主表面活性劑,復配椰油酰基甲基?;撬徕c,最后得到了無硅油型香波,這種洗發(fā)水具備刺激性小、成本低、去污力強、相容性好等諸多優(yōu)勢。
(四)在皮革工業(yè)中的應用
在皮革工業(yè)當中,氨基酸基表面活性劑的用途主要是加脂劑、乳化劑、染色助劑等。其可以提高加脂劑的填充性、抗水性以及助染性等良好性能,可以使皮革更加豐滿、柔軟。有關(guān)文獻報道,氨基酸表面活性劑在皮革處理中的運用,利用此類氨基酸表面活性劑后,促使皮革的柔軟性與柔軟性得到有效提升。相關(guān)人員對皮革加脂劑中運用氨基酸表面活性劑進行研究,結(jié)果顯示,在加脂工序中使用氨基酸型兩性表面活性劑能夠使油脂均勻分布于皮革纖維附近,并且提升膠原和油脂融合,可以縮減大約10%的加脂劑用量,其加脂效果良好。
(五)在醫(yī)藥方面的應用
近些年,氨基酸型表面活性劑也在醫(yī)藥、生物行業(yè)中獲得了迅速發(fā)展,比如N-?;被嵝捅砻婊钚詣┠軌蛴脕砑訌娋S生素E的水溶性,提升機體吸收力并溫和、刺激性??;還能夠迅速、安全地在人體血液、微生物和動植物細胞中提取出RNA,對DNA定量提取等;并且在免疫學當中有一定運用。?;被崮遗葸€能夠用于制備脂肽配體和藥物載體的功能性脂質(zhì)體;陰離子型氨基酸型表面活性劑能夠用來累積肌膚當中的親水物質(zhì)以及提升滲透通量,今后很可能作為肌膚的局部治療劑。氨基酸型雙子表面活性劑當前呈現(xiàn)出了特殊發(fā)展前景,對精胺基雙子表面活性劑、聚陽離子雙子表面活性劑當作基因遞送時的試劑也有相應研究。
(六)食品領(lǐng)域
在我國社會經(jīng)濟迅速發(fā)展的背景下,國民生活質(zhì)量得到了大幅度提升,食品安全引起了越來越多人的重視,而氨基酸型表面活性劑具備的生物相容性以及安全性就可以很好地滿足食品行業(yè)的這種要求。比如,用氨基酸酯取代氨基酸當作食品添加劑,不僅能夠改善食物的風味,延長其保鮮期,還能夠增加食物的營養(yǎng)成分。將少量N-?;被嵝捅砻婊钚詣┊斪魇称诽砑觿軌虼_保植物油脂和糖果以及可可粉等食物不溢出味道,避免滋生各種異味,另外還可以起到防腐的效果;還能夠?qū)λ嵝晕镔|(zhì)發(fā)酵、齲齒殘留等情況進行有效抑制,避免了酸蝕齲齒。與此同時,氨基酸型表面活性劑還可以發(fā)揮出抗靜電、防霧等效果,能夠在食品包裝的塑料薄膜當中得到良好運用。
因為我們國家的精細化工產(chǎn)業(yè)在社會經(jīng)濟發(fā)展中占據(jù)至關(guān)重要的作用,而表面活性劑作為精細化工產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵點,所以具備良好性能的氨基酸型表面活性劑受到了越來越多人的重視,近幾年獲得了快速發(fā)展。在我們國家,氨基酸型表面活性劑的工業(yè)化發(fā)展相對滯后,相應的合成工藝與技術(shù)當前依舊存在諸多缺陷,絕大多數(shù)小批量以及高質(zhì)量的氨基酸型表面活性劑依舊是國外進口,使用成本相對較高,現(xiàn)階段還沒有獲得普遍使用,很多與其有關(guān)的領(lǐng)域也因為進展比較緩慢。氨基酸型尤其是?;被嵝捅砻婊钚詣?,對于日用化學工業(yè)是非常關(guān)鍵的,很多發(fā)達國家當前都已具備相對完善的研發(fā)體系,可以多元化、系統(tǒng)化的研究以及開發(fā)各種相關(guān)產(chǎn)品,現(xiàn)階段我們國家的氨基酸型表面活性劑還存在較大的發(fā)展空間,所以,具備良好合成性能的氨基酸型表面活性劑也是當前我們國家的主要科研項目之一。針對氨基酸型表面活性劑的諸多良好特征性能,怎樣更加綠色環(huán)保、科學高效地生產(chǎn)以及運用已成為其今后重要的發(fā)展趨勢:將化學法、生物酶法與生物酶進行有機融合,這種合成方式與今后可持續(xù)發(fā)展要求更加相符;通過生物廢棄物以及天然植物制備出更經(jīng)濟實用的氨基酸型表面活性劑,能夠切實有效的減少使用投入;加大研究氨基酸型表面活性劑性能和結(jié)構(gòu)之間聯(lián)系的力度,同時積極拓展其適用范圍等,都會成為氨基酸表面活性劑今后的主流發(fā)展方向。
轉(zhuǎn)載自:表面活性劑發(fā)展中心