大力开拓糖醇应用新领域

作者:admin    文章来源:本站原创    点击数:10250    更新时间:2010-7-7 【字体:

大力开拓糖醇应用新领域

生产绿色生物可降解化合物,替代石化产品

尤新(中国发酵工业协会名誉理事长、教授级高工

随着经济的发展和物质生活的不断改善,近年来,添加功能性配料的功能食品成为世界食品工业新的增长点。糖醇作为功能性食品配料,由于具有可防龋齿、不影响血糖值等优良特性,被广泛应用于食品工业。然而,糖醇不仅在食品工业中可用作代糖品,而且在医药工业和石化工业等领域,糖醇顺应了当前生活用品要求安全无毒、绿色可降解的发展方向,具有良好的市场开发前景。

糖醇可替代石化原料,合成各类有机化合物,用以生产保温材料、表面活性剂、甘油替代品、增塑剂和涂料等产品,不仅具有无毒可降解的优越性,而且在某些技术性能及经济效益上,具有一定的竞争优势。

当今世界,为了缓解由于工业发展造成的环境污染,开发低碳可降解化合物成为必然趋势。目前很多用于诸多领域的有机材料,如塑料、表面活性剂等,均来自石化原料,如能以糖醇为起始原料加以合成,则可替代石化原料,减少环境污染。大家熟知的甘油-丙三醇,过去在化学合成中,占有重要的地位。由于近年生物柴油的发展,副产甘油价格低廉,这将使甘油成为各种衍生化学品中颇具吸引力的潜在原料。今后,其他价格低于甘油的多元醇,包括山梨醇、麦芽糖醇以及木糖醇母液等更有竞争优势和发展余地。五元醇和六元醇比甘油多几个可反应活泼羟基,在有机合成中有独特的功用。目前国际上糖醇产量最大的山梨醇,其食品以外的用途不断增长。

 
2004年美国、欧洲和日本山梨醇结构消费

以糖醇类产品为起始原料,可生产出各种各样的绿色生物可降解化合物,以替代石化产品,举例如下:

一.保温材料

聚氨酯PU是目前国际上性能最好的发泡保温材料,聚醚多元醇和聚酯多元醇是两大主要原料,聚醚多元醇在聚氨酯泡沫塑料中占90%。聚醚多元醇是由醇类和环氧丙烷等环氧化合物聚合而成。用丙二醇乙二醇可和二个羟基反应生成二官能度聚醚,用季戍四醇(四个羟基)、木糖醇(五个羟基)、山梨醇(六个羟基)则可制得相应多官能度的聚醚。

(1)用乙二醇葡萄糖苷制聚成聚醚,然后再与甲苯二异氰酸酯制成预聚体,还可加入部分淀粉,制成高强度的聚氨酯热固特塑料。

(2)用木糖醇和环氧丙烷开环聚合获得木糖醇聚醚,用山梨醇季戍四醇或甘油同样可得到类似的聚醚。用木糖醇聚醚和异氰酸酯混合物气流喷射法喷涂于物料表面即能形成强度、耐热性、保温性均符合国家有关硬质聚氨酯泡沫塑料的泡沫塑料涂层。

(3)植物多元醇,替代石油聚醚多元醇生产聚氨酯。福建新达保温材料有限公司已建成年产5000吨植物多元醇生产线。该项目利用植物多元醇替代50%石油聚醚多元醇生产的聚氨酯,其导热系数低、黏度高、闭孔率高,具有良好的保温隔热性能,产品阻燃性能达到国家相关标准B2级要求,可应用于太阳能热水器、冰箱、建筑防水材料、涂料、胶黏剂以及密封剂等。其制品经检测符合国家《硬泡聚氨酯保温防水工程技术规范》和《外墙外保温技术规范》等标准的规定。

二.表面活性剂

 表面活性剂是石油、轻工(食品、化妆品)、医药、纺织、农药等领域用的助剂,主要起乳化、分散、洗涤、改性等功能。在多元醇表面活性剂中,熟知的有山梨醇脂肪酸脂,如span65span80span85等。

木糖醇和合成脂肪酸C7-9生成的酯,具有较低的冻点(三酯为67,四酯为46,),可作为低冻点和粘度小的精密仪器润滑剂。木糖醇和合成酯酸C1016酸生成的酯,可作为各种乳化剂。以聚氧乙烯木糖醇合成脂肪酸C1016单酯为例,该产品和十二烷基苯磺酸钙配合,可作为有机磷农药的乳化剂,乳化性能良好,具有起泡力小、无药害、耐酸碱、耐高低温及水质变化等优点。经过敌稗、内吸磷、敌敌畏、滴滴涕和乐果等初步试验,这种乳化剂用量在4~5%,稀释500倍、100倍,3小时内十分稳定,和日本进口专利乳化剂用量5%对比,效果相同。

三.多元醇葡萄糖苷替代甘油

 多元醇葡萄糖苷具有较高的粘性、不结晶性、良好的水溶性及一定的吸水性,其吸水性比甘油还强,是比较好的甘油代用品,在工业中能作为软化剂、增塑剂、水分调节剂以代替甘油,还能降低产品的成本。例如,甘油每吨5500元,如用山梨醇和葡萄糖生产山梨醇葡萄糖苷(山梨醇每吨为4000元,结晶葡萄糖每吨3000元)来替代甘油,生产成本就会降低。

四.聚氯乙烯增塑剂

聚氯乙烯(PVC)是我国塑料工业常用品种,2009年产能17805万吨,产量915万吨。塑料制品必须使用各种增塑剂改性,目前95%DOPDBP等邻苯二甲酸酯增塑剂。我国由于原料辛醇上涨等因素,DOP价格上扬,华东地区达13800-14000/吨,华南13500-13700/吨,华北13600-13700/吨。

20071月起,欧盟禁止在儿童玩具和用品中使用DBPDOP增塑剂,限制使用DINPDIDPDNOP等。美、日也相继出台在食品包装及消费品中增塑剂的限制使用法规,因此需要大力开发绿色生物可降解增塑剂,替代石化法合成增塑剂。

已成熟应用于PVC的可降解增塑剂有柠檬酸三乙酯、三丁酯,乙酰柠檬酸三乙酯、三丁酯及衍生物,它们和PVC均有较好的相容性。此外羟基脂肪族羧酸酯,如12-羟基硬脂酸三甘油酯、2-羟基辛酸丁酯等环保型增塑剂,已在农业、园林、食品包装、购物袋、书写材料、垃圾袋、医疗器材、服装等生物降解聚酯制品中得到应用。

木糖醇母液直接酯化制增塑剂,与DOP对照,经湖南塑料所考核结果,几项物检指标均符合部颁标准;国内外研究发现,硬脂酸甘油混合酯,即一次反应获得的混合酯,完全能作为替代苯二甲酸二辛酯的可降解的增塑剂。

五.多元醇制涂料

醇酸树脂是性能良好、用途广泛、价格便宜的一种合成树脂,是油漆涂料的重要原料。但是制造这种树脂,尤其是常温干燥的中长油度醇酸树脂,需要消耗相当数量的甘油及食用油。为了节约食用油脂的消耗,甘肃涂料所研制成功了一种合成醇酸树脂的新方法,利用木糖醇具有五个羟基,和部分合成脂肪酸及桐油(代替食用胡麻油及甘油)反应,制取中油度醇酸树脂,此技术已在石家庄油漆厂正式投产。产品经过唐山机车车辆厂等单位试用证明,其物理机械性能基本可达到同类产品55%油度甘油胡麻油醇酸树脂的质量水平。

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