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大力開拓糖醇應用新領域

作者:admin    文章來源:本站原創    點擊數:12779    更新時間:2010-7-7 【字體:

大力開拓糖醇應用新領域

生產綠色生物可降解化合物,替代石化產品

尤新(中國發酵工業協會名譽理事長、教授級高工

隨著經濟的發展和物質生活的不斷改善,近年來,添加功能性配料的功能食品成為世界食品工業新的增長點。糖醇作為功能性食品配料,由于具有可防齲齒、不影響血糖值等優良特性,被廣泛應用于食品工業。然而,糖醇不僅在食品工業中可用作代糖品,而且在醫藥工業和石化工業等領域,糖醇順應了當前生活用品要求安全無毒、綠色可降解的發展方向,具有良好的市場開發前景。

糖醇可替代石化原料,合成各類有機化合物,用以生產保溫材料、表面活性劑、甘油替代品、增塑劑和涂料等產品,不僅具有無毒可降解的優越性,而且在某些技術性能及經濟效益上,具有一定的競爭優勢。

當今世界,為了緩解由于工業發展造成的環境污染,開發低碳可降解化合物成為必然趨勢。目前很多用于諸多領域的有機材料,如塑料、表面活性劑等,均來自石化原料,如能以糖醇為起始原料加以合成,則可替代石化原料,減少環境污染。大家熟知的甘油-丙三醇,過去在化學合成中,占有重要的地位。由于近年生物柴油的發展,副產甘油價格低廉,這將使甘油成為各種衍生化學品中頗具吸引力的潛在原料。今后,其他價格低于甘油的多元醇,包括山梨醇、麥芽糖醇以及木糖醇母液等更有競爭優勢和發展余地。五元醇和六元醇比甘油多幾個可反應活潑羥基,在有機合成中有獨特的功用。目前國際上糖醇產量最大的山梨醇,其食品以外的用途不斷增長。

 
2004年美國、歐洲和日本山梨醇結構消費

以糖醇類產品為起始原料,可生產出各種各樣的綠色生物可降解化合物,以替代石化產品,舉例如下:

一.保溫材料

聚氨酯PU是目前國際上性能最好的發泡保溫材料,聚醚多元醇和聚酯多元醇是兩大主要原料,聚醚多元醇在聚氨酯泡沫塑料中占90%。聚醚多元醇是由醇類和環氧丙烷等環氧化合物聚合而成。用丙二醇乙二醇可和二個羥基反應生成二官能度聚醚,用季戍四醇(四個羥基)、木糖醇(五個羥基)、山梨醇(六個羥基)則可制得相應多官能度的聚醚。

(1)用乙二醇葡萄糖苷制聚成聚醚,然后再與甲苯二異氰酸酯制成預聚體,還可加入部分淀粉,制成高強度的聚氨酯熱固特塑料。

(2)用木糖醇和環氧丙烷開環聚合獲得木糖醇聚醚,用山梨醇季戍四醇或甘油同樣可得到類似的聚醚。用木糖醇聚醚和異氰酸酯混合物氣流噴射法噴涂于物料表面即能形成強度、耐熱性、保溫性均符合國家有關硬質聚氨酯泡沫塑料的泡沫塑料涂層。

(3)植物多元醇,替代石油聚醚多元醇生產聚氨酯。福建新達保溫材料有限公司已建成年產5000噸植物多元醇生產線。該項目利用植物多元醇替代50%石油聚醚多元醇生產的聚氨酯,其導熱系數低、黏度高、閉孔率高,具有良好的保溫隔熱性能,產品阻燃性能達到國家相關標準B2級要求,可應用于太陽能熱水器、冰箱、建筑防水材料、涂料、膠黏劑以及密封劑等。其制品經檢測符合國家《硬泡聚氨酯保溫防水工程技術規范》和《外墻外保溫技術規范》等標準的規定。

二.表面活性劑

 表面活性劑是石油、輕工(食品、化妝品)、醫藥、紡織、農藥等領域用的助劑,主要起乳化、分散、洗滌、改性等功能。在多元醇表面活性劑中,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,具有較低的凍點(三酯為67,四酯為46,),可作為低凍點和粘度小的精密儀器潤滑劑。木糖醇和合成酯酸C1016酸生成的酯,可作為各種乳化劑。以聚氧乙烯木糖醇合成脂肪酸C1016單酯為例,該產品和十二烷基苯磺酸鈣配合,可作為有機磷農藥的乳化劑,乳化性能良好,具有起泡力小、無藥害、耐酸堿、耐高低溫及水質變化等優點。經過敵稗、內吸磷、敵敵畏、滴滴涕和樂果等初步試驗,這種乳化劑用量在4~5%,稀釋500倍、100倍,3小時內十分穩定,和日本進口專利乳化劑用量5%對比,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較高的粘性、不結晶性、良好的水溶性及一定的吸水性,其吸水性比甘油還強,是比較好的甘油代用品,在工業中能作為軟化劑、增塑劑、水分調節劑以代替甘油,還能降低產品的成本。例如,甘油每噸5500元,如用山梨醇和葡萄糖生產山梨醇葡萄糖苷(山梨醇每噸為4000元,結晶葡萄糖每噸3000元)來替代甘油,生產成本就會降低。

四.聚氯乙烯增塑劑

聚氯乙烯(PVC)是我國塑料工業常用品種,2009年產能17805萬噸,產量915萬噸。塑料制品必須使用各種增塑劑改性,目前95%DOPDBP等鄰苯二甲酸酯增塑劑。我國由于原料辛醇上漲等因素,DOP價格上揚,華東地區達13800-14000/噸,華南13500-13700/噸,華北13600-13700/噸。

20071月起,歐盟禁止在兒童玩具和用品中使用DBPDOP增塑劑,限制使用DINPDIDPDNOP等。美、日也相繼出臺在食品包裝及消費品中增塑劑的限制使用法規,因此需要大力開發綠色生物可降解增塑劑,替代石化法合成增塑劑。

已成熟應用于PVC的可降解增塑劑有檸檬酸三乙酯、三丁酯,乙酰檸檬酸三乙酯、三丁酯及衍生物,它們和PVC均有較好的相容性。此外羥基脂肪族羧酸酯,如12-羥基硬脂酸三甘油酯、2-羥基辛酸丁酯等環保型增塑劑,已在農業、園林、食品包裝、購物袋、書寫材料、垃圾袋、醫療器材、服裝等生物降解聚酯制品中得到應用。

木糖醇母液直接酯化制增塑劑,與DOP對照,經湖南塑料所考核結果,幾項物檢指標均符合部頒標準;國內外研究發現,硬脂酸甘油混合酯,即一次反應獲得的混合酯,完全能作為替代苯二甲酸二辛酯的可降解的增塑劑。

五.多元醇制涂料

醇酸樹脂是性能良好、用途廣泛、價格便宜的一種合成樹脂,是油漆涂料的重要原料。但是制造這種樹脂,尤其是常溫干燥的中長油度醇酸樹脂,需要消耗相當數量的甘油及食用油。為了節約食用油脂的消耗,甘肅涂料所研制成功了一種合成醇酸樹脂的新方法,利用木糖醇具有五個羥基,和部分合成脂肪酸及桐油(代替食用胡麻油及甘油)反應,制取中油度醇酸樹脂,此技術已在石家莊油漆廠正式投產。產品經過唐山機車車輛廠等單位試用證明,其物理機械性能基本可達到同類產品55%油度甘油胡麻油醇酸樹脂的質量水平。

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