酰胺类表面活性剂的合成及发展趋势

尚阳 朱日丽 赵建伟 刘栩瑞 张鹏君 江旭波 王文凯 李瑞

表面活性剂因为分子结构中同时具有亲水基和亲油基，所以表面活性剂溶液具有很多特殊的性质，只需少量添加就可以使溶液的性质发生变化。根据相似相溶原理，亲水基为极性基团，如羟基、氨基、酰胺基、羧基及其盐，疏水基为非极性烷基链，烷基链长度一般为8个以上，烷基链长度越长，疏水性能越好，对应的溶解性越差[1]。

近几年，表面活性剂研究的热点问题之一就是可降解性[5-9]，提升生物降解性有一条途径就是在表面活性剂分子中引入一些弱的化学键，包括酯键、酰胺键[10]。酰胺类表面活性剂容易被降解，并且满足人们对表面活性剂安全性和温和性的要求，应用前景十分广阔。然而，我国目前使用的酰胺类表面活性剂来源大多为进口，国内生产量较少[11]。

酰胺类表面活性剂是一类应用范围很广的表面活性剂，品种也较多，主要应用于化妆品工业、洗涤剂工业。酰胺类表面活性剂的主要功能为增稠、腐蚀抑制、泡沫稳定、乳化、润湿和洗涤等功能。酰胺类表面活性剂分为非离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂、复配型表面活性剂，大多数的酰胺类表面活性剂为非离子型表面活性剂，如烷醇酰胺类表面活性剂及其衍生物[12-17]。了解酰胺类表面活性剂的合成过程，并探究其物理化学特性，对研究和开发更多酰胺类表面活性剂具有很大的社会和经济效益。

1 酰胺类表面活性剂的合成

1.1 酰卤与胺反应

1.1.1 Igepon T型表面活性剂

如图1所示，Igepon T是具有酰胺键和磺酸根离子的一种化合物，可以通过酰氯和胺在碱性条件下反应。Igepon T中，亲油基团可以用硬脂酰基、月桂酰基、妥尔油酰基、棕榈酰基代替。Igepon T阴离子表面活性剂可以应用于分散剂、润湿剂和洗涤剂等[18]。

1.1.2 氨基酸型表面活性剂

如2所示，氨基酸型表面活性剂可以通过酰氯和对应的胺化合反应制得，合成过程较为简单，由于使用酰氯做原料，反应较为剧烈，转化率较高，反应过程在碱性条件下进行，所以反应釜一般不用白钢设备，而是由陶瓷制成。氨基酸型表面活性剂能抑制Escherichia coli等细菌及真菌的生长繁殖，所以可作为防腐剂、食品添加剂等，应用范围较广[19]。

1.2 酸酐与胺反应

此合成方法主要是利用带有烷基链的酸酐和相应的胺反应（化学反应见图3），但是合成反应较为缓慢，此类方法是一种合成双子表面活性剂的方法，此类化合物可用于回收泄漏在水面上的原油[20-21]。

1.3 胺解法（酯与胺反应）

胺解法是目前合成酰胺类表面活性剂常用的一种方法，通常是在低碳醇中加入油脂，反应得到甲酯，然后再用胺类化合物再和相应的甲酯反应，即可生成相应的表面活性剂。

1.3.1 超级烷醇酰胺（superamide）

如图4所示，超级烷醇酰胺表面活性剂是利用二乙醇胺与相应的甲酯反应合成的，一般合成的表面活性剂的活性成分比例大于90%，此类表面活性剂有泡沫穩定和增稠作用，可用于剃须用品、沐浴液、洗发香波和洗涤剂中。此外，此类表面活性剂还可在工业中用作金属部件的清洗[22]。

1.3.2 咪唑啉型两性表面活性剂

因咪唑啉型表面活性剂很容易被微生物讲解，因此毒性较低，除此之外，咪唑啉型表面活性剂（其合成反应方程式见图5）还拥有易发泡、去污能力强、分散性好、乳化能力强等特点，被广泛应用于日用洗涤剂、纺织机器清洗剂、印染污渍清洗剂的合成，除了上述应用外，咪唑啉型表面活性剂还被广泛应用于婴儿、孕妇所用的香波中，是一种温和的表面活性剂[23]。

1.4 脂肪酸与胺反应

此类型的表面活性剂合成路线简单，生产工艺不繁琐，人工、设备、管理等生产成本较低。其合成过程如下所述。

1.4.1 烷醇酰胺类表面活性剂

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剂，就是用椰子油为原料制成的，但是产率较低，产率一般在60%～70%之间，并且合成的烷醇酰胺类表面活性剂在水中的溶解性较差，需要配合其他种类的表面活性剂使用，或者添加无机盐等添加剂，才能发挥其优良的表面性能[24]。

1.4.2 阳离子表面活性剂

用脂肪酸和相应的胺反应，之后再和酸反应生成阳离子表面活性剂。如图6所示的酰胺类表面活性剂是由N，N—2—乙基—乙烯基二胺和相应的脂肪酸（硬脂酸）反应，最后加酸，即可生成相应的阳离子表面活性剂。因此类表面活性剂具有优异的抗静电能力，可应用于纤维柔软剂[25]。

2 酰胺类表面活性剂的发展趋势

我国酰胺类表面活性剂的发展较为缓慢，市场上只有少数的几种，基本上以烷醇类为主，烷醇类又表面活性剂中，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺表面活性剂占大部分，国外的酰胺类表面活性剂种类多样，产品较多，我国表面活性剂的发展还有待提升。

2.1 绿色环保型发展

表面活性剂的可降解性是今后发展的一大方向，酰胺类表面活性剂因具有良好的可降解性，是今后表面活性剂发展的趋势，且酰胺类表面活性剂具有低毒、低刺激性、耐酸碱、可降解等众多优势，将会被广泛应用于可降解塑料、纺织业、药品行业、洗涤、涂料分散等领域。

2.2 產品多样化发展

随着市场需求的不断增大，酰胺类表面活性剂的用量也在不断提升，对产品的性能也有新的要求。因此，酰胺类表面活性剂亟需开发新的产品，以应对新的市场需求，通过不断研发、应用，使酰胺类表面活性剂得到充分利用。

2.3 发挥产品优势

以现有酰胺类表面活性剂低毒、可分解的特性为基础，结合酰胺类表面活性剂在洗洁精、洗发水、洗面奶、洗手液、擦脸油等化妆品行业应用的成功案例，以点带面，将带动化妆品行业从刺激型向温和型转变，并推动我国化妆品行业向高品质化发展的进程。随着新产品的研发，将加速产业链和创新链的深度融合，打破国外在高端化妆品领域的垄断地位。

3 结语

目前，全球各国对化工产品的生物可降解性要求逐渐增加，酰胺类表面活性剂的种类将不断增加，尤其是具有特殊功能的酰胺类表面活性剂，将在涂料、化工、石油开采、服装印染等领域大放异彩。我国是酰胺类表面活性剂的消费大国，随着科技的发展，酰胺类表面活性剂的用量也将随之增加，常规酰胺类表面活性剂的研发、品控也将有很大的提升空间。

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

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