烷基酚聚氧乙烯醚

用作农药上的乳化剂

基酚聚氧乙烯醚广泛应用于纺织印染加工中,作为润湿、渗透、乳化、洗涤作用助剂的主要原料。其对 生态环境 的影响主要指其安全性和 生物降解 性、安全性包括急性毒性、对水生物毒性、对皮肤刺激性、致畸性和致变异性等。生物降解性近年来开始受到重视,生物降解性差的印染助剂会积聚起来,从而对环境造成严重的影响。

基本介绍

中文名称:烷基酚聚氧乙烯醚,胰加漂 OP-10

英文名称:alkyl phenol ethoxylates,lgepon, 现代猿类

化合物简介

烷基酚聚氧乙烯醚,alkylphenol ethoxylates, 一加漂。主要用作农药上的 乳化剂 ,非离子 表面活性剂 的第二大类。 烷基酚 的烷基 碳 可以调节, 环氧乙烷 数亦可增减。但工业上应用最广的是 壬基酚 ,其次是辛基酚和十二烷基酚。目前已向直链烷基酚聚氧乙烯醚方向发展。

制备或来源

(1) 直链烷烃 氯化,生成任意置换的 氯代烷 ,再通过 吉尔伯特·路易士 酸与酚缩合。

(2) 烯烃 通过 路易斯酸 直接与酚进行 加成反应 。烷基酚在碱性 催化剂 下极易氧化烯化。

主要用途

烷基酚聚氧乙烯醚( apeo )中, 壬基酚聚氧乙烯醚 (NPEO)最多,占80%以上;其次是 辛基酚聚氧乙烯醚 (OPEO),占15%以上;十二 烷基 聚氧乙烯醚 (DPEO)和二壬基酚聚氧乙烯醚(DNPEO)各占1%左右。APEO具有良好的润湿、渗透、乳化、分散、增溶和洗涤作用,广泛应用于 洗洁精 、个人护理的日用化工、纺织、 造纸 、石油、冶金、农药、制药、印刷、 合成橡胶 、合成树脂、塑料等行业。其中,主要用作洗涤剂,其次是 纺织助剂 。纺织印染助剂中的前处理助剂,如 精练剂 、润湿剂、 渗透剂 ,要求有良好的润湿和 渗透性 。早期的这些助剂因耐碱性要求不高,这些产品中几乎都含有 apeo 。例如: 巴斯夫 公司的LeaphenU由APEO、AEO( 烷基 聚氧乙烯醚 )和AS(烷基 磺酸盐 )等复配而成。为了提高酶制品在应用中对纤维的渗透,酶制品中也有一定量的APEO。出于同样的原因,染色和 印花 工艺配方中也经常使用APEO。印花浆料、粘合剂、 涂层 胶、软片、 氨基 硅油 、 防水剂 等产品的使用量很大,但是这些产品在制造或乳化时都要使用APEO作为 乳化剂 。例如,乳液聚合印花粘合剂,就要求加入APEO和AEO作为乳化剂;氨基硅油制成乳液,需以氨基硅油50%的量加入各种不同EO( 环氧乙烷 )类的 apeo 作为混合乳化剂,最终经干燥固定在织物上后,APEO也随之沾污在织物上。净洗剂和皂洗剂是印染厂用量很大的一类助剂,这类助剂也大量使用 十二烷基苯磺酸钠 (LAS)和APEO进行复配。染色时,也会使用含有APEO的匀染剂作为染料分散剂。

安全和降解性

印染助剂对 生态环境 的影响主要指其安全性和 生物降解 性。安全性包括急性毒性,对水生物毒性,对皮肤刺激性,致畸性和致变异性等。生物降解性近年来开始受到重视,生物降解性差的印染助剂会积聚起来,从而对环境造成严重的影响。

apeo 的急性毒性和对水生物毒性 :急性毒性是指单位体重被试验动物一次口服、注射或皮肤涂敷助剂后,产生急性中毒而有50%死亡所需该助剂的量,以LD50(半致死量)表示,单位为g/kg。LD50>5 g/kg为无毒,0.5-5.0g/kg为低毒。水生物和 藻类 的毒性以ECO50表示,指在24h内助剂对水生物和藻类运动抑制程度的性质,一般在1-67mg/L。 巴斯夫 公司规定ECO50>100 mg/kg为安全指标,EC050在1,-100me/kg能够使用,EC050<1mg/kg不能使用。NPEO的LD50为1.6 g/kg,ECO50对 水蚤 为42 mg/kg,藻类为50mg/kg,为低毒化学品。对鲤鱼的100%死亡率浓度极限为:LAS4.0mg/L,A(C18)EO(4)硫酸 盐5 mg/L,A(C12)EO(10) 磷酸酯 盐16 mg/L,NPEO(6)为2mg/L,NPEO(21) 160mg/L,A(C12)EO(7)2.4 mg/L, 油酸 (C18,)EO(9)酯200mg/L.其中,NPEO(6)(9)的极限值很低,显示其对鱼类毒性很大,接近强毒性。 apeo 残留在水中作为鱼类的食物,人类又以鱼为食物,因此,毒物可在低级生物中聚集,在更高一级生物中则被放大至更大的数量级,最终达到人类致病的数量级而导致中毒。

APEO对眼睛和皮肤的刺激性 : 表面活性剂 对眼睛和皮肤的刺激性和对粘膜的损伤,与其毒性大体上相似。相比其它非离子表面活性剂的刺激性,以烷基多糖 (APG)最低,但APEO的刺激性比APG强数倍至数十倍。

APEO的致痛性、致畸性和致变异性 :APEO本身不具有致癌性和致变异性,但是在与 环氧乙烷 加成时,由于过量积累未反应的环氧乙烷而造成低 聚氧乙烯 以及二聚氧乙烯环构为1,4--二噁烷。这两种化合物已被确认为致癌物质,并要求未反应的氧 乙烯 含量限制在1 mg/kg以内。传统的生产 apeo 的间歇式搅拌装置中,环氧乙烷由气相向 引发剂 液相分布,容易造成反应不完全,存在上述有害物质。现用的 意大利 压机 工艺与设备则将引发剂以雾状喷向气相环氧乙烷,使低聚氧乙烯降至1mg/kg以下,并消除二噁烷的生成。

APEO的 生物降解 性 :纺织印染助剂的生物降解性是指在一定条件下被微生物酶 催化 氧化和分解为 二氧化碳 、水和 无机化合物 元素,使之成为无害物质。 欧盟 指出,环保型 表面活性剂 的最初生物降解率必须在80%以上。非离子表面活性剂包括疏水碳链和 聚氧乙烯 链两部分。脂肪类碳链较 十二烷基苯 系碳链易生物降解,聚氧乙烯链的 聚合度 与生物降解性 有关,链愈长,降解愈慢。聚合度超过10以后,降解速度明显降低。 apeo 的生物降解性与 阴离子表面活性剂 和其它非离子表面活性剂相比是最差的,NPEO。和NPE020的最初 生物降解 率只有4%-80%,而FEO( 脂肪醇聚氧乙烯醚 )的生物降解率都大于80%。

APEO的生物降解代谢物的毒性 :APEO应用于 洗洁精 和印染助剂,是通过界面 吸附 或 胶束 行为等物理过程达到预定功能, 化学 结构在应用过程中并未受到影响,完成功能后经 污水处理 最后流人河道水域。APEO及其生物降解代谢物是否对鱼类等水生物有害,也是生态环保工作者所关心的。 apeo 如NPEO的生物降解过程中,NPEO的EO链被打断,形成保留1-2个EO的NPEO1和NPEO2。这些代谢物进一步氧化为相应的 羧酸 ,即NPEC1和NPEC2最终分解为NP( 壬基酚 )。代谢过程如图

APEO 生物降解 代谢物有几种,即:短氧 乙烯 链、羧酸及 烷基酚 。EO链短,水溶性差,NPEO随着降解的深入,其毒性逐步增加。对水生物而言,NPEO1、NPE02和NP的毒性都比NPEOn更大。NPE02和NPEO1对鱼、无 脊柱 动物、海藻和微生物的急性毒性范围为4 600—14 000ug/L。根据美国环境保护署( 美国国家环境保护局 )制定的标准,属中等或低毒性;NP的急性毒性范围为17-3000ug/L,属最高和很高毒性。

由于 apeo 最终排放到河道中,它的代谢物也在河道中生成。美国化学制造业协会与美国环境保护署达成协议,采用实用的做法,在位于污水排放的下游河区进行 取样 ,对NPEO及其代谢物的影响进行试验。由美国EPA提供的河流调查资料库中共有河流68000条,除去没有污水排放和不流动的河流和湖泊,还有54条,从中选出典型的30条河流取样”[8,9]。样品检测显示90%样品中的NP和NPEO1浓度≤0.3 ug/L(ppb),NPEO2浓度≤0.4ug/L,NP在河水中的最高值为0.64ug/L,在河流 沉积物 中的最高浓度为2 960,ug/L。最敏感的水生物在NP浓度为6.7-14.0 ug/L时会发生中毒,NP浓度为34 200ug/L时可以使寄居在河流沉积物中的有机体中毒。 取样 的30条河流中,NP、NPEO1和NPE02的分布形式有点相似。由此得出结论,NPEO及其代谢物NPEO2、NPEO1和NP在河流中经河水稀释后,浓度低于水生物中毒极限,因此是安全的。正因为有此结论,近年 美国 不同于西欧, apeo 仍然维持较高产量。但是这一结论不适用于包括纺织品的产品中是否可以含有APEO。

APEO的 NP 问题:环境激素可以侵入人体,产生类似 雌性 激素的作用,是危害人体正常激素分泌的化学物质,它能导致精子数量减少,生殖器官出现异常,已成为包括人类在内的所有生物的天敌。通过大量研究证明,有一些 物质 会产生上述结果。美国环境保护署( 美国国家环境保护局 )在1997年提出了70种属环境激素的化学物质,其中有NP和OP。也有报道,NPEO1和NPEO2具有类似于NP的雌性激素效应。但是 apeo 由 烷基酚 (NP或OP)和 环氧乙烷 加成而得,反应分为两个阶段,第一阶段是烷基酚与等 摩尔 的环氧乙烷加成,直到烷基酚全部转化为 加成物 后,才开始第二阶段即环氧乙烷的聚合反应。因此,在APEO产物中几乎没有未反应的烷基酚存在。

其他

但由于烷基酚聚氧乙烯醚的 生物降解 性较差,有些国家和地区已开始限制其用量,中国洗衣粉国标GB/T 13171-2004也禁止APEO的使用。