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高峰论坛︱王铁军:长链异构化醇在化妆品领域的应用

美妆网 董小容 2020-09-01 18:11:32 1314

9月1-2日,万众期待的广州第一场大型美妆行业盛会——2020中国美妆供应链展(简称iPDM展)暨“2020第四届中国化妆品(白云美湾)国际高峰论坛(简称高峰论坛)”终于在广州白云国际会议中心火爆开幕。其中,作为重头戏之一的高峰论坛由广东省化妆品学会主办,中国美妆网及大美湾(横琴)化妆品创新研究院承办,并得到了广东省科学技术协会、广州市白云区人民政府、广州市工业和信息化局的特别指导和支持。


活动现场,专家云集,高朋满座。50+位权威的政府领导、学术专家带来专业解析;100+家优质供应链企业,为好产品、好品牌的创新升级保驾护航;数千家化妆品品牌商、制造商、原料商、包材商、服务商、渠道商等产业链各方人员共聚一堂,共同探索科学赋能、融合发展,一起追逐创新之美、科技之光。


以下为广东工业大学轻工化工学院院长、教授、国家级高层次人才王铁军带来的关于糖醇氢解制备生物高级醇的技术分享:

 图片1企鹅.png


什么是生物高级醇?

 

高级醇是碳链比较长醇,比如说一元醇,也就是说分子碳链上只留一个碳氧键,在化妆品和精细化工产业里具有保湿、消泡等诸多功效,特别是作为香精香料、稳定剂、消泡剂。

 

我们做了高碳的异构化醇,在欧盟经过十余年的评估,是一个比较健康的增塑剂。但是目前这些增塑剂主要还是依赖进口,尤其是受限于长链的异构化醇生产的限制。

 

1,2-己二醇是护肤品中的防腐剂,具有杀菌、保湿功效,具有抗微生物的作用。很多化妆品公司包括宝洁都把1,2-己二醇添加到相关的产品中,用于除臭、止汗。这个物质在市面上的价格还比较贵,1吨大概40万左右,以葡萄糖为原料。

 

很多醇类是通过石化的路线制备的,首先不是生物基,二是有杂质。

 

比如说糖,葡萄糖是可以吃的原料,非常绿色清洁,而这个原料来制备生物基,用在化妆品中,对人体的伤害将降到最低程度。

 

氧化的过程是非常危险的,容易发生失控、爆炸。但是用糖制备,主要是通过氢解,把糖分子的碳氧键减掉。

 

糖分子在化妆品中的作用

 

众所周知,糖的来源非常广泛,包括淀粉、葡萄糖,分子长度为碳5和碳6,也就是说只有5个碳原子和6个碳原子,但是每个碳原子上都有一个氧原子,所以过度功能化,所以面临的挑战就是去功能化,定向地剪裁分子的碳氧键。

 

我们通过生物发酵可以制备乙醇、丁醇,但是对于在化妆品中用到的醇,分子碳链比较长,所以对于微生物发酵技术来说,制备碳5碳6以上的一元醇和二元醇在国际上很难做到的,也是一个难点,因为植物的分子碳链虽然可以很长。

 

糖溶于水,糖分子在水溶液里是稳定存在的。我们要研制出一种催化剂在水溶液中吸附氢气,同时把水溶液中的糖分子吸附在表面,通过构建活性位,使得糖分子在水溶液里进行活化,再通过氢原子进攻碳氧键,就可以把糖分子特定部位的碳氧键减掉。

 

因为糖分子两个碳氧键如果挨得很近是容易被活化的,所以通常情况下氢解的产物都是一类己二醇,如果要保留分子碳链一端的碳氧键,其他的部位减掉,这就面临一个挑战,由此对催化剂的构建提出了新的要求。

 

怎么做这个事?我们把糖的水溶液直接用进料泵和氢气混合,把催化剂装在恒温区。这时候氢气以气泡的形式在催化剂表面铺展,和表面活性位解离、活化,排出反应器的就是己醇和1,2-己二醇两个产物,目前的技术很难只留下1,2-己二醇,未来我们努力的方向是定向地只生成1,2-己二醇,但目前两个产物也比较容易。


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在此过程中,催化剂的孔道结构对分子的定向解存影响很大。如果是石化原料,是线性分子,一头很细,另一头很长,我们探索了很多孔道和各种各样的分子塞,分子塞可以人工合成,表面具有酸性位。

 

糖分子是一个方形的分子,从分子大小来说,葡萄糖的分子是很难装入分子塞的孔道中。首先糖分子要借孔道,装入分子塞,在特定的部位进行裁剪。

 

我们可以控制石墨烯偏层之间的片层,使得糖分子能够插入到片层之间,通过片层的空隙,可以把糖分子向异构化分子演进,起到了选择性的调控作用。

 

糖通过发酵可以生成乙醇,乙醇在化妆品里也是很好的溶剂。

 

我们也在尝试做终试,不到2吨的乙醇就可以生产出1吨的长链异构化醇,现在乙醇的均价不到5000元,所以用这种技术来生产原料有巨大的利润空间。

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