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來源:涂料工業(yè) 2025-09-22 09:35
一、術語和定義
烷基酚聚氧乙烯醚 (alkylphenol polyethoxylates, APEO),按GB/T 31414-2015《水性涂料 表面活性劑的測定 烷基酚聚氧乙烯醚》中3.2描述為:分子結構為R-C6H4-(OC2H4)nOH;n = 2~16、17~34、35~45。這一類物質(zhì)常見的有辛基酚聚氧乙烯醚 [C8H17-C6H4-(OC2H4)nOH,簡稱OPnEO] 和壬基酚聚氧乙烯醚 [C9H19-C6H4-(OC2H4)nOH,簡稱NPnEO]。
烷基酚 (alkylphenols, AP),按GB/T 31414-2015《水性涂料 表面活性劑的測定 烷基酚聚氧乙烯醚》中3.1描述為:APEO的降解產(chǎn)物,分子結構為R-C6H4-OH。這一類物質(zhì)常見的有辛基酚 (C8H17-C6H4-OH,簡稱OP) 和壬基酚 (C9H19-C6H4-OH,簡稱NP)。
壬基酚聚氧乙烯醚 (NP2EO) 結構式
APEO是烷基酚聚氧乙烯醚類化合物的簡稱,這是一種常用的助劑,應用于洗滌劑、分散劑、乳化劑、滲透劑、表面活性劑、皂化劑和一些后整理劑等產(chǎn)品中。
APEO存在于大多數(shù)助劑中,比如表面活性劑等。通常含有APEO的原材料效率高,價格便宜,從性價比上來看更有優(yōu)勢,企業(yè)使用含有APEO的原材料通常配方成本更低,操作更簡單。
常用的APEO中主要包括:壬基酚聚氧乙烯醚 (NPEO),占80%~85%;辛基酚聚氧乙烯醚 (OPEO),占15%以上;十二烷基酚聚氧乙烯醚 (DPEO) 和二壬基酚聚氧乙烯醚 (DNPEO),各占1%。
二、相關標準
GB/T 31414-2015《水性涂料 表面活性劑的測定 烷基酚聚氧乙烯醚》
GB 30981.1-2025《涂料中有害物質(zhì)限量 第1部分:建筑涂料》
GB 30981.2-2025《涂料中有害物質(zhì)限量 第2部分:工業(yè)涂料》
GB/T 34676-2017《兒童房裝飾用內(nèi)墻涂料》
GB/T 35602-2017《綠色產(chǎn)品評價 涂料》
HJ 2537-2014《環(huán)境標志產(chǎn)品技術要求水性涂料》
JG/T 481-2015《低揮發(fā)性有機化合物(VOC)水性內(nèi)墻涂覆材料》
其中,GB/T 31414-2015規(guī)定了采用高效液相色譜法測定水性涂料中APEO的含量,其原理為:甲醇和水作為萃取溶劑,用離心分離和索氏提取相結合的方法萃取試樣中APEO,萃取液經(jīng)濃縮處理后,采用高效液相色譜法或能滿足精度的現(xiàn)行有效方法(如液相色譜-質(zhì)譜法、液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法等)進行檢測。使用正相液相色譜法確定APEO平均乙氧基加成數(shù)和反相液相色譜法確定APEO含量相結合的測定方法,外標法定量。
三、APEO的化學性質(zhì)及毒性
APEO類化合物是一種被廣泛使用的非離子表面活性劑,在涂料中具有替代物。其主要危害為:APEO具有類似雌 激素的作用,影響人體內(nèi)分泌,導致男性“雌性效應”和畸變,其毒性較大、生物降解性差,而且降解代謝物也有毒性。
工業(yè)上APEO制備過程是:首先在酸性催化條件下,三甲基戊烯或者壬烯與苯酚發(fā)生烷基化反應,生成辛基酚或者壬基酚;然后其與環(huán)氧乙烷 (EO) 以一定摩爾比在KOH/乙醇催化下發(fā)生反應,此過程中調(diào)節(jié)兩者的比例可以獲得不同EO聚合度的APEO。
APEO的化學合成
此反應會伴隨著副反應的發(fā)生,體系中的環(huán)氧乙烷會自身反應生成低聚氧乙烯,如二聚氧乙烯環(huán)構化為二氧六環(huán),或者締合為2,2-聯(lián)環(huán)氧乙烷。兩者均已確認為致癌物物質(zhì)或誘變劑。
二聚氧乙烯環(huán)構化和締合反應
APEO生物降解性也是人們一直關注的問題,一般超過90%,高達92.5%~99.8%。其在需氧條件下降解最終產(chǎn)物為AP1-2EO;在無氧條件下可以降解為烷基酚 (AP),其中分解的最終產(chǎn)物辛基酚 (OP)、壬基酚 (NP) 是公認的環(huán)境激素化學物質(zhì),能危害人體正常的激素分泌的化學物質(zhì),它能導致精子數(shù)量減少、生殖器官出現(xiàn)異常,促使生物體的生殖能力下降。在需氧條件下最終產(chǎn)物NP1EO和NP2EO具有相似于NP的雌 激素效應。
APEO的毒性主要體現(xiàn)為:①會危害哺乳動物和水生生物;②生物降解速度緩慢,降解率0%~9%;③具有類似雌性激素作用,會危害人體正常的激素分泌,即所說的“雌性效應”和畸變;④生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生有害副產(chǎn)物二惡烷(1,4),而二惡烷已確認為致癌物。
四、APEO檢測方法的趨勢
自從20世紀80年代北大西洋海洋環(huán)境保護公約(OSPAR)提出壬基酚聚氧乙烯醚 (NPEO) 及其相關化學物為15類優(yōu)先控制化學物質(zhì)的第12類以來,APEO就引起了研究工作者的極大興趣。APEO及其代謝物的最終歸宿是水環(huán)境中,因此大多數(shù)研究主要集中在環(huán)境樣品基體上(河水、淤泥以及大氣顆粒懸浮物等)。目前,普遍采用研究方法有氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法 (GC/MS) 、高效液相法 (HPLC) 和液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法 (LC/MS)。
APEO是一類比較復雜化合物,其中烷基酚種類和環(huán)氧乙烷的聚合度是可變的,因此對其進行定量分析就需要一種很好的分離方法。氣相或液相色譜技術的發(fā)展為此提供了一個很好的分離手段,但由于氣相色譜只局限于易揮發(fā)、分子量小的有機物,這就決定了其在APEO分析檢測中的局限性。液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜 (LC/MS-MS) 技術的發(fā)展和應用為APEO的分析開辟了新的方向。此外,高效液相-熒光光譜 (HPLC-FL) 對APEO有很高的靈敏度,也是未來的研究方向之一。