蔗糖苯甲酸酯的應用研究

王紅英

（浙江迪耳化工有限公司，浙江 金華 321016）

1 概述

蔗糖分子（如圖）內的8個羥基的相對活性有差異，致使蔗糖在進行酯化反應時，被取代的羥基位置和個數也不同，通常6、6’和1’位的三個伯羥基最容易被酯化，其次是剩余的5個仲羥基，因此蔗糖的酯化產物呈多樣性。不同酯化度的蔗糖苯甲酸酯具有不同的用途。本文詳細列舉和論述了不同酯化度的蔗糖苯甲酸酯在食品及其包裝材料、光電記錄介質、微電路制作、液晶顯示光學補償膜、熱轉印和高分子合成材料等中的應用。

圖1 蔗糖分子結構Figure 1 Molecular structure of sucrose

2 應用

2.1 食品及其包裝材料

在極性非質子溶劑中以二丁基氧化錫作催化劑，蔗糖與苯甲酸酐反應可得到蔗糖-6-苯甲酸酯[1]；而以用脂肪酶作催化劑，蔗糖與苯甲酸反應可得到4’，6-蔗糖苯甲酸酯[2]；不采用催化劑，蔗糖與苯甲酸酐、苯甲酰氯、苯甲酰咪唑或苯甲酰氰等反應，可得到二至四酯化度的蔗糖苯甲酸酯。單取代的6-蔗糖苯甲酸酯和二取代的6，4'-蔗糖苯甲酸酯是合成甜味劑三氯蔗糖的重要原料之一[3]。 其他二取代的 6，6'-、6，1'-、1'，6'-二苯甲酸酯、三取代的 6，4，1'-、6，3'，6-三苯甲酸酯和四取代的 6，1'，3，6'-、2，6，1'，6'-四蔗糖苯甲酸酯用作口服產品的苦味劑[4]。

Griscom R.W.等用與水不互溶、與苯甲酰化試劑相溶的溶劑，堿催化、調節蔗糖和苯甲酰氯的比例制得六取代以上的蔗糖苯甲酸酯[5]。美國食品及藥物管理局 （FDA）在21 CFR 175 Ch.I（4-1-09 Edition）中規定這種規格的蔗糖苯甲酸酯可用作食品包裝的粘合劑。

2.2 光電記錄介質

2.2.1 光導體粘結劑

激光打印、靜電復印等都是基于靜電照相的制版印制技術，其中光導體鼓（俗稱硒鼓）是形成靜電影像的部件，光導體由電荷產生材料、電荷傳輸材料、粘結劑和有機溶劑組成，光導鼓是一種光電轉換器，其特點是在黑暗處是絕緣體，能維持一定的靜電荷，當一定波長的光照射后，變成導體，通過鋁基釋放電荷，形成靜電影像。上世紀70年代，光導體板制作的專利中使用蔗糖苯甲酸酯為電荷產生材料無機鋅鋇白顏料、有機花青素顏料的粘結劑[6-7]。

2.2.2 全息記錄

早在1976年，Daniel Louis Ross[8]將有機光敏性物質溶解固化在非光敏性的透明聚合物中制成全息攝影的感光膠片，但由于光敏性物質在聚合物中的溶解度小，加上固化過程所用催化劑與光敏性化合物相互作用，干擾固化。研究發現：由于蔗糖苯甲酸酯室溫下為具有一定硬度的玻璃狀透明物，軟化溫度約83℃～88℃，且與多數光敏性化合物具有較好的相容性，故固化過程無需催化劑，可為光敏性化合物提供優良的光學和機械性能，因此，Allen Bloom等在Daniel Louis Ross工作的基礎上，用蔗糖苯甲酸酯代替非光敏性的透明聚合物，制成了以蔗糖苯甲酸酯為“宿主”的全息攝影膠片[9]。

2.2.3 光盤

信息資源的數字化和信息量的迅猛增長，光學記錄和存儲媒質光盤應用而生。光盤主要由支撐層、光學記錄層和外保護層組成，外保護層具有隔熱、防化學侵蝕、防塵、防機械刮擦和磨損的作用，六取代度以上的蔗糖苯甲酸酯通過蒸發的方式沉積覆蓋在光學記錄層表面，阻隔化學和熱的相互作用[10]，通常這種作用會導致記錄信息信噪比的降低。

2.2.4 非易失性納米晶存儲技術

近年來，隨著信息業的迅速發展出現了非易失存儲器，這種存儲器是一種在系統關閉或無電源供應時仍能保持數據信息的存儲裝置。非易失性納米晶存儲器由納米金屬顆粒或金屬離子植入到介孔材料中制成。蔗糖苯甲酸酯的酰基與硅倍半氧烷之間通過分子間相互作用，蔗糖苯甲酸酯被“組裝”到硅氧烷聚合物中，在硅氧烷被硬固化成膜的過程中，蔗糖苯甲酸酯分解，在硅氧烷膜內形成孔徑在2～50 nm之間的介孔[11]。

2.3 微電路制作

光致抗蝕劑也稱光刻膠，用于集成電路等微芯片加工，平均取代度7.4的蔗糖苯甲酸酯是光刻膠的成膜添加劑[12]。此外，在微電子電路制作過程中，用分散有微顆粒的可硬化-軟化材料代替使用金屬銀的環節，依靠微顆粒在可硬化-軟化材料中的遷移或團聚成像、可硬化-軟化材料在溶劑或溶劑蒸汽等熱介質的溶解顯影，不僅避免了銀和有害腐蝕性液體的使用，且不影響攝影速度。蔗糖苯甲酸酯在溫度高于83℃以上就可以軟化，而低于此溫度就硬化，軟化時具有較強的滲透性，能使分散于其中的微顆粒大量遷移，而硬化時微粒滲透較少，因此可用作微電路制作的可硬化-軟化材料[13]。

2.4 液晶顯示光學補償膜

在通過波長400～800 nm范圍內的光時，正雙光折射率大于0.005的光學補償膜是液晶顯示器、光開關和波導等的共面轉換液晶光閥，5～6取代的蔗糖苯甲酸酯是這種光學補償膜的塑化劑[14]。

2.5 熱轉印

熱轉印通過加熱的方式將預先印在轉印膜表面的圖案轉印在承印物表面，并與承印物表面溶為一體。轉印膜由基膜和涂布在其上的熱熔性油墨層組成[15]。若在承印物表面再涂覆一層含有蔗糖苯甲酸酯的涂層，則印出的圖案具有優良的耐刮擦性、耐磨損性和耐候性[16]。

熱敏紙是熱敏打印的專用紙，熱敏紙以普通紙張為片基，涂布一層熱敏性發色層制成，而發色層由隱色染料、顯色劑和粘結劑組成，所用粘結劑是經蔗糖苯甲酸酯改性的水溶性陰離子聚糖類[17]。

2.6 高分子合成材料

2.6.1 改性劑

平均取代度7.4的蔗糖苯甲酸酯具有良好的紫外線穩定性、無色透明、與很多樹脂的相容性好、熱穩定、弱酸性或堿性條件下不水解，因此是優良的樹脂、涂料和塑料等的改性劑。

為了使打印機、復印機等所用墨粉中的可塑性樹脂在75℃～150℃熔化而不燃燒，必須添加軟化溫度98℃左右的蔗糖苯甲酸酯，以改善可塑性樹脂的熔化性，同時提高顏料的分散性[18]，此外，添加有蔗糖苯甲酸酯的油墨在紙張、織物等承印物上的粘附性好、色彩鮮艷，特別是織物多次清洗都不會褪色、洗脫[19]。

蔗糖苯甲酸酯是改性劑。如在甲基丙烯酸酯/醋酸丁酯纖維涂料中添加少量的蔗糖苯甲酸酯可有效防止涂層出現“龜裂（crazing）”和“水斑（water spotting）”[20]。 乙烯、氯乙烯/醋酸乙烯酯與硝化纖維的共聚物制成的涂料中添加蔗糖苯甲酸酯，不僅能使涂料能夠很好地粘附在各種基板上，而且形成的涂層具有優良的硬度、耐磨性、耐刮擦性、低溫可塑性和低可燃性[21]。乳膠漆中添加用蔗糖苯甲酸酯處理過的顏料，可改善涂膜的光澤度和平滑度[22]。金屬表面裝飾或保護用固體涂料中添加蔗糖苯甲酸酯，則形成的涂層平整、光滑、明亮[23]。阻燃聚烯烴樹脂中添加蔗糖苯甲酸酯可提高其可塑性和光澤度[24]。聚酰胺塑料在加壓鑄模時加入0.2%～2%的蔗糖苯甲酸酯，可改善流動性、增加可塑性[25]。

此外，硝化纖維涂布的雙向拉伸聚丙烯塑料復合膜，經蔗糖苯甲酸酯對成膜樹脂改性，膜的抗粘連性和熱伸拉溫度均提高[26]。彩色指甲油中添加蔗糖苯甲酸酯，不僅是成膜樹脂的改性劑可改善膜的附著性、硬度和光澤，而且可增加顏料的分散性[27]。同樣，在胭脂、口紅等化妝料中添加蔗糖苯甲酸酯，可改善化妝料的附著性和光澤[28]。

2.6.2 塑化劑

蔗糖苯甲酸酯是熱固型膠粘劑[29]、聚乙烯基吡咯烷酮-醋酸乙烯共聚物為基體的再濕型熱熔膠[30]、聚氯乙烯密封膠[31]的塑化劑，噴墨印刷用油墨[32]、丙烯酸酯類油墨或涂料[33]的塑化劑，牙膏磨料載體等的塑化劑[34]，生物降解透氣型聚合物膜[35]等的塑化劑。

2.6.3 增粘劑

軟化溫度95℃～98℃的蔗糖苯甲酸酯是熱熔型粘合劑的增粘劑[36]。

2.7 其他

以八取代的蔗糖苯甲酸酯為“宿主”，活性成分為“客體”制成的包合型殺蟲劑，遮蔽了“客體”的氣味、減少了“客體”的揮發、水解和光解，因此，穩定性好，可降低殺蟲劑在使用過程中的損耗、延長活性成分的壽命和保存期限，從而減小健康危害和環境污染，是一種新型環保殺蟲劑[37]。此外，加熱型蟲害防治墊中以蔗糖苯甲酸酯為厭惡劑可有效防止兒童和寵物誤食[38]。

軟焊在電子、電氣工業中被用于加工電子產品，在軟焊助劑中添加蔗糖苯甲酸酯可快速固化、硬化助劑殘余物[39]。用于藥片包衣的制作[40]。用于煙火、火器和彈藥的推進劑中，這種推進劑可低壓高速拋射[41]。

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