蔗糖苯甲酸酯的应用研究

王红英

（浙江迪耳化工有限公司，浙江 金华 321016）

1 概述

蔗糖分子（如图）内的8个羟基的相对活性有差异，致使蔗糖在进行酯化反应时，被取代的羟基位置和个数也不同，通常6、6’和1’位的三个伯羟基最容易被酯化，其次是剩余的5个仲羟基，因此蔗糖的酯化产物呈多样性。不同酯化度的蔗糖苯甲酸酯具有不同的用途。本文详细列举和论述了不同酯化度的蔗糖苯甲酸酯在食品及其包装材料、光电记录介质、微电路制作、液晶显示光学补偿膜、热转印和高分子合成材料等中的应用。

图1 蔗糖分子结构Figure 1 Molecular structure of sucrose

2 应用

2.1 食品及其包装材料

在极性非质子溶剂中以二丁基氧化锡作催化剂，蔗糖与苯甲酸酐反应可得到蔗糖-6-苯甲酸酯[1]；而以用脂肪酶作催化剂，蔗糖与苯甲酸反应可得到4’，6-蔗糖苯甲酸酯[2]；不采用催化剂，蔗糖与苯甲酸酐、苯甲酰氯、苯甲酰咪唑或苯甲酰氰等反应，可得到二至四酯化度的蔗糖苯甲酸酯。单取代的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剂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产品的苦味剂[4]。

Griscom R.W.等用与水不互溶、与苯甲酰化试剂相溶的溶剂，碱催化、调节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]。美国食品及药物管理局 （FDA）在21 CFR 175 Ch.I（4-1-09 Edition）中规定这种规格的蔗糖苯甲酸酯可用作食品包装的粘合剂。

2.2 光电记录介质

2.2.1 光导体粘结剂

激光打印、静电复印等都是基于静电照相的制版印制技术，其中光导体鼓（俗称硒鼓）是形成静电影像的部件，光导体由电荷产生材料、电荷传输材料、粘结剂和有机溶剂组成，光导鼓是一种光电转换器，其特点是在黑暗处是绝缘体，能维持一定的静电荷，当一定波长的光照射后，变成导体，通过铝基释放电荷，形成静电影像。上世纪70年代，光导体板制作的专利中使用蔗糖苯甲酸酯为电荷产生材料无机锌钡白颜料、有机花青素颜料的粘结剂[6-7]。

2.2.2 全息记录

早在1976年，Daniel Louis Ross[8]将有机光敏性物质溶解固化在非光敏性的透明聚合物中制成全息摄影的感光胶片，但由于光敏性物质在聚合物中的溶解度小，加上固化过程所用催化剂与光敏性化合物相互作用，干扰固化。研究发现：由于蔗糖苯甲酸酯室温下为具有一定硬度的玻璃状透明物，软化温度约83℃～88℃，且与多数光敏性化合物具有较好的相容性，故固化过程无需催化剂，可为光敏性化合物提供优良的光学和机械性能，因此，Allen Bloom等在Daniel Louis Ross工作的基础上，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为“宿主”的全息摄影胶片[9]。

2.2.3 光盘

信息资源的数字化和信息量的迅猛增长，光学记录和存储媒质光盘应用而生。光盘主要由支撑层、光学记录层和外保护层组成，外保护层具有隔热、防化学侵蚀、防尘、防机械刮擦和磨损的作用，六取代度以上的蔗糖苯甲酸酯通过蒸发的方式沉积覆盖在光学记录层表面，阻隔化学和热的相互作用[10]，通常这种作用会导致记录信息信噪比的降低。

2.2.4 非易失性纳米晶存储技术

近年来，随着信息业的迅速发展出现了非易失存储器，这种存储器是一种在系统关闭或无电源供应时仍能保持数据信息的存储装置。非易失性纳米晶存储器由纳米金属颗粒或金属离子植入到介孔材料中制成。蔗糖苯甲酸酯的酰基与硅倍半氧烷之间通过分子间相互作用，蔗糖苯甲酸酯被“组装”到硅氧烷聚合物中，在硅氧烷被硬固化成膜的过程中，蔗糖苯甲酸酯分解，在硅氧烷膜内形成孔径在2～50 nm之间的介孔[11]。

2.3 微电路制作

光致抗蚀剂也称光刻胶，用于集成电路等微芯片加工，平均取代度7.4的蔗糖苯甲酸酯是光刻胶的成膜添加剂[12]。此外，在微电子电路制作过程中，用分散有微颗粒的可硬化-软化材料代替使用金属银的环节，依靠微颗粒在可硬化-软化材料中的迁移或团聚成像、可硬化-软化材料在溶剂或溶剂蒸汽等热介质的溶解显影，不仅避免了银和有害腐蚀性液体的使用，且不影响摄影速度。蔗糖苯甲酸酯在温度高于83℃以上就可以软化，而低于此温度就硬化，软化时具有较强的渗透性，能使分散于其中的微颗粒大量迁移，而硬化时微粒渗透较少，因此可用作微电路制作的可硬化-软化材料[13]。

2.4 液晶显示光学补偿膜

在通过波长400～800 nm范围内的光时，正双光折射率大于0.005的光学补偿膜是液晶显示器、光开关和波导等的共面转换液晶光阀，5～6取代的蔗糖苯甲酸酯是这种光学补偿膜的塑化剂[14]。

2.5 热转印

热转印通过加热的方式将预先印在转印膜表面的图案转印在承印物表面，并与承印物表面溶为一体。转印膜由基膜和涂布在其上的热熔性油墨层组成[15]。若在承印物表面再涂覆一层含有蔗糖苯甲酸酯的涂层，则印出的图案具有优良的耐刮擦性、耐磨损性和耐候性[16]。

热敏纸是热敏打印的专用纸，热敏纸以普通纸张为片基，涂布一层热敏性发色层制成，而发色层由隐色染料、显色剂和粘结剂组成，所用粘结剂是经蔗糖苯甲酸酯改性的水溶性阴离子聚糖类[17]。

2.6 高分子合成材料

2.6.1 改性剂

平均取代度7.4的蔗糖苯甲酸酯具有良好的紫外线稳定性、无色透明、与很多树脂的相容性好、热稳定、弱酸性或碱性条件下不水解，因此是优良的树脂、涂料和塑料等的改性剂。

为了使打印机、复印机等所用墨粉中的可塑性树脂在75℃～150℃熔化而不燃烧，必须添加软化温度98℃左右的蔗糖苯甲酸酯，以改善可塑性树脂的熔化性，同时提高颜料的分散性[18]，此外，添加有蔗糖苯甲酸酯的油墨在纸张、织物等承印物上的粘附性好、色彩鲜艳，特别是织物多次清洗都不会褪色、洗脱[19]。

蔗糖苯甲酸酯是改性剂。如在甲基丙烯酸酯/醋酸丁酯纤维涂料中添加少量的蔗糖苯甲酸酯可有效防止涂层出现“龟裂（crazing）”和“水斑（water spotting）”[20]。 乙烯、氯乙烯/醋酸乙烯酯与硝化纤维的共聚物制成的涂料中添加蔗糖苯甲酸酯，不仅能使涂料能够很好地粘附在各种基板上，而且形成的涂层具有优良的硬度、耐磨性、耐刮擦性、低温可塑性和低可燃性[21]。乳胶漆中添加用蔗糖苯甲酸酯处理过的颜料，可改善涂膜的光泽度和平滑度[22]。金属表面装饰或保护用固体涂料中添加蔗糖苯甲酸酯，则形成的涂层平整、光滑、明亮[23]。阻燃聚烯烃树脂中添加蔗糖苯甲酸酯可提高其可塑性和光泽度[24]。聚酰胺塑料在加压铸模时加入0.2%～2%的蔗糖苯甲酸酯，可改善流动性、增加可塑性[25]。

此外，硝化纤维涂布的双向拉伸聚丙烯塑料复合膜，经蔗糖苯甲酸酯对成膜树脂改性，膜的抗粘连性和热伸拉温度均提高[26]。彩色指甲油中添加蔗糖苯甲酸酯，不仅是成膜树脂的改性剂可改善膜的附着性、硬度和光泽，而且可增加颜料的分散性[27]。同样，在胭脂、口红等化妆料中添加蔗糖苯甲酸酯，可改善化妆料的附着性和光泽[28]。

2.6.2 塑化剂

蔗糖苯甲酸酯是热固型胶粘剂[29]、聚乙烯基吡咯烷酮-醋酸乙烯共聚物为基体的再湿型热熔胶[30]、聚氯乙烯密封胶[31]的塑化剂，喷墨印刷用油墨[32]、丙烯酸酯类油墨或涂料[33]的塑化剂，牙膏磨料载体等的塑化剂[34]，生物降解透气型聚合物膜[35]等的塑化剂。

2.6.3 增粘剂

软化温度95℃～98℃的蔗糖苯甲酸酯是热熔型粘合剂的增粘剂[36]。

2.7 其他

以八取代的蔗糖苯甲酸酯为“宿主”，活性成分为“客体”制成的包合型杀虫剂，遮蔽了“客体”的气味、减少了“客体”的挥发、水解和光解，因此，稳定性好，可降低杀虫剂在使用过程中的损耗、延长活性成分的寿命和保存期限，从而减小健康危害和环境污染，是一种新型环保杀虫剂[37]。此外，加热型虫害防治垫中以蔗糖苯甲酸酯为厌恶剂可有效防止儿童和宠物误食[38]。

软焊在电子、电气工业中被用于加工电子产品，在软焊助剂中添加蔗糖苯甲酸酯可快速固化、硬化助剂残余物[39]。用于药片包衣的制作[40]。用于烟火、火器和弹药的推进剂中，这种推进剂可低压高速抛射[41]。

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