浅议有氧洗涤剂

2014-03-07刘心建

中国洗涤用品工业 2014年2期

关键词：活化剂碳酸钠硼酸

刘心建

（南风化工集团股份有限公司，山西运城 044000）

浅议有氧洗涤剂

刘心建

（南风化工集团股份有限公司，山西运城 044000）

概述了洗涤剂的“有氧洗”，分析了“有氧洗”的洗涤机理，讨论了有氧洗涤剂的技术要求。最后，对目前市场上有氧洗涤剂的种类进行了总结，对“有氧洗”的未来发展进行了展望。

果洗涤剂；过氧化物；洗涤机理；有氧洗

洗涤剂的“有氧洗”概念最早起源于美日欧等国家和地区，近些年在国内迅速流行。目前，国内有氧洗涤剂的知名生产商有花王、利洁时、美生和南风集团，所推产品分别是KAO彩漂、VANISH氧动力、MEXON有氧洗和KEON富氧炫漂。此外，还有许多知名不知名洗涤剂生产厂为追求时尚，也都纷纷出牌“有氧洗”。在国内洗涤剂市场，“有氧洗”大有风起云涌之势。

那么，到底什么是有氧洗呢？基于此，作者撰写本文，希望能给国内洗涤剂生产厂家以借鉴启发，并为消费者解惑释疑。

1. 有氧洗涤的概念

有氧洗涤剂的“有氧洗”是依托其中添加的过氧化物而来，最终起氧洗作用的“氧”并不是人们通常所理解的氧气，而是过氧化物在水溶液中所生成的OOH-或RCOOOH。二者具有极强的氧化性，能有效杀灭大肠杆菌、金黄色葡萄球菌以及白色念珠菌等人体接触常见细菌和漂白衣物上的色渍。OOH-由过氧化物直接生成，而RCOOOH为过氧化物在释氧活化剂作用下所生成的过氧酸，是比过氧化氢更为活泼的杀菌、漂白剂。

2. 有氧洗的洗涤机理

有氧洗涤剂中具有氧洗功能的物质都是过氧化物。目前，洗涤剂中常用的有过氧化氢、过硼酸钠和过碳酸钠。过氧化物在水溶液中的洗涤机理因有无释放氧活化剂的存在而异。

2.1 机理1

在没有释氧活化剂的情况下，过氧化物溶于水后会先行分离出过氧化氢，然后过氧化氢再进一步分解出起洗涤作用的物质OOH-。其具体化学反应过程如下：

式中，X为过氧化氢的附着载体无机盐。

2.2 机理2

在有释氧活化剂的情况下，由过氧化氢分解出的OOH-则进一步酰基化生成过氧酸。起洗涤作用的物质为RCOOOH。以四乙酰乙二胺（TAED）为例，具体化学反应过程如下：

过氧化氢和过氧酸的洗涤机理是不同的，两者的最大区别是氧化强度和氧化还原电位的不同。过氧酸的氧化还原电位仅次于臭氧，远高于过氧化氢，三者分别是：过氧酸1.81ev，臭氧2.07ev，过氧化氢1.33ev。

3. 有氧洗涤剂的技术要求

众所周知，相比酸性条件，过氧化物在碱性条件下的稳定性要差得多，而大多数洗涤剂又恰恰都呈碱性。因此，如何提高过氧化物在洗涤剂中的稳定性至关重要。此外，针对过硼酸钠和过碳酸钠在实际洗涤时释氧温度过高的问题，必须复配适当的释氧活化剂，以提高释氧速度和洗涤效率。

3.1 轻垢型洗涤剂配方

为了提高过氧化物在洗涤剂中的储存稳定性，延长产品保质期，产品研发师在设计配方时通常会优先选择碱性稍弱的原料，以降低最终产品的整体pH值。这种接近中性的低pH值洗涤剂对衣物保护性好，具有增白、增艳效果，但对重度污垢去污力稍差。因此，这种洗涤剂又称轻垢型洗涤剂，比较适合丝绸、羊毛等高档布料制衣的洗涤和护理。

3.2 过氧化物稳定技术

过氧化物应用于重垢洗涤剂，通常对配方及其自身的稳定性要求较高。目前，解决过氧化物在重垢洗涤剂中稳定性的方法主要有：提高洗涤剂原料纯度，降低有害金属离子含量；对过氧化物进行包覆，以隔绝外界金属离子、水分和pH值的影响；对过氧化物进行造粒，降低比表面积，以减少其与外界有害金属离子、水分接触机会；降低洗涤剂配方中的含水量。

3.3 洗涤剂特殊包装材料

无论是采用中性配方体系，还是应用各种过氧化物稳定技术，随着产品储放时间的延长，其中的过氧化物都会或多或少地发生分解，释放出氧气。配方中过氧化物的含量越高，释放出的氧气也就越多，这必然会造成产品内部气压过大，出现包装“涨袋”现象，进而影响产品外观。因此，对于有氧洗涤剂的包装通常采用半透膜材料或对包装袋进行“打孔”处理，以及时缓解产品内部压力，保证产品外观包装上的美感。

3.4 过氧化物释氧活化技术

据文献报道[1]，过硼酸钠和过碳酸钠的最佳释氧温度分别在60～80℃和40～60℃。由于欧美等国习惯用热水洗涤，因此这两种成分均被广泛应用到有氧洗涤剂产品的配方当中。但对于亚洲国家尤其是中国消费者来说，他们更喜欢常温洗涤，因此过硼酸钠或过碳酸钠的氧洗作用就不能得到充分发挥。故而，必须选择合适的释氧活化剂以降低其释氧温度。目前，有氧洗涤剂可选的活化剂主要有四乙酰乙二胺（TAED）、壬酰氧基苯磺酸钠（SNOBS）、四乙酰甘脲（TAGU）、五乙酰葡萄糖（PAG）等，其中以四乙酰乙二胺（TAED）最为常用。

在没有释氧活化剂的水溶液中，过硼酸钠和过碳酸钠释氧过程的平衡受温度控制，在低温下分解很慢。如果有释氧活化剂，过氧化氢分子的过氧键会发生转移，同释氧活化剂发生酰基化反应生成过氧酸。这个反应不需要很高的温度，即使在低温下，过硼酸钠和过碳酸钠释放出的少量过氧化氢也会使该反应发生，并且这个反应打破了原来的释氧平衡，使其向加速释放过氧化氢的方向移动。另外，所生成的过氧酸由于具有较高的氧化还原电位，在低温洗涤时表现出比过氧化氢更好的活性。这样，释氧活化剂既在低温下促使过硼酸钠和过碳酸钠更容易释放过氧化氢，又直接参与了低温洗涤过程。

4. 有氧洗涤剂的种类

4.1 彩漂液

严格意义上讲，彩漂液并不能被称为洗涤剂，它实际上主要是起到杀菌、漂白作用。因此，在洗涤衣物时，彩漂液必须同洗涤剂配合使用。换一个角度来说，将起漂白作用的过氧化物同起去污作用的洗涤剂分离，用时再复配，也不失为一种解决过氧化物的稳定性问题、延长功能有效期的好方法。

目前，国内市场上已可以见到少数“有氧洗衣液”产品。实际上，过氧化物在液体中的稳定性和有效期很难保证，国外确实有采用特殊材料对过氧化物进行造粒包覆后制成的结构型液体洗涤剂，但在国内还没有此项技术。彩漂液所用过氧化物通常是过氧化氢，而配方在表面活性剂的选择上要求对过氧化氢要有一定的稳定作用，比如脂肪醇的硫酸盐和磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酰胺与氧化乙烯的缩合物等。配方中的过氧化氢稳定剂多为有机膦酸或多聚磷酸盐。表1为彩漂液的基本配方。

4.2 洗衣粉

近些年，欧美等国已多次出现过硼酸钠对农作物及环境有害的报道。因此，过硼酸钠在洗涤剂中的应用逐渐被过碳酸钠取代。在我国的有氧洗涤剂配方中，应用最多的当属过碳酸钠和过氧化硫酸钠。南风集团曾对过碳酸钠和过氧化硫酸钠及其在洗衣粉中的应用性能进行了系统研究[2]，为洗涤剂研发师在配方设计过程中如何选择过氧化物提供了参考依据。需要指出的是，如果将酶制剂同过氧化物混合使用，则极易造成酶的分解，从而影响酶的活力。因此，在添加过氧化物的有氧洗涤剂配方中通常不再添加酶制剂。表2为有氧洗衣粉的基本配方。

4.3 硬表面清洗剂

目前，市场上出现的多款洗衣机（槽）专用清洁剂其实都是过氧化物同表面活性剂的复配产物，利用过氧化物的氧化性达到杀菌、除异味的目的。表3为洗衣机（槽）专用清洁剂的基本配方。

此外，城市公厕、污水管道以及医院等场所使用的固态消毒、除臭、清洁用品也有相当一部分采用过氧化物配方，其组成同洗衣机（槽）专用清洁剂大同小异。