全新超浓缩液体增白剂在洗衣液中的应用研究

2014-03-07张贵民

中国洗涤用品工业 2014年2期

关键词：增白剂白度洗涤剂

马超，张贵民

（上海合丽亚日化技术有限公司，上海 200331）

全新超浓缩液体增白剂在洗衣液中的应用研究

马超，张贵民

（上海合丽亚日化技术有限公司，上海 200331）

综述了目前洗衣液以及洗衣液常用增白剂产品的市场情况，从结构性能和使用角度进行分析比较，阐明了现有增白剂在使用中存在的难题，着重介绍了合丽亚公司针对性地研发及生产的全新超浓缩液体增白剂在洗衣液中的应用。实验结果表明，超浓缩环保型液体增白剂Heliya®FBM-EL High Conc.和Heliya®BLF-EL High Conc.克服了现有增白剂的缺点，具有很好的低温溶解性、耐硬水离子性和贮存稳定性，无需加热化料溶解，方便配入各类洗衣液，对纤维素纤维的亲和力高，织物增白效果好，性价比高。

洗衣液；浓缩；增白剂；应用

近年来，我国洗衣液市场增长迅速。相对于其他形式的织物洗涤剂而言，洗衣液由于制造和使用过程中节能环保、产品性价比高等优势，正在全球范围内快速发展。在经济发达国家，美国的液体洗衣剂占比已超过洗衣剂总量的80%，日本的衣料用液体洗涤剂的市场份额为40%，而欧盟的液体洗涤剂比例也达到30%以上。

衣料用洗涤剂液体化、浓缩化和低温洗涤的发展趋势符合国家节能减排、绿色环保政策的要求，有利于加速实现洗涤用品行业产品结构调整、可持续发展的目标。我国洗衣液市场虽然起步较晚，目前市场占比仍不大（仅为13%左右），但发展潜力巨大。据中国洗涤用品工业协会信息统计中心的数据，2012年洗衣液产量增长超过20%。另据预测，2015年后市场占有率有望达到30%[1-3]。

然而，目前市场上适用于洗衣液的增白剂产品屈指可数，其中应用最多的当属CBS型增白剂（染料索引登记号C.I. 351）和#33类增白剂（C.I. 71）。

CBS型增白剂属于低温型增白剂。它虽然较易溶于水，但溶解度不大，配制生产用高浓度储备液时易结晶析出。CBS在透明的洗衣液中会产生强烈的荧光，对产品外观有不良影响（不易为消费者所接受）。为此，国内多采用将洗衣液配制成淡蓝色液体的方法来遮盖CBS的蓝色荧光。CBS对棉织物的亲和力低，织物增白性价比差，且不耐硬水的致命缺陷会导致被洗织物的白度值下降，织物贮存过程中会产生泛绿等现象且较难除去。此外，CBS在高浓度的非离子表面活性剂体系中容易聚集，使被洗织物的色光变灰暗。同时，CBS的中间体联苯二氯苄在生产时会产生导致肺癌的剧毒废物，不利于环境保护。

#33类增白剂为中高温洗涤增白剂，在透明的无构型洗衣液中容易产生沉淀，在高温下都难以溶解，因而无法化料和配入无构型液体洗衣液中。在有构型含磷等助剂的洗衣液中，三聚磷酸钠对难溶的#33类增白剂有一定增溶作用，低用量时可勉强配入洗衣液，其产品稳定性对配方师是一个难题。在无磷洗衣液中，如要配入#33增白剂则非常困难和不稳定（因其会释放出氯苯胺，已被禁止使用）。此外，使用#33增白剂的有构型洗衣液在冷水洗涤时增白效果差，极易产生白花斑，因此在欧美多用于中高温洗涤剂。

综上所述，当前液体洗涤剂的增白剂体系亟待革新，需要有一种方便配入液体洗涤剂、稳定性高、增白性能优良、在非离子表面活性剂含量高的条件下性能优越，且耐硬水离子、适合中低温洗涤条件的无磷液洗专用增白剂。合丽亚公司自主研发生产的全新液体增白剂Heliya®FBM-EL High Conc.和Heliya®BLF-EL High Conc.就可以很好地满足上述特殊要求。

1. 实验部分

1.1 试剂、原料和仪器

试剂及原料：无水CaCl，A.R.；MgSO4.7H2O，A.R.。

增白剂样品：Heliya®FBM-EL High Conc.，Heliya®BLF-EL High Conc.，Heliya®FBM, Heliya®BLF， Heliya®CBS，上海合丽亚日化技术有限公司。

洗衣液样品：开米涤王浓缩洗衣液，蓝月亮手洗专用洗衣液，均为市售产品，不含荧光增白剂。

仪器：HZ-9212S恒温振荡仪（洗涤用），江苏太仓科教器材厂；WSD-3U荧光白度仪（测定CIE 86白度用），北京康光仪器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 液体增白剂溶解度测定

称取100g水（去离子水和自来水），分批加入液体增白剂，室温搅拌溶解（重复分批加入液体增白剂及搅拌溶解步骤，直至水溶液出现浑浊）。当透明水溶液开始达到饱和而未转相变浑时的溶解程度即为最大溶解度。记录所用增白剂的总重，分别计算其最大溶解度：

最大溶解度＝溶解了的增白剂总重量 (g) ÷ 100g水

1.2.2 液体增白剂稀释倍数测定

称取一定量的液体增白剂，分批加入水（去离子水和自来水），室温搅拌溶解（重复分批加入水及搅拌溶解步骤，直至水溶液完全溶解透明）。记录所用水的总重量，计算化料溶解所需用水的稀释倍数：

稀释倍数＝水的总重量 (g) ÷ 增白剂重量 (g)。

1.2.3 含增白剂的洗衣液样品配制

先将不同的增白剂按其实际E1/1值换算成相同的测试用E（1/1）值，即在同等增白剂活性物含量（荧光当量浓度）[4]下，比较其对织物的增白效果。然后，再根据增白剂的加量（洗涤剂重量的百分比），等量添加至洗衣液中，混合溶解配制成后续洗涤实验用测试样品。

增白剂加量（w/w）为0%、0.2%、0.6%和1.0%（同等E值下）。液体增白剂Heliya®FBM-EL High Conc.和BLF-EL High Conc.可直接溶于洗衣液，室温搅拌混合均匀即可。样品存放数天后观察，发现除洗衣液的颜色随增白剂的用量增加而略显淡黄色之外，其他外观均无变化（无沉淀浑浊，呈清澈透明状液体）。而粉体增白剂Heliya®FBM、BLF、CBS应用于洗衣液中则需要不同程度地加热搅拌溶解后，才能配制成透明的测试样品。

1.2.4 织物洗涤增白实验

将上述几个含不同增白剂的洗衣液样品，用去离子水和硬水（水硬度250ppm，钙离子∶镁离子＝3∶2）分别配制成3g/L的洗涤溶液，以棉布∶洗涤液＝1∶15的浴比，在下列条件下进行洗涤：

洗涤温度30℃，洗涤时间10min，漂洗时间5min，洗涤次数3次，洗涤织物为斜纹纯棉漂白机织布（织物密度：125g/m2）。洗后布样经烘干平整后，用白度仪测其白度值（Wg），每块布样取3个不同的区域，每个区域测3次，最后取其算术平均值，并计算出白度提升值：

白度提升值△Wg＝洗前Wg—洗后Wg。

2. 结果与讨论

2.1 液体增白剂溶解/稀释性能

室温下，分别测定液体增白剂Heliya®FBM-EL High Conc.和BLF-EL High Conc.在去离子水和自来水中的溶解度，发现其实测值均可达到45g/100g水以上，硬水离子对其影响很小。因此，这两种液体增白剂均能很容易地配入有大量水剂存在的洗衣液中，对硬水离子不敏感，适宜作为各种类型洗衣液的生产用水（尤其是无磷或浓缩洗衣液）。由于其溶解度高达40～50%，确保了此类增白剂具有很好的水混溶性。

室温测定化料溶解液体增白剂Heliya®FBM-EL High Conc.和BLFEL High Conc.的稀释倍数，实测值为1.8～1.9倍（去离子水）和1.9～2.0倍（自来水）。这对洗涤剂制造商而言具有重要的实际指导意义。有效的稀释倍数有助于生产商根据实际情况灵活掌握增白剂的稀释程度，方便其化料溶解和生产应用。

2.2 增白剂洗涤增白性能比较

2.2.1 液体增白剂与粉体增白剂的比较

2.2.1.1 对应液体增白剂与粉体增白剂的比较

将液体增白剂Heliya®FBM-EL High Conc.与粉体增白剂Heliya®FBM在相同E值下按不同重量百分比加量，分别配入开米涤王浓缩洗衣液中，进行洗涤增白实验，实验数据见表1。同理，Heliya®BLF-EL High Conc.与粉体增白剂Heliya®BLF在开米涤浓缩洗衣液中的洗涤增白性能数据见表2（同等E值下）。两者相应的洗涤增白效果如图1、图2所示。

从这些图表中可看出，合丽亚的这两种液体增白剂在洗衣液中的洗涤增白效果与其对应型号的粉体增白剂的效果相当，且白度提升值随着洗涤次数的增加而同步增加。但是在化料溶解和操作使用上，液体增白剂远比粉体增白剂来得方便，不需加热即可直接配入洗衣液中与水混溶，更有利于生产应用，操作简单。

图1 对应液体粉体增白剂在洗衣液中的增白效果（Heliya®FBM-EL High h.c.与Heliya®FBM）

图2 对应液体粉体增白剂在洗衣液中的洗涤效果（Heliya®BLF-EL High h.c.与Heliya®BLF）

表1 对应液体粉体增白剂性能比较的白度提升值△Wg及色光值Tw数据1

2.2.1.2 不同液体增白剂与粉体增白剂的比较

洗涤剂为开米涤王浓缩洗衣液，将液体增白剂Heliya®FBM-EL High Conc.与粉体增白剂Heliya®CBS在相同E值下，分别用去离子水和硬水（250ppm）进行洗涤增白性能比较。实验数据见表3。图3和图4的性能效果图显示：同等E值下，液体增白剂Heliya®FBM-EL High Conc.的洗涤增白性能比粉体增白剂Heliya®CBS的增白性能要好。随着增白剂用量和洗涤次数的增加，这种效果更明显。

这是由于，两者化学结构的不同决定了其性能上的差异。二苯乙烯联苯型的CBS增白剂对棉织物的亲和力较低，其对织物的增白效果不及对棉织物亲和力较高的二氨基二苯乙烯三嗪类增白剂。同时，二苯乙烯联苯结构中的磺酸钠基团在遇硬水离子时会与钙镁离子结合而变绿，洗涤后的漂洗硬水会使织物白度大幅下降。在无磷液洗中，由于高分子助洗剂对钙镁离子的结合速度较慢，而CBS与钙镁离子的结合速度及溶度积都与前者相当，会参与离子交换反应的竞争，使得CBS不耐硬水的致命弱点更加突出。

表2 对应液体粉体增白剂性能比较的白度提升值△Wg及色光值Tw数据2

表3 不同液体粉体增白剂性能比较的洗涤实验数据（白度提升值△Wg）

图3 不同液体粉体增白剂的洗涤增白效果（去离子水）

图4 不同液体粉体增白剂的洗涤增白效果（250ppm硬水）

此外，在非离子表面活性剂含量较高的浓缩洗衣液配方中，CBS的增白性能也会因其结构上的缺陷而显著降低。在此类体系中，CBS会导致乳化性能低的非离子表面活性剂质量分数的增加，且容易产生聚集，使得CBS的增白效果反而降低，被洗织物的色泽变灰暗。

液体增白剂Heliya®FBM-EL High Conc.则无此类化学结构上的缺陷。它对棉织物的亲和力高，织物增白效果好，且耐硬水，在非离子表面活性剂含量高的体系中不会发生聚集，因而更适宜无磷、浓缩型洗衣液或者水硬度较高的山区及北方大部分地区使用的洗衣液。

2.2.2 两种液体增白剂之间的比较

在相同实验条件下，将两种不同的液体增白剂Heliya®FBM-EL High Conc.与Heliya®BLF-EL High Conc.进行洗涤增白性能的比较。表4及图5的实验数据及结果表明：在蓝月亮手洗专用洗衣液中加入不同重量比加量的这两种液体增白剂，均能显著提高洗涤增白性能。

表4 两种不同液体增白剂性能比较的白度提升值△Wg及色光值Tw数据

图5 两种不同液体增白剂在洗衣液中的洗涤效果（Heliya®FBM-EL h.c.与BLF-EL h.c.）

随着增白剂用量及洗涤循环次数的增加，白度提升值△Wg增加；同等重量比加量及每次循环洗涤的情况下，液洗剂专用超浓缩的液体增白剂FBM-EL High Conc.对棉织物的增白效果均明显好于强效多功能超浓缩液体增白剂BLF-EL High Conc.；在用量较高的情况下比较相邻两点加量的增白效果，较低用量的FBM-EL h.c.与较高用量的BLF-EL h.c.基本相当，即0.4%FBM-EL h.c.＝0.6%BLF-EL h.c.，0.6%FBM-EL h.c.＝1.0%BLF-EL h.c.。这表明，前者的优势更明显。

3. 两种液体增白剂的性能和应用

3.1 显著特性

液体洗涤剂专用超浓缩液体增白剂Heliya®FBM-EL High Conc.与强效多功能超浓缩液体增白剂BLF-EL High Conc.均为高浓缩环保型液体产品，使用非常方便，可直接配入液体洗涤剂中，或先用水稀释配成42%以下的储备液使用，低温溶解性能好，无需加热化料溶解，即可与冷水混溶，降低生产能耗。它们都具有优良的贮存稳定性和耐硬水离子性，使用过程中对硬水离子和金属离子均不敏感，直接配制的各种类型液体洗涤剂性能稳定，获得透明且不泛荧光的液洗剂产品外观。此外，这两种增白剂对棉织物等纤维素纤维的亲和力高，较低成本即可显著提高被洗织物的白度，有效提高洗涤剂的去污力值，织物洗后均匀增白（无花斑），性价比高于CBS增白剂。

强效多功能的BLF-EL High Conc.除可用于洗衣液之外，还可应用于洗衣粉。它具有很好的粉体及织物双效增白功能，其粉体增白和织物增白效果明显优于#31、#33增白剂，比传统的增白剂如#31、#33及CBS等具有更高的成本效率。

3.2 产品应用

Heliya®FBM-EL High Conc.适用于所有类型的衣料用液体洗涤剂，如轻垢/重垢液洗、结构型/无构型液洗以及非水溶型液洗等多种液体洗涤剂。它可在生产工艺的任何环节配入，建议在中速搅拌下逐步加入水中，配成5～42%的水溶液作为储备液（最好现配现用，勿放置过夜），然后再计量加入液体洗涤剂中。也可以直接将其与非离子表面活性剂混合后加入液洗剂中。建议用量为0.2～1.0%，适合的洗涤温度为10～75℃，可与洗涤剂中常用的其他增白剂配合使用。

Heliya®BLF-EL High Conc.能够在各种衣料用洗涤剂中使用，如粉状、膏状、轻垢/重垢液洗、条状洗涤剂以及肥皂等，可在洗涤剂生产工艺的任何环节中加入。在喷雾干燥、无塔成型、附聚成型及干混等洗衣粉制造工艺中加入，都可以得到显著的粉体增白效果。在液体洗涤剂中的使用与上述Heliya®FBM-EL High Conc.的加入方法相同。其建议用量：普通洗衣粉为0.05～0.35%，浓缩洗衣粉为0.15～0.60%，液体洗涤剂为0.10～0.50%。该产品适合10～80℃的洗涤温度，可与其他类型的洗涤剂用增白剂复配使用。