脂肪酸甲酯乙氧基化物的应用性能研究

陈锦强，曾嘉虹，陈海平，吴鹰花

（中山榄菊日化实业有限公司，广东 中山 528400）

脂肪酸甲酯乙氧基化物的应用性能研究

陈锦强，曾嘉虹，陈海平，吴鹰花

（中山榄菊日化实业有限公司，广东 中山 528400）

对脂肪酸甲酯乙氧基化物的各种应用性能（包括去污性能、泡沫性能、润湿性能、凝胶化浓度以及在洗衣粉和液体洗涤剂中的配伍性）进行了测试。针对这些性能测试结果，对脂肪酸甲酯乙氧基化物应用于洗衣粉和液体洗涤剂中的可行性进行了研究。

脂肪酸甲酯乙氧基化物；乙氧基化物；非离子表面活性剂；应用性能

脂肪酸甲酯乙氧基化物（FMEE）是一种双封端的酯-醚型非离子表面活性剂。由于其原料来自于脂肪酸甲酯，工艺路线短，性能优良，自上世纪90年代开始，FMEE引起了全球科研工作者们的注意。国外几家主要的石油化工企业已经实现了该产品的产业化生产，并得到了广泛应用[1]。经过多年的发展，国内也有几家企业实现了FMEE的规模化生产。

洗涤剂用FMEE一般以中碳链的椰子油或棕榈仁油为原料[2]，它有助于降低生产成本，获得比AEO更具价格优势的产品。此外，FMEE的皮肤刺激性比AEO小，与APG和氨基酸类表面活性剂相当或略低，而且易生物降解，对鱼类的毒性比AEO要小得多[3]。

本文将对脂肪酸甲酯乙氧基化物与脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO-9）、异构脂肪醇聚氧乙烯醚（XP-80）的主要应用性能进行对比研究。

1. 实验部分

1.1 主要试剂与实验仪器

表面活性剂：FMEE，99%，R为C16，EO数为8，天津市浩元精细化工有限公司；AEO-9，99%，R为C12～16，EO数为9，陶氏化学；XP-80，99%，R为C10，EO数为8，扬子石化-巴斯夫有限责任公司；十二烷基苯磺酸，96%，厦门金桐合成洗涤剂有限公司；AES，70%，浙江赞宇科技股份有限公司；AOS，35%，浙江赞宇科技股份有限公司。

标准污布：碳黑污布（JB-01），蛋白污布（JB-02），皮脂污布（JB-03），中国日用化学工业研究院。

基粉为不含非离子表面活性剂、酶和香精的某品牌洗衣粉。

实验仪器：RHLQ-III立式去污试验机，中国日用化学工业研究院；WSD-3U型白度仪，北京康光仪器有限公司；2151型罗氏泡沫仪，上海隆拓仪器设备有限公司；雷磁JB-2型恒温磁力搅拌器，上海雷磁新泾仪器有限公司。

1.2 性能测定

1.2.1 去污试验

表面活性剂质量分数为0.2%（以100%活性物计），用250ppm的硬水配成溶液，按GB/T 13174-2008《衣料用洗涤剂去污力及循环洗涤性能的测定》测定去污力。

1.2.2 泡沫试验

表面活性剂质量分数为0.25%（以100%活性物计），用150ppm的硬水配成溶液，按GB/T 7462-1994《表面活性剂 发泡力的测定 改进Ross-Miles法》在40℃记录即时、5min后和10min后的泡沫高度。

1.2.3 润湿试验

采用帆布沉降法。在烧杯中放入1000mL待测物水溶液，将帆布片轻轻放在待测物水溶液的表面，用秒表记录帆布片从接触液面到掉入烧杯底部的时间。该时间越短，则试样的润湿性能越好。

1.2.4 凝胶化试验

称取待测试样10g于50mL烧杯中，一边搅拌一边添加去离子水。记下形成凝胶时所加去离子水的质量，算出试样的凝胶化浓度范围。

1.2.5 凝固试验

取适量非离子表面活性剂，采用冰水浴或者冰盐浴降温，直到试样凝固。记下试样凝固时的温度。

1.2.6 在洗衣粉中的配伍试验

将FMEE、AEO-9以及XP-80分别按照1%、1.5%、2%的活性物质量分数后配至基粉，所得9个试样见表1。

用150ppm的硬水配成质量分数为0.25%的试样溶液，按GB/T 7462-1994在40℃记录当时、5min后和10min后的泡沫高度。

按GB/T 13174-2008测试它们的去污力，将各试样置于45℃中密封保存，分别在一个月后和两个月后测试去污力，观察其去污性能的稳定性。

1.2.7 在液体洗涤剂中的配伍试验

将非离子表面活性剂FMEE、AEO-9、XP-80与阴离子表面活性剂LAS、AOS、AES分别按4∶11复配于去离子水中（活性物含量按100%计），所得试样见表2。

用150ppm的硬水配成质量分数为0.25%试样溶液，按GB/T 7462-1994在40℃记录当时、5min后和10min后的泡沫高度。

按GB/T 13174-2008测试它们的去污力，将各试样置于45℃中密封保存，分别在一个月后和两个月后测试去污力，观察其去污性能的稳定性。

2. 结果与讨论

2.1 去污性能

经测定，FMEE等非离子表面活性剂在国标污布上的去污力见表3。

由表3可以看出，三种非离子表面活性剂的去污性能接近。其中，XP-80在碳黑污布上的去污力较好，而FMEE在蛋白污布和皮脂污布上的去污力较好。

2.2 泡沫性能

在40℃时，分别测定了FMEE、AEO-9、XP-80在150ppm硬水中的泡沫性能，结果如表4和图1所示。

与AEO-9相比，FMEE和XP-80的发泡性能较差，而稳泡性能均显著低于AEO-9，属于低泡沫表面活性剂。其中，FMEE的起泡高度也比XP-80稍低。

表1 后配FMEE等非离子表面活性剂的基粉

表2 FMEE等非离子表面活性剂与阴离子表面活性剂复配的液体洗涤剂

2.3 润湿性能

分别用去离子水配制质量浓度为1%的非离子表面活性剂溶液和用250ppm硬水配制质量浓度为0.5%的非离子表面活性剂溶液，在30℃时的润湿性能见表5和表6。

由表5和表6可以看出，具有支链结构的XP-80的润湿性能最好，且显著优于其他试样。与AEO-9相比，FMEE的润湿性能则明显高于AEO-9。

2.4 凝胶化浓度

在2 5℃时，分别往F M E E、AEO-9和XP-80三种非离子表面活性剂中加入去离子水，结果见表7。

由表7可以看出，FMEE、XP-80和去离子水在任意浓度下均不会形成凝胶，而AEO-9在去离子水溶液中的浓度达到38 %至72%时会形成凝胶。

由于FMEE的结构中末端不含羟基，在水溶液中不易与水分子形成氢键，因此在水中的溶解速度比较快。而且，根据相图研究，FMEE的凝胶相区与AEO-9相比要小得多，因而在配制成液体产品的过程中，出现凝胶的可能性较小，更易于配成液体产品[1]。而AEO-9的末端为羟基，可与溶液间借助氢键形成复合结构，黏度较大，易形成凝胶。

表3 FMEE等非离子表面活性剂的去污性能测试结果

表4 三种非离子表面活性剂的泡沫性能测试结果

图1 FMEE等非离子表面活性剂的泡沫变化趋势

表5 FMEE等的1%去离子水溶液的润湿性能测试结果

表6 FMEE等的0.5%、250ppm硬水溶液的润湿性能测试结果

表7 三种非离子表面活性剂的凝胶化浓度

表8 三种非离子表面活性剂的凝固点

2.5 凝固点

FMEE、AEO-9和XP-80三种非离子表面活性剂的凝固点见表8。

由表8可以看出，FMEE的凝固点最低，达到-1℃，而AEO-9在16℃就会凝固，XP-80的凝固点也高达8℃。因此，与AEO-9和XP-80相比，FMEE在低温环境下仍能保持较好的流动性。

2.6 在洗衣粉中的配伍性能

2.6.1 FMEE等非离子表面活性剂复配在洗衣粉中的去污性能

将FMEE、AEO-9以及XP-80分别按照1%、1.5%、2%的活性物质量分数后配至基粉中，各洗衣粉试样在国标污布上的去污性能测定结果见表9。

由表9可以看出，各试样在碳黑污布和蛋白污布上的去污力差异较小，而粉4#、粉5#和粉6#在皮脂污布上的去污力明显高于其他试样。FMEE后配至基粉中的去污性能与AEO-9、XP-80基本相同。

由表9同时可知，后配各非离子表面活性剂为1.5%时，洗衣粉试样的去污性能最佳。

2.6.2 FMEE等非离子表面活性剂复配在洗衣粉中的泡沫性能

后配了非离子表面活性剂的洗衣粉的泡沫性能见表10。

由表10可以看出，后配相同含量的非离子表面活性剂下，后配FMEE的基粉的发泡性能稍高于后配XP-80的基粉，且明显高于后配AEO-9的基粉，而各洗衣粉试样的稳泡性都很好。

由表10同时可知，后配非离子表面活性剂为1%时，洗衣粉试样的起泡高度最高。

2.6.3 FMEE等非离子表面活性剂复配在洗衣粉中的稳定性

实验测试了后配非离子表面活性剂的洗衣粉在密封、45℃的条件下的去污性能变化，结果见表11～13。

由表11、表12和表13可以看出，分别后配了FMEE、AEO-9和XP-80的洗衣粉，在密封、45℃的条件下，各试样对碳黑污布的去污力没有明显影响，而对蛋白污布和皮脂污布的去污力稍有降低。

表9 FMEE等复配在洗衣粉中的去污性能测试结果

表10 FMEE等复配在洗衣粉中的泡沫性能测试结果

表11 FMEE等复配在洗衣粉中在碳黑污布上的去污稳定性测试结果

表12 FMEE等复配在洗衣粉中在蛋白污布上的去污稳定性测试结果

2.7 在液体洗涤剂中的配伍性能

2.7.1 FMEE等非离子表面活性剂复配在液体洗涤剂中的去污性能

将FMEE、AEO-9、XP-80与LAS、AOS、AES分别按4∶11复配于去离子水中（活性物含量按100%计），所得各液体洗涤剂试样在国标污布上的去污性能见表14。

由表14可以看出，各试样在碳黑污布和蛋白污布上的去污力差异较小，各非离子与AES复配时在皮脂污布上的去污力明显较好。FMEE分别和三种阴离子复配后的综合去污性能与AEO-9基本相同，明显好于XP-80。

2.7.2 FMEE等非离子表面活性剂复配在液体洗涤剂中的泡沫性能

各非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的复配溶液的泡沫性能见表15。

由表15可以看出，在含相同的非离子表面活性剂的液洗的发泡力中，含AES的试样均明显高于含AOS的试样，且含AOS的试样均显著高于含LAS的试样。

LAS与XP-80复配的发泡力最高，显著高于AEO-9，AEO-9则明显高于FMEE。AOS与XP-80复配的发泡力最高，高于AEO-9，AEO-9高于FMEE。AES与XP-80复配的发泡力最高，明显高于AEO-9、FMEE。

由表15同时可知，各试样的稳泡性都很好。

2.7.3 FMEE等非离子表面活性剂复配在液体洗涤剂中的稳定性

实验测试了后配非离子表面活性剂的洗衣粉在密封、45℃条件下的去污性能变化情况，测试结果见表16、表17和表18。

由表16～表18可以看出，液体洗涤剂在密封、45℃的条件下，含LAS的复配溶液对蛋白污布和皮脂污布的去污力均明显降低，含AOS的复配溶液对蛋白污布的去污力均明显降低，其他试样则没有明显的影响。

表13 FMEE等复配在洗衣粉中在皮脂污布上的去污稳定性测试结果

表14 FMEE等复配在液体洗涤剂中的去污性能测试结果

表15 FMEE等复配在液体洗涤剂中的泡沫性能测试结果

表16 FMEE等复配在液体洗涤剂中在碳黑污布上的去污稳定性测试结果

表17 FMEE等复配在液体洗涤剂中在蛋白污布上的去污稳定性测试结果

表18 FMEE等复配在液体洗涤剂中在皮脂污布上的去污稳定性测试结果

3. 结论

对FMEE进行的应用性能研究表明，与传统的AEO-9相比，FMEE的去污性能、润湿性能更好，且配伍性能与AEO-9相当，发泡较低且消泡快，低温流动性好、没有凝胶点，利于工业生产。因此，FMEE是AEO-9的最佳替代品，对于配制含有多量非离子表面活性剂的水基洗涤剂浓缩物特别有利。FMEE的这些优点符合国际表面活性剂的低泡高效的发展趋势，在洗涤剂行业具有良好的应用前景[4]。

[1] 石振民, 李军正. 脂肪酸甲酯乙氧基化物（FMEE）的现状与发展趋势[C]. 2007（第六届）中国日用化学工业研讨会论文集, 2007: 139-142.

[2] 王泽云, 陈海兰. 我国洗涤用绿色表面活性剂最新进展[J]. 日用化学品科学, 2011, 34(7): 21-22.

[3] 罗毅, 孙永强, 田春花, 等. 脂肪酸甲酯乙氧基化物的物化性能研究[J]. 日用化学工业, 2001, 5: 5-7.

[4] Pennell K D, Abriola L M, Weber W J. Surfactant enhanced solubilization of residual dodecane in soil columns: Experiment investigation[J]. Environ Sci Technol, 1993, 27: 2332.