表面活性剂对干钠皂检测结果的影响
2014-05-10张红琴张德昌
张红琴,张德昌
(南风化工集团股份有限公司,山西 运城 044000)
利用仲裁法QB/T2623.3-2003对肥皂中总脂肪物含量进行测定的方法耗时较长,约需要7~8小时;而根据简化法QB/T2485-2008附录B,干钠皂的测定中用到的蜂蜡和半精炼石蜡的检测费用又较高。为适合实际生产需求,快速测定复合皂中的干钠皂含量,在热板法基础上引入新的酒精试剂,加快了测定时的破乳速度。本文对比了不同表面活性剂及其含量对于检测结果的影响,使原有分析方法得以改进。
1.适用范围
本文所述的检测方法既可以适用于以油脂为原料的皂基型皂,也适用于加有少量其他表面活性剂(本文分别为AOS、AEO9)的复合皂。
2.检测原理
皂样经酸化处理生成脂肪酸。脂肪酸不溶于水,与皂中的其他无机添加剂分离,在表面活性剂(本文分别为AOS、AEO9)的作用下形成乳化层;加入酒精后,可破除其乳化层[1]。通过测定脂肪酸的质量和脂肪酸的相对分子质量,即可计算出干皂含量。
3.仪器和试剂
托盘天平,称量范围0~1000g精度0.1g;分析天平,精度0.0002g;烧杯,1000mL、150mL;量杯,10mL;分液漏斗(梨形),500mL;电炉,1kw。
95%乙醇(GB/T679),用碱中和至对酚酞指示液,呈中性;硫酸(GB/T625)溶液,(1+1)硫酸溶液;甲基橙,1g/L水溶液。
在分析中只使用认可的分析纯以上的试剂,并只使用蒸馏水和纯度相当的水。
4.检测步骤
用托盘天平称取50g样品(精确至0.1g),倒入盛有200mL热水的1000mL烧杯中,并插入一支玻璃棒搅拌使其溶解;加入几块瓷片,加甲基橙指示剂3滴,(1+1)硫酸15mL,95%乙醇100mL;置电炉上继续煮沸30min后,倒入分液漏斗;摇匀,静置5min,放出下层酸液;再加入100mL左右的沸水,洗涤烧杯后倒入分液漏斗,摇匀,静置5min;加入50mL热的95%酒精破乳,静置5min;再次加入50mL热的95%酒精破乳(两次加入热的95%酒精量为100mL);待两液层界面间有清晰的分界线后放出水层。
如果配方中含有表面活性剂AOS,则需要再重复上述操作一次。最后,用沸水冲洗至中性,将油层移入已称好的150mL烧杯中,用少量酒精冲洗干净分液漏斗,洗液并入烧杯中,在电炉上烘至无水分时立即称重。
5.计算方法
总脂肪酸含量(X)以质量百分数表示,按式(1)计算:
干钠皂含量(z)以质量百分数表示,按式(2)计算:
其中,m——样品质量g;m0——空烧杯质量g;m1——烧杯+总脂肪物质量g;0.2——校正值;1.078——脂肪酸转换为脂肪酸钠的换算系数。
6.测定过程注意事项
1)每次洗涤后至少静置5min,待两液层间有清晰的分界线才能放出水层[2];
2)将水层尽可能完全地转移到废液杯中;
3)肥皂中脂肪酸的平均相对分子质量m,一般用油酸的相对分子质量代替,即282;
4)特殊需要时,可先将除去不皂化物及未皂化物后的皂液用无机酸进行酸化处理,再用标准碱溶液滴定离析出的脂肪酸来测定,两次测定结果之差应不大于0.05%[3]。
7.检测结果及讨论
7.1 配方中含有非离子,AEO9(纯)含量为0.5%
为了考察配方中含有非离子表面活性剂、AEO9(纯)含量为0.5%时的检测结果,选取了同一个实验配方制得的33个不同样品,其产品干钠皂的理论值为70.79%。对连续1个月干钠皂的检测结果进行统计,并按日期顺序绘折线图(见图1)。
图1 AEO9纯含量为0.5%时的检测结果
图1中的实际检测平均值为71.18%,比理论值偏高0.39%。虽然个别人员的化验结果避免不了出现波动,但总体结果说明,在AEO9存在的情况下,干钠皂的检测结果有正偏差趋势。
7.2 配方中含有非离子,AEO9(纯)含量为5%
配方中含有非离子表面活性剂、AEO9(纯)含量为5%时,为进一步验证7.1的实验中出现的某种趋势,再配制出了10个实验样品,检测结果见图2。这批样品的干钠皂理论值为74.12%。
图2 AEO9(纯)含量为5%时的检测结果
上述10个样品的实际检测结果平均值为74.78%,比理论值偏高0.66%。这进一步说明,AEO9对干钠皂的检测结果为正偏差影响,且AEO9含量越高、影响趋势越强。
7.3 配方中含阴离子,AOS(纯)含量为0.7%
当配方中含有阴离子表面活性剂、AOS(纯)含量为0.7%时,选取同一个配方的28个样品,干钠皂理论值为81.58%。不同的检测人员连续2个月进行检测,统计结果见折线图3。
图3 AOS(纯)含量为0.7%时的检测结果
上述实际检测结果的平均值为81.32%,比理论值偏低0.26%。这说明,在阴离子表面活性剂如AOS存在的情况下,对干钠皂检测结果的影响为负偏差。
7.4 配方中含非离子,AOS(纯)含量为5%
当配方中含非离子表面活性剂、AOS(纯)含量为5%时,为了验证7.3实验中所出现的结果,在增加AOS的相对含量情况下,在实验室配制出10个样品,样品干钠皂的理论值为70.75%,检测结果见图4。
图4 AOS(纯)含量为5%时的检测结果
实际检测结果平均值为67.01%,比理论值偏低3.74%。这一结果说明,阴离子表面活性剂如AOS相对含量越高,其对干钠皂检测结果的负偏差影响程度越强烈。
7.5 配方中同时含非离子、阴离子
在样品中含有混合表面活性剂如AOS+AEO9、纯含量为2.0%的情况下,样品干钠皂的理论值为70.89%。不同的检测人员连续1个月进行检测,统计结果画折线图(见图5)。
图5 配方中同时含有非离子、阴离子的检测结果
图5中的实际检测结果平均值为70.04%,比理论含量平均低0.85%。这说明,虽然AEO9对干钠皂检测结果影响为正偏差,但是在阴离子表面活性剂同时存在的情况下,干钠皂的检测结果以阴离子表面活性剂影响的负偏差为主。
8.分析方法中酒精与水最佳比例实验
为了使检测过程中脂肪酸与水层的分离界面更加清楚、结果重复性较好,采用本分析方法时,需要通过实验对沸水及乙醇的加入量[4]进行比较分析,结果见表1。
表1 沸水及乙醇的加入量[4]比较实验结果
经过实验比对,在水(mL)∶酒精(95%,mL)的比值为1∶1情况下,油水液面具有最清晰的分界线,得到的结果重现性较好。采用本方法测定一个样品,视操作熟练程度,大约需要耗时1.5小时左右。
9.结论
通过对上述分析结果的比较,在表面活性剂含量不同的情况下,使用该方法检测洗衣皂中的干钠皂含量,可以得出如下结论:
1)非离子表面活性剂如AEO9对干钠皂的检测结果具有正偏差的影响倾向;阴离子表面活性剂如AOS及非离子、阴离子表面活性剂混合对于干钠皂的结果具有负偏差的影响倾向。
2)表面活性剂的含量越大,对于干钠皂的检测结果偏离理论值也更严重。
3)本文检测方法较适合于对表面活性剂含量小于2%的洗衣皂进行快速检测。此时,干钠皂的检测结果偏离值相对固定,且偏离值不大。
[1]胡伟,叶汝强,等.水相中乙醇对胶体泡沫性质的影响[J].物理化学学报,2002,18(2).
[2]肥皂中总脂肪物含量的测定方法,仲裁法[S].QB/T2623.3-2003.
[3]肥皂中总脂肪物含量的测定方法,简化法[S].QB/T2485-2008,附录B.
[4]邓功,李岩.肥皂总脂肪物快速检验方法的研究[J].现代商检科技,1998,8(1).