合成醇AES与天然醇AES对餐具洗涤剂性能的影响

2014-05-10丁建华夏庆勋

中国洗涤用品工业 2014年4期

丁建华，夏庆勋

（山东丽波日化股份有限公司，山东潍坊 261031）

1.前言

AES是阴离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的简称，是由2～3EO的脂肪醇聚氧乙烯醚磺化后中和而制得。在我国生产的阴离子表面活性剂中，AES是产量仅次于烷基苯磺酸的第二大类磺化/硫酸化产品[1]。目前，市售的AES大致有两种:一种是以天然脂肪醇为原料制备的AES，主要原料为椰子油或者棕榈仁油制备的脂肪醇，其碳链分布较宽；另一种为合成脂肪醇乙氧基化制备而成，原料脂肪醇是由石油加工而来，碳链分布相对集中[2]。考虑到增黏性和抗冻性等因素，市售AES一般是天然醇2EO和合成醇3EO的产品[3,4]。

AES是微黄色或无色半透明的膏状液体，它易溶于水，无毒，具有良好的润湿、渗透、乳化、分散、增溶和洗涤性能，还具有较好的发泡能力和一定的耐硬水能力，而且其生物降解性好，对人体无害。因此，AES是制备餐具洗涤剂的最佳表面活性剂原料。AES还可作为良好的活性剂用来配制各种工业与民用洗涤剂，如洗发香波、复合皂、液体皂、硬表面清洗剂等液体清洁剂。另外，它还广泛用于农业、纺织、石油、采矿、皮革、金属加工等国民经济各行业[5,6]。

受国际原油价格和棕榈油、椰子油价格波动的影响，天然脂肪醇和合成脂肪醇生产的AES会由于价格波动出现一定的价差。同时，必须对这两种AES对于餐具洗涤剂产品性能的影响进行评估，才能确认其是否可以应用在餐洗配方中。本文对市场上销售的合成醇AES和天然醇AES进行了应用试验，制备出15%含量活性物的餐具洗涤剂，进而研究两种AES对产品泡沫、黏度和去污力的影响。

2.实验部分

2.1 仪器与试剂

RHLQ-Ⅱ型立式去污测定机，中国日用化学研究院；NDJ-1旋转式黏度计，宁波天平仪器厂；十二烷基苯磺酸，3.8t/h膜式磺化器自产，96%含量；椰油酰胺丙基氧化胺（30%）、脂肪酸二乙醇酰胺（6501，1∶1）、天然醇AES（2EO，70%）、合成醇AES（3EO，70%），均为市售品。

2.2 天然醇AES和合成醇AES对餐具洗涤剂泡沫性能的影响

根据人们对于洗涤剂的传统认识，起泡力越强的洗涤剂其去污力也越强[7]。虽然这个观点已经被理论和实践证明是片面的，但是对非专业人士来说，这个观念还是会影响其对洗涤剂的选择。而且，手洗餐具洗涤剂国家标准GB9985-2000中也规定了利用泡沫检测餐具洗涤剂的去污力的方法。因此，对于手洗餐具洗涤剂而言，发泡力是一个比较重要的质量控制指标。

2.2.1 单独使用AES泡沫对比

GB9985-2000对总活性物要求是不小于（≥）15%。在不考虑助剂影响的条件下，分别利用合成醇AES和天然醇AES配制总活性物为15%的实验室餐具洗涤剂产品，根据GB/T 13173-2008中“洗涤剂发泡力的测定:Ross-Miles法”进行发泡力测定。为了更好地测试不同AES对制备的餐具洗涤剂泡沫的影响，分别用150mg/kg硬水配制质量浓度0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的实验室样品的溶液进行发泡力测试，测试3次，取平均值。测试结果如图1所示。

图1 天然醇AES与合成醇AES的发泡力

从图1中可以明显看出，对于15%的AES溶液，天然醇AES溶液的起泡力要略优于合成醇AES溶液。

2.2.2 与十二烷基苯磺酸钠复配对泡沫性能的影响

十二烷基苯磺酸用液体氢氧化钠中和后即得到十二烷基苯磺酸钠（LAS）。因其具有去污力强、使用方便、价格便宜、易与AES复配等优点，LAS经常与AES复配，作为主表面活性剂应用在手洗餐具洗涤剂中。在不考虑助剂影响的条件下，利用合成醇AES和天然醇AES分别与LAS复配，配制总活性物为15%的实验室餐具洗涤剂产品，m（AES）∶m（LAS）=1∶1。用150mg/kg硬水配制质量浓度分别为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的实验室产品的溶液，根据Ross-Miles法进行发泡力测定，测试3次，取平均值。测试结果如图2所示。

图2 不同AES与LAS复配样品的发泡力

从图2中可以看出，对于m（AES）∶m（LAS）=1∶1、配制的活性物为15%的实验室餐具洗涤剂样品，其发泡力溶液浓度低于0.5%时，含有天然醇AES的餐具洗涤剂的泡沫高度优于合成醇AES；而浓度为0.5%的发泡力溶液，含有合成醇AES的餐具洗涤剂，其泡沫高度接近含有天然醇AES的餐具洗涤剂。

2.2.3 与6501复配泡沫性能对比

6501是表面活性剂脂肪酸二乙醇胺的简称。它用于洗涤剂中具有较好的增稠效果和稳定泡沫的效果，而价格往往低于AES，因此常被作为助表面活性剂应用于餐具洗涤剂中。利用合成醇AES和天然醇AES分别与6501复配，配制总活性物为15%的实验室餐具洗涤剂产品，m（AES）∶m（6501）=13∶2。用150mg/kg硬水配制质量浓度分别为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的实验室产品的溶液，根据Ross-Miles法进行发泡力测定，测试3次，取平均值。测试结果如图3所示。

从图3中可以看出，对于m（AES）∶m（6501）=13∶2、配制的活性物为15%的实验室餐具洗涤剂产品溶液，含天然醇AES的餐具洗涤剂泡沫高度要优于合成醇AES餐具洗涤剂。

图3 不同AES与6501复配样品的发泡力

综上试验结果，天然醇AES在餐具洗涤剂中的起泡力要优于合成醇AES。

2.3 天然醇AES和合成醇AES对餐具洗涤剂黏度的影响

长久以来，消费者在购买餐具洗涤剂时往往以为黏度越大的产品其总活性物的含量也越高。尽管黏度实际上并不代表产品的活性物含量及其使用性能，国家标准GB9985-2000也未规定黏度的指标，但是消费者在使用高黏度的餐具洗涤剂时更容易控制用量，高黏度也因此成为消费者选购产品的重要标准之一，进而成为生产企业必须考虑的重要指标。

2.3.1 单独使用AES黏度对比

分别使用合成醇AES和天然醇AES配制15%活性物的实验室餐具洗涤剂样品，使用NaCl作为增稠剂进行增稠。由于大部分餐具洗涤剂在夏季环境容易返稀，因此黏度测试在环境温度为30℃的条件下进行。考察NaCl用量分别为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%时对黏度的影响，黏度测试采用NDJ-1型黏度计。测试结果如图4所示。

图4 15%AES溶液随NaCl添加量增大的粘度变化曲线

结果显示，在环境温度为30℃的条件下，NaCl用量低于2.5%时，随着NaCl使用量的增大，餐具洗涤剂的黏度相应变大，而且合成醇AES黏度的增长速度要大于天然醇AES。这进一步说明，合成醇AES更容易被NaCl增稠。

2.3.2 与LAS复配黏度性能对比

一般来说，同时含有LAS和AES的餐具洗涤剂比单独使用AES的餐具洗涤剂更容易增稠。采用LAS和AES复配，制备15%活性物的实验室餐具洗涤剂样品，m（LAS）∶m（AES）=1∶1。在环境温度为30℃的条件下，考察NaCl用量分别为0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%时对体系黏度的影响。测试结果如图5所示。

图5 AES与LAS复配体系随NaCl添加量增大的粘度变化曲线

从图4和图5中可以看出，使用LAS后黏度增稠效果优于单独使用AES的餐具洗涤剂。对于含有LAS的餐具洗涤剂，在NaCl用量低于1.0%时，随着NaCl用量的增大，其黏度相应变大。而且，对于含有合成醇AES餐具洗涤剂，其黏度的增长速度要高于含有天然醇AES的餐具洗涤剂。

2.3.3 与6501复配黏度性能对比

采用AES和6501复配，制备15%活性物的实验室餐具洗涤剂样品，m（AES）∶m（6501）=13∶2。在环境温度为30℃的条件下，考察NaCl用量分别为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%时对黏度的影响，黏度测试采用NDJ-1型黏度计，测试结果如图6所示。

图6 AES与6501复配体系随NaCl添加量增大的粘度变化曲线

从图6中可以看出，在NaCl用量低于2.5%时，随着NaCl用量的增大，黏度也相应地变大。同时，含有合成醇AES餐具洗涤剂，其黏度的增长速度要高于含有天然醇AES的餐具洗涤剂。

2.3.4 与LAS、6501复配黏度性能对比

从图4和图6的效果对比可以看出，6501在体系中具有较好的增稠效果。综合LAS和6501的增稠效果，采用AES、LAS、6501复配，制备15%活性物的实验室餐具洗涤剂样品，m（AES）∶m（LAS）∶m（6501）=8∶6∶1。在环境温度为30℃的条件下，考察NaCl用量分别为0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%时对黏度的影响。黏度测试采用NDJ-1型黏度计，测试结果如图7所示。

从图7中可以看出，在NaCl的用量低于1.0%时，随着NaCl用量的增大，黏度也会变大。同时，含有合成醇AES餐具洗涤剂，其黏度的增长要高于含有天然醇AES的餐具洗涤剂。对比图5和图7可以明显看出，AES、LAS、6501复配后，采用NaCl增稠效果明显，优于AES、LAS复配的餐具洗涤剂。而且，在用量相同时，使用合成醇AES的增稠效果优于天然醇AES。

图7 AES与LAS、6501复配体系随增稠剂添加量的粘度变化曲线

2.3.5 与椰油酰胺丙基氧化胺复配黏度性能对比

随着椰子油的价格逐渐走高，国内越来越多的厂家转而用棕榈油、棉籽油或其他油脂生产6501。这样，不同批次的产品可能会有不同的品质，造成企业生产的产品质量不稳定。而且，由于生产工艺不成熟，产品中会残留部分醇胺，会给成品引入胺类气味。因此，国内生产企业开始寻找6501的替代品。椰油酰胺丙基氧化胺是一种刺激性较低的两性表面活性剂，是已被证明可用来替代6501的有效产品之一。

采用AES和椰油酰胺丙基氧化胺复配，制备15%活性物的实验室餐具洗涤剂样品，m（AES）∶m（椰油酰胺丙基氧化胺）=14.4∶0.6。在环境温度为30℃的条件下，考察NaCl用量分别为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%时对黏度的影响，黏度测试采用NDJ-1型黏度计，测试结果如图8所示。

图8 AES与氧化胺复配体系随增稠剂添加量的粘度变化曲线

从图8中可以看出，在NaCl用量低于2.5%时，随着NaCl用量的增大，体系的黏度也随之变大。同时，合成醇AES餐具洗涤剂的黏度增长速度大于天然醇AES餐具洗涤剂。

由上试验可以看出，不管是单独使用AES制备餐具洗涤剂，还是AES与LAS、6501、氧化胺复配制备餐具洗涤剂，在用量相同的情况下，使用NaCl增稠时，合成醇AES制备的餐具洗涤剂的增稠效果要优于天然醇AES制备的餐具洗涤剂。

2.4 天然醇AES和合成醇AES对餐具洗涤剂去污能力的影响

去污力指标是评价餐具洗涤剂质量的最关键指标。GB9985-2000推荐了两种测定餐具洗涤剂去污力的方法:泡沫位法和去油率法。其中，泡沫位法通过在盘子上人工涂刷油污，用猪棕油漆刷在一定浓度的餐具洗涤剂溶液里清洗盘子，以溶液中泡沫层消失一半为洗涤终点，最后通过洗盘子的个数确定去污力。采用此方法时，刷盘子的力度、对泡沫消失一半时终点的判断等会受到试验者主观因素的影响，其结果并不准确；去油率法是用RHLQ-Ⅱ型立式去污机测试涂在玻璃片上的油污在规定浓度餐具洗涤剂硬水溶液中洗涤后的去除率，此法是GB9985-2000推荐的仲裁方法。由于涂污条件对测试结果会有一定影响，此方法在测试时必须用参比样进行对比，最后评判样品与参比样品的去污力高低。

为了对比天然醇AES和合成醇AES制备的餐具洗涤剂的去污力，将合成醇AES制备成15%活性物的餐具洗涤剂样品，将之代替标准餐具洗涤剂作为参比样，测试天然醇AES和合成醇AES制备的15%活性物餐具洗涤剂样品的去油率，进而评判两者的去污力。

分别以天然醇AES和合成醇AES为原料，制备活性物为15%的餐具洗涤剂样品，在环境温度为25℃的条件下按照规定方法进行试验。为了试验结果的准确性，进行3次平行试验，每次试验时每种AES溶液使用12个载玻片，每组4片，分别记录结果，并计算去油率平均值。结果如图9所示。

由图9可以看出，3次试验中天然醇AES制备的餐具洗涤剂去污力均优于合成醇AES制备的餐具洗涤剂。因此，我们判定本试验中使用的天然醇AES的去污力要优于合成醇AES。