微乳化技术在洗涤方面的应用

毛雪彬，李 英

（1.山东大学，山东 济南 250000；2.中国日用化学工业研究院，山西 太原 030000）

前言

微乳化技术是不同于普通乳化技术的一种新技术[1]。1943年Hoar和Schulman率先发现了油、水与表面活性剂和助表面活性剂混合后自发形成透明或半透明的体系，并于1959年将其正式命名为“微乳液”。因此微乳液是由油、水、表面活性剂和助表面活性剂在一定的比例下自发形成的透明或半透明、各向同性的热力学稳定体系[2]。微乳液和普通乳状液一样都是分散体系，也有W/O和O/W的结构类型，但微乳液与乳状液具有本质的区别，主要表现为：普通乳状液是热力学不稳定体系，分散相粒径大，不均匀，外观不透明，存放过程中会发生聚集而最终分离成油、水两相，需要表面活性剂或其他乳化剂维持动态稳定；而微乳液是热力学稳定体系，分散相粒径很小（0.01～0.1µm），外观透明或微蓝，具有很好的热力学稳定性，长时间放置不会分层和破乳，在高速离心分离下也不发生分层现象，即使在超离心场作用下的分层现象也是暂时的，当离心场取消后，体系又会变得均匀透明，分层现象消失。

微乳液具有超低界面张力的特性，可将油水界面张力降至10-3～10-4mN/m，并且具有相当大的增溶量，O/W型微乳液对油的增溶量可高达60%。鉴于微乳液所具有的这些特点，使它具有一般乳状液所不能实现的一些特殊应用，在许多领域具有重要应用前景。如在洗涤方面，由于微乳体系相当稳定，能长时间存放，并且渗透能力和增溶能力强，能够清洗重垢以及难清洗的物品，因此，具有极大的应用潜力。

液体洗涤剂是当前洗涤剂领域的重点发展方向，其配方的要求比较高，难点就在于需要把较高浓度的表面活性剂和助表面活性剂溶入水中，同时还要使产品为透明状态[3]。而微乳液体系可以实现以上要求，并且由于具有非常低的界面张力，相当强的乳化和增溶能力，以及能够有效地渗透到固体表面和织物毛细孔中去除污物，使洗涤效果比传统洗涤剂要好很多。另外，微乳液还可以在洗涤过程中现场生成，将微乳洗涤剂投入到被清洗物中后，污物作为非极性组分，成为微乳液的油相，可以被有效地增溶和分散。因此，即便是高浓度的污物也能很快被清洗掉。利用绿色表面活性剂组成微乳液，应用到洗涤中，对环境的污染小，不仅具有显著的技术先进性，而且具有很高的社会和环境意义[4]。

1. 微乳液在厨房清洗剂中的应用

厨房作为现代家居环境中重要的构成方面，其卫生程度也越来越受到人们的重视，这也使适用于厨房污垢清洗的洗涤剂在家用洗涤剂消费中的比重一直处于重要地位。厨房的污垢主要是油污，油烟冷凝形成油状物附着于固体表面，气化的油脂受热在氧气的作用下发生聚合，在固体表面形成致密的油垢薄膜，这是最难清洗的污垢。目前，适用于厨房的清洗剂主要有三类：一是强碱型，除垢能力强，但也有较强的腐蚀性；二是溶剂型，利用有机溶剂去除油垢，但有机溶剂易燃易爆并且有毒，安全性低；三是表面活性剂型，使用方便，温和，成本也低，但不能除重垢。

由于微乳液的乳化、渗透能力都相当好，它能更快地渗透到油垢中，对其进行乳化分散，达到很好的清洗效果，能有效地解决厨房重垢清洗问题。如蔡照胜[5]报道了一种O/W型微乳液，它无毒、无腐蚀、不易燃易爆，去油污力强，而且能够减少对皮肤的刺激等优点被用在厨房硬表面的去污上。该微乳液有效的综合了强碱性、溶剂型和表面活性剂型洗涤剂的优点，也克服了它们的不足。能够有效地清除各种污垢，达到很好的去污效果，同时降低了对器具及皮肤的伤害，安全性大大提高。李玉军、蔡卫权[6]等针对油烟机重油垢的特点，利用APG、AEO和LAS等成功研制了高效、环保安全的清洗剂。去污性能强，经稀释后去污力仍高于90%，而且温度适用范围宽，具有广泛的应用推广价值。可以预见，微乳液在厨房清洗剂中的应用将越来越广泛。

2. 微乳液在硬表面清洗中的应用

硬表面主要包括玻璃、金属、水池、地板、涂漆的木制品、墙体和仪表等，这些硬质表面的污垢主要成份是灰尘、颗粒尘埃，轻度油脂、矿物质垢等混合聚集在一起，用普通的洗涤剂很难将它们彻底清洗干净。如果是用强酸碱洗涤剂来清洗，虽然能将污垢清洗干净，但会对被清洗表面产生伤害，如何能在去污的同时，做到不对清洗表面进行伤害是需要着重考虑的问题。

过去在配制清洗剂的时候需要加入无机磷酸盐助剂或者其他无磷助剂。但是磷是对环境有极大的危害；而无磷助剂又会在表面留下薄膜、斑点或印痕，特别是对较光亮的表面更为不利。微乳液在硬表面清洗中的应用也具有较大的优势。如Colgate-Palmolive[7-10]公司报道了许多有关硬表面清洗剂的专利，声明利用微乳技术来清洗这些硬质表面既可以更有效地清洗污渍也不会对表面造成伤害。采用微乳液清洗过后，特定类型的表面活性剂可以吸附到固体表面，可以明显减轻表面对污物的吸附，减轻被污染的程度[11]。

3. 微乳液在棉纺纤维等织物洗涤中的应用

关于棉纺纤维制品的洗涤是最受消费者关注的，这些物品上的污物主要是油溶性和水溶性污渍。常规洗涤剂的碱性环境会破坏这些纤维的结构，经过反复洗涤后，这些纤维制品会变硬，美观和舒适程度降低。如果采用溶剂洗涤法，对油溶性污物可以有很好的洗涤效果，也不会伤害织物，但对于水溶性污物却没法洗掉。采用微乳液进行洗涤，则可以兼有水洗和溶剂洗涤的优点。如Erra等报道了用微乳液洗涤羊毛的结果，他们选用脂肪醇醚和壬基酚醚类的非离子表面活性剂，用癸烷和十六烷作为油相配制微乳液，在较低浓度下形成微乳液。结果表明，用微乳液洗涤的羊毛的白度值接近于干净羊毛的白度值，说明微乳液对纤维类的制品有很好的清洗效果。该方法不仅从经济的角度考虑很有意义，而且避免了消耗大量热水带来的环境和能耗方面的影响，具有显著的环境意义。

4. 微乳液在洗涤剂中应用的新进展

小分子量的醇类通常用于洗涤剂中作助剂。然而，它的极易挥发和易燃性引起了广泛的关注，所以，有人提出了不添加醇类的微乳液。Prapas Lohateeraparp[12]等人提出以脂肪酸作为助剂，脂肪酸不易挥发，黏度较低且是可生物降解的。T.Doan[13]等研究出用阴、阳离子表面活性剂形成的微乳液，阳离子是十二烷基吡啶嗡氯化盐，阴离子是十二烷基硫酸钠、二己基琥珀磺酸钠、双十六烷基琥珀磺酸钠。C.Tongcumpou[14]等以3%烷基二苯氧基二磺酸盐，2%二辛基琥珀磺酸钠，2%Span80配制的无醇型微乳液的去污效果很好，去污力要比普通商业洗衣粉高20%。

另外，在洗涤产品中采用可再生的原材料也是颇具环境和社会意义的技术措施。采用生物基化学产品，包括利用玉米、糖、秸秆等生物质提取的生物乙醇等全天然成分或可再生材料化学品，或通过生物再加工过程利用有机废料来创造高价值产品，为洗涤产品的可持续发展提供了更多途径。采用低环境毒性的天然可再生资源的表面活性剂和助剂，并使不良副产物的含量越低越好，不仅降低对人体的伤害，还可以最大程度地减小对环境的不良影响。

结束语

半个多世纪以来，微乳液的理论研究和应用开发取得了显著的成就，并且逐步地应用于众多行业。微乳液作为一种热力学稳定的体系，具有超低界面张力和较强的乳化、增溶、分散、起泡、润滑和柔软性等性能，使其不但在洗涤行业有着实际的应用和潜在的应用价值，而且在其他领域，例如电子、陶瓷和机械工业等领域也有着广阔的应用前景。目前，微乳液在化妆品和洗涤剂应用的有关报道中，国外的专利报道较多，而国内的较少，微乳液在我国日用化工中有广阔的应用前景。另外，无醇型微乳液能够去除醇的易燃性、污染环境和对皮肤有刺激等缺点，将会成为一个新的发展方向；在洗涤产品中采用绿色表面活性剂不仅对环境友好、对人体没有伤害，也符合可持续发展的战略，也会成为洗涤行业发展的新方向。总之，微乳系统的开发与研究方兴未艾，其独特的性能吸引着我们去进一步开发和探索。随着研究的深入，微乳液将会在更广阔的领域体现其价值。

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