聚天冬氨酸钠盐在多功能洗涤剂中的研究与应用

郭俊华，常领山

（1. 山东洁能集团有限公司，山东乐陵，253600；2. 山东远联化工有限公司，山东济宁，272000）

随着社会科学及现代工业的发展，“环保”和“绿色”聚焦成为大众生活的议题，绿色产品与低碳排放亦为业界所重视并形成一个趋势，研制开发符合环境保护要求可生物降解的环境友好型螯合剂，也是洗化行业的一个研究方向。由于常用螯合助剂EDTA生物降解性差，STPP会导致河流、湖泊富营养化、破坏生态环境，这些传统洗涤助剂将逐渐被绿色螯合剂产品所取代。聚天冬氨酸（PASP）是近年来受海洋动物代谢过程启发而研制成功的一种“绿色环保”型生物高分子材料，其具有阴离子表面活性剂的特征，在民用洗涤、设备清洗、日用化工等领域的应用效果表明其具有较好的耐电解质、耐碱和低泡性以及良好的螯合、分散作用，并可防止洗落的油垢重新玷污在衣物纤维上的作用，同时还具有非常好的生物相容性和生物降解性，是公认的“绿色聚合物”，有明显提高洗涤剂去污力的作用，并且含有PASP的废水不会造成环保污染，PASP分子结构中同时具有酰胺键和羧基键，集中性和阴离子性于一身 ，在水溶液中可以解离成负离子，再加上酰胺键上N、O上所带的孤对电子，因此，可以通过物理吸附和化学吸附把水溶液中的Cd2+吸附聚集起来，因其分子中含有亲水和疏水基团，因此具有表面活性，可以降低表面张力，通过它的亲水性，使水‑胶体复合体吸附在颗粒上而形成外壳，使颗粒屏蔽起来免受电解质所引起的絮凝作用影响，这样也给予分散体系以稳定性，如用于洗涤剂中可作为抗再沉积剂，可以改进含硅铝酸盐洗涤剂的去污性能，从而达到去除污垢的目的。并且PASP耐高温、热稳定性好，是一种可应用于高温水系统的水处理剂。在普通硬水、高钙、高碱、高pH值的条件下对碳酸钙仍具有良好的阻垢效果，具有缓蚀与阻垢双重功效，对碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、磷酸钙等成垢盐类具有良好的阻垢效果，PASP同时具有分散作用并可有效防止金属设备的腐蚀。本实验选用聚天冬氨酸钠盐作为螯合助剂，考察了其阻垢能力和去污能力。

1 主要原料与实验设备

试验设备 NDJ7型旋转粘度计，天津凤洋仪器工贸有限公司；低温冷储箱，深圳市德尔制冷设备有限公司；均质乳化机JRJ-300-I，上海混合标本模型厂；超级恒温水浴501型，上海屏仪锦器公司；电子天平TD-500型，余姚市金诺天平仪器有限公司。

主要原料 竹醋液，食用级（通过了FDA认证），江阴中利生物科技有限公司；葡萄糖酸钠，食用级，上海田源生物技术有限公司；聚天冬氨酸钠盐（PASP），山东远联化工有公司生产销售提供。

2 聚天冬氨酸钠盐与洗涤剂常用螯合助剂分散性测试与比较

测试步骤如下：

（1）取3只1000mL的实验用烧杯，加入温度体积质量相同的去离子水。

（2）在上述3只烧杯中分别加入适量品质相同的植物混合油搅拌均匀备用。

（3）将上述提前称量备用好的螯合助剂分别滴加到3只烧杯中，观察烧杯液面上混合油漂浮层有无分散、扩散现象，同时观察螯合助剂沉入水底时有无分散、扩散现象。

（4）用玻璃棒搅拌3只烧杯中的液体30s，静止30min后观察液面漂浮的混合油层情况。

表1为聚天冬氨酸钠盐与常用螯合助剂分散性测试比较结果。由表1可以看出，由于聚天冬氨酸钠盐含有亲水和疏水基团，含有表面活性成分，能降低液体的表面张力，分散乳化油污，添加到洗涤剂中有助于提高去除污渍的作用。

3 聚天冬氨酸钠盐与常用洗涤用螯合助剂的CaCO3阻垢性能比较

PASP阻垢率测试方法及操作步骤如下：

表1 聚天冬氨酸钠盐与常用螯合助剂的分散性测试比较

表2 聚天冬氨酸钠盐与常用螯合助剂的阻垢性能测试结果

（1）配制0.1mol/L的碳酸氢钠溶液并取25mL，用蒸馏水稀释至250mL，加入定量的PASP样品摇均，再加入0.005mol/L的氯化钙溶液250mL混合均匀。

（2）将此液放入到60℃的恒温水浴中保温10h备用。

（3）把上述样品冷却至室温，静止过滤后取上清液50mL加入5mL的氨水-氯化铵缓冲液，加入1～2滴铬黑T，用0.02mol的EDTA溶液滴定，当溶液由酒红色变为纯蓝色即为滴定终点。

（4）以此方法分别测试含有PASP样品、常温及60℃时不含PASP样品的阻垢率。

PASP阻垢率 =（Va-Vo）/（Vb-Vo）×100%

式中：Va‑加入PASP所消耗EDTA溶液的用量，mL；

Vb‑不加PASP常温下所消耗EDTA溶液的用量，mL；

Vo‑不加PASP在60℃时所消耗EDTA溶液的用量，mL。

表2为常用螯合助剂的阻垢性能测试结果对比。

表2数据显示，PASP阻垢效果优良，即使在高碱度、高硬度水质条件下仍然获得很好的阻垢效果。

4 多功能环保洗涤剂原料组成及去污能力测试

以聚天冬氨酸钠盐为环保螯合助剂，采用植物提取原料椰油酸钾皂、茶皂素、无患子提取物、葡萄糖酸钠、竹醋液作为实验配方原料。其中，葡萄糖酸钠对钙、镁、铁盐具有很强的络合能力，特别是对Fe3+有极好的螯合作用，适量的葡萄糖酸钠和聚天冬氨酸钠盐配伍使用效果突出良好，有助于水对固体的湿润溶解，对油漆、涂料、颜料、填料、粘土等之类物质在水中的分散特别有利，可以提高清洗剂、洗涤剂的去污性能。

表3 不同螯合助剂配方的洗涤剂去污力测试数据

按上述实验配方配制一份符合国家标准的洗涤剂样品，称重分为两份，一是加入以PASP为洗涤助剂的洗涤剂样品，二是加入以柠檬酸钠为洗涤助剂的洗衣液样品，然后进行洗涤能力测试，样品经齐鲁大学试验中心依照GB/T13174-2008《衣料用洗涤剂去污力及循环洗涤性能的测定》标准规定进行测定，数据如表3。

表3数据表明，采用聚天冬氨酸钠盐的1#配方样品，比采用柠檬酸钠的2号配方样品综合去污力提高了23.21%，综合去污性能优良。

5 结语

通过选用聚天冬氨酸钠盐环保螯合助剂提高了洗涤剂的生物降解性和去污能力，经过测试，聚天冬氨酸钠对碳酸钙阻垢率达到了97%，洗涤去污力比较常用螯合剂提高了23.21%，综合性能优良。

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