浓缩洗衣液表面活性剂复配选择

2018-08-17郭晓丹

中国洗涤用品工业 2018年8期

郭晓丹刘保

（1. 广州市日用化学工业研究所有限公司，广东广州，510660；2. 广州市浪奇实业股份有限公司，广东广州，510660）

浓缩化是液体洗涤剂的重要发展方向之一[1-2]。普通洗衣液活性物要求≥15%，浓缩型洗衣液活性物要求≥25%，根据相关文献数据[3]，洗衣液浓缩在45%～60%很容易出现凝胶现象，给配方师带来研究烦恼。本课题旨在研究在活性物45%（三倍浓缩）的浓缩洗衣液中，常用表面活性剂的选择及复配，满足去污力、泡沫以及外观无凝胶现象，澄清透明流动性液体性能的配比。

凝胶，指的是外界条件如温度、外力、电解质或化学反应等的变化使体系由溶液或溶胶转变为一种特殊的半固体状态。分散相介质点互相连接，在整个体系内形成结构，液体包在其中，随着凝胶的性能变化，体系不仅失去流动性，而且显示出固体的力学性质，如具有一定的弹性、强度、屈服值等。此外，凝胶和真正的固体又不完全一样，它由固液两相组成，属于交替分散体系，其结构强度往往有限，容易遭受变化，改变条件，例如改变温度、介质成分或者外加作用力等，往往能使结构受到破坏，发生不可逆变形，结果产生流动。实验过程中发现，在某个活性物区间的浓缩型洗衣液中，单纯表活的复配，特别是含有较大比例的AES或者AEO-9等时较容易出现凝聚现象，出现溶解难、流动性差、浑浊、低温稳定性差的现象。这给生产和最终产品使用都带来诸多不便[4-5]。

本实验采用LAS、AES、AEO-9、650EC、MES、SOE-N-60（下面简称SOE）、SNS-80、TO-8、S-12、FMEE等表面活性剂作为主要去污成分，各配方在保持总活性物含量45%不变的条件下，研究不同表活的选择及复配对于洗衣液去污、泡沫[6]、凝胶性能的影响，并提供配制45%浓缩洗衣液性价比高的应用方案。

1 实验

1.1 原料与仪器

磺酸（96%、浪奇）、AES（70%）、AEO-9（100%、壳牌）、SOE-N-60（改性油脂乙氧基化物100%，中轻日化科技有限公司）、FMEE（脂肪酸甲酯乙氧基化物98%，亨斯曼）、C12-C14 MES（50%、奇宁）、TO-8（巴斯夫）、SNS-80（70%，中轻日化科技有限公司）、S-12（月桂酰肌氨酸钠30%，中狮化学）、650EC（50%，巴斯夫）等表面活性剂及其他小料均为日用化工常用原料；碳黑（JB01）、蛋白（JB02）、皮脂（JB03）国标污布，中国日用化学工业研究院。

DHG-9070A型电热恒温鼓风干燥箱（上海一恒技仪器工业研究所）；WSD-3C型荧光白度计（北京康光仪器有限公司）；RHLQ-III立式去污机（中国日用化学工业研究院）；70CM-A罗氏泡沫仪（玻璃标准件厂）；ME204型分析天平（梅特勒-托利多（上海）有限公司）。

1.2 性能测试

(1) 泡沫性能测试

依据 GB/T 7462-94表面活性剂的改进Ross-Miles法测定发泡力对表面活性剂和洗衣液发泡性能进行测试。

(2) 洗衣液去污性能

依据 GB/T 13174-2008衣料用洗涤剂去污力及循环洗涤性能的测定对洗衣液的去污性能进行测定。

(3) 洗衣液滚筒洗衣机中泡沫测试

在家用滚筒洗衣机中，倒入洗衣液，做一个完整的洗涤测试，观察泡沫情况。

图1 发泡性能测试结果

2 结果与讨论

2.1 单原料性能对比

2.1.1 泡沫性能

图1是在150mg/kg硬水条件下，阴离子表面活性剂中，AES、C12-C14 MES、LAS具有较高的发泡力，SNS-80和S-12相对泡沫较低；

非离子表面活性剂中，650EC具有较高的泡沫、AEO-9和TO-8次之，FMEE、SOE-N-60则明显泡沫较低。

在机洗产品中，洗涤剂产生较低的泡沫更易于漂洗。

滚筒洗衣机表面活性剂泡沫测试：将原料配制成15%活性物（参照普通型洗衣液活性物要求）的溶液，对比泡沫性能。测试结果见表1。

由表1可以看出，AES、LAS和650EC在主洗和第一次漂洗时都产生大量的泡沫，（其中AES产生最多泡沫），第二次漂洗以及洗涤结束后衣物仍有少量泡沫残留；AEO-9、FMEE、TO-8、MES在主洗时有较多泡沫，两次漂洗后泡沫逐渐减少到消失，衣物上也无泡沫残留。S-12、SNS-80、SOE在主洗时泡沫相对较少，洗涤后衣物也无泡沫残留。

2.1.2 去污性能

(1) 对JB01（碳黑污布）去污效果比较。

表1 滚筒洗衣机洗涤泡沫测试结果

续表1 滚筒洗衣机洗涤泡沫测试结果

从图2可以看出，对碳黑污布去污效果高于标准洗衣液的有AES、AEO-9、LAS、C12-14 MES、TO-8、FMEE；对碳黑去污效果和标准洗衣液差不多的有SNS-80、SOE-N-60；650EC和S-12相对较弱。最常用的3种表面活性剂AES、LAS和AEO-9对碳黑污布去污效果都不错。

图2 对JB01去污效果的比较

(2) 对JB03（皮脂污布）去污效果比较。

从图3可以看出，对皮脂污布去污效果高于标准洗衣液的有AEO-9、AES、FMEE、TO-8、SNS-90、C12-14 MES、SOE-N-60；其中，AEO-9和AES对皮脂去污效果最好；650EC、LAS和S-12则对皮脂污布去污效果较差。

图3 对JB03去污效果比较

图4为对JB01、JB03去污效果的对比。

图4 对JB01、JB03去污效果的对比

3 45%活性物浓缩洗衣液的配方设计

3.1 二元复配体系

综合以上表面活性剂泡沫和去污性能测试结果，阴离子表面活性剂对碳黑污布具有优异的去污效果，但泡沫普遍较高，非离子表面表面活性剂对皮脂去污效果明显、泡沫低，故实验将二者进行复配（按照45%活性物配制），结果见表2。

从表2可见，与SOE复配，从改善凝胶性能看：SNS-80>LAS>650EC>AEO-9=AES，与FMEE复配，从改善凝胶性能看：SNS-80=650EC>LAS>AEO-9＞AES。与同一种阴离子表面活性剂复配，FMEE比SOE容易改善凝胶现象。

3.2 三元复配体系

3.2.1 LAS、AES、SOE/FMEE复配体系（LAS∶AES为1∶1）

在控制LAS和AES比值为1∶1的情况下，与非离子表面活性剂SOE或者FMEE进行复配，复配结果见表3。

从图3数据可见：

(1) 在LAS、AES、SOE/FMEE的三元复配体系中，单纯表活的复配（不加NaCl的情况下）从4∶1～1∶2的5个比例内，均容易会出现凝胶现象；在出现凝胶的配方中添加少量的NaCl可显著改善凝胶外观且呈澄清透明流动液体，并保持较好的低温稳定性。含FMEE体系中，随着FMEE比例增加，凝胶现象逐渐消失，在比例1∶2不添加NaCl情况下，也能为澄清透明液体，而SOE则仍需要添加NaCl来改善凝胶效果。

然而，在大多数情况下，这种强硬的策略可能并不是必要的。在一些国家，自由选择和自由投票的表象可能仍然存在，甚至公众所受的实际控制越来越少。诚然，操纵选民情绪的企图并不新鲜。但是，一旦有人获得了操控人类内心的技术能力，民主政治就会演变成一场情绪化的木偶剧。

(2) 相同配比比例下，在4∶1～1∶1时，复配SOE或FMEE体系的泡沫差别不大，随着SOE/FMEE比例增加（见1∶2～1∶4比例）SOE体系比FMEE体系发泡力略低。

图5 在相同配比下，对比SOE/FMEE体系的去污效果

(3) 在相同配比下，对比SOE/FMEE体系的去污效果，从图5可见，设定比例下的配方的碳黑去污效

果和标准洗衣液相当或者略高，而皮脂去污效果均优于标准洗衣液；与FMEE复配的体系碳黑去污略高于与SOE复配的体系，对于皮脂去污效果二者则相类似。

表2 阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂复配凝胶性能改善效果

表3 LAS与AES比值1∶1情况下和SOE复配结果

(4) 综上所述，LAS、AES、SOE/FMEE的三元复配体系中，在改善凝胶效果方面，FMEE比SOE稍好，加入比例范围更宽；在泡沫方面，在一定配比下，SOE表现比FMEE泡沫低；在去污力方面，含FMEE体系碳黑去污效果略高于含SOE体系，皮脂方面则二者相当，均高于标准洗衣液。

3.2.2 LAS、AEO-9和SOE/FMEE复配的体系（LAS∶AEO-9 为1∶1）

在控制LAS和AEO-9比值为1∶1的情况下，与非离子表面活性剂SOE/FMEE进行复配，复配结果见表4-表6。

图6 含SOE体系去污力

表4 和FMEE复配结果

在含FMEE体系中，不添加NaCl情况下也会出现凝胶现象，添加少量的NaCl 1%左右明显改善凝胶外观，在1∶4比例下则不需要添加额外的NaCl就能保澄清透明；泡沫方面，在4∶1～1∶4的5个比例下，泡沫高度基本保持在110～117mm，5min的泡沫大约降低5～10mm；去污力方面，对碳黑或皮脂污布的去污效果均优于标准洗衣液。

表5 和SOE复配结果

表6 和FMEE复配结果

综上所述，在LAS、AEO-9、SOE/FMEE（LAS ∶AEO-9为1∶1）配比中：

(1) 改善凝胶方面，FMEE比SOE略有改善凝胶现象的性能。

(2) 泡沫方面，含SOE的体系比含FMEE的体系泡沫低约6mm（4∶1～1∶1）、22mm（2∶1～4∶1），随着SOE比例增加，对降低泡沫的程度比FMEE的明显。

(3) 去污力方面，含SOE体系对碳黑去污性能略低于FMEE体系，而皮脂去污效果则二者相当。

(4) 同比LAS、AES、SOE/FMEE（LAS∶AES为1∶1）的复配，LAS、AEO-9、SOE/FMEE（LAS∶AEO-9为1∶1）的体系泡沫更低一些，相同复配比例下泡沫低约30mm。而在改善凝胶性能方面，SOE/FMEE的用量可以更少，所以在这三元复配体系中，AEO-9优于AES。

3.2.3 LAS、AEO-9（LAS∶AEO-9 为1∶2）和SOE/FMEE复配的体系

在控制LAS和AEO-9比值为1∶2的情况下，与非离子表面活性剂SOE或者FMEE进行复配，复配结果见表7。

从表7可见，相对于LAS∶AEO-9 1∶1的体系，AEO-9比例增加，LAS比例降低后，出现凝胶的温度升高了；含FMEE的体系比含SOE的体系更早出现凝胶现象（4∶1～1∶1比例时），当非离子比例增加1∶2～1∶4时，FMEE则比SOE在改善凝胶方面作用更为明显，凝胶出现的温度降低了，甚至在1∶4时，FMEE体系不需要加NaCl就为澄清透明流动性液体（表8）。同样，添加NaCl可以改善凝胶，含FMEE的体系改善凝胶需要的NaCl比SOE体系多；去污力方面，阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂复配比例在4∶1或1∶1情况下，其对碳黑或皮脂去污效果高于标准洗衣液（图8）。

3.3 实例应用

(1) 结合以上表面活性剂复配方案配制洗衣液，在28#配方基础上，用6%其他表面活性剂代替部分AEO-9。实验结果见表9。

图7 含FMEE体系去污力

图8 去污力对比

表7 在LAS∶AEO-9为1∶2情况下和SOE复配结果

从表9可以看出，在配方体系中添加常用的椰油酸钾皂后仍然能够保持低温澄清透明，且泡沫更低，更易于漂洗。设定配方对碳黑污布去污效果与标准洗衣液相当，皮脂污布去污效果均高于标准洗衣液（图9）。可见，复配了C12-C14 MES、650EC、TO-8、SNS-80后也能满足浓缩洗衣液泡沫、外观、低温稳定性、去污的要求。

(2) 用AES代替 (1) 中配方33#的AEO-9，结果如表10。

图9 在配方体系中添加椰油酸钾后的去污力比较

表8 和FMEE复配结果

表9 在28#配方基础上用6%椰油酸钾皂代替部分AEO-9的实验结果

表10 含皂配方体系中复配AES的实验结果

表11 浓缩洗衣液在滚筒洗衣机洗涤中泡沫测试结果

由表10可见，在含皂的配方体系中，复配AES后，相对AEO-9容易出现浑浊的现象。提高FMEE或SOE比例能提高增溶和改善凝胶的作用；调整LAS和FMEE比例后，增溶性提高了，相对于AEO-9来说，在含皂和AES配方体系中，需要的FMEE/SOE比例比AEO-9含皂体系要多。此外，泡沫方面也能表现出含皂体系的低泡、消泡快易于漂洗的特点。

浓缩洗衣液滚筒洗衣机泡沫测试（均按15%活性物折算测试），结果见表11。

从表11可见，不含皂的AEO-9和AES体系在洗涤和第一次漂洗均有较多泡沫，且二者在滚筒洗衣机中泡沫表现相当，随着漂洗泡沫逐渐减少；在AEO-9和AES配方中添加椰油酸钾皂后泡沫明显比无皂的体系少很多。