几种阻垢剂在工业洗涤剂中的应用性能研究 (上)

文青松

（成都嘉鹏科技有限公司，四川 成都，610000）

随着经济的发展，目前宾馆、酒店、医院和洗衣厂等工业织物洗涤业发展壮大，其洗涤方式及使用的洗涤剂与家用洗涤有很大的不同，家用洗涤剂主要以低温、中性或弱碱性为主，而工业洗涤剂主要以高温、强碱性为主。

工业洗涤剂中大量加入的碳酸钠、五水偏硅酸钠和氢氧化钠等碱性助剂与水中的钙、镁离子结合成难溶物会在织物上沉积，使白色织物发灰，白度和手感变差，对有色织物则色泽变暗，失去鲜艳感，手感变得粗糙[1]。而且，泛灰后的织物，由于与沉积物结合力较强，很难复新，从而，大大降低了织物的洗涤质量。STPP的显著优点在于能与水中的Ca2+、Mg2+生成可溶性螯合物，从而起到软化硬水的作用，所以，许多洗涤剂中往往加入大量的STPP来提高洗涤质量，缓减织物发灰的速度[2]。

然而，禁磷与限磷政策出现后，业内人士纷纷寻找代磷助剂，虽然，EDTA、柠檬酸钠和NTA等螯合剂能达到软化水质，减少难溶盐在织物上沉积的作用，但加量太大，成本太高[3]。

因此，寻找到物美价廉的代磷助剂至关重要。一般认为，STPP功能的取代，不仅只是螯合功能，还需要有辅助功能如分散剂的配合[4]。而与螯合剂相比，阻垢剂的分散能力是高效的，用量很少就能达到使用要求。

本文主要从工业水处理剂中选取几种无磷分散阻垢剂与STPP一起进行对照试验，来研究它们在强碱性洗涤环境中的阻垢性能，以减少织物上的无机沉淀物，缓解织物发灰、泛黄、发硬的情况，从而，提高织物的洗涤质量。

1 实验部分

1.1 实验仪器及药品（见表1）

1.2 实验方法

1.2.1 实验原理

实验通过对硬水中的钙、镁等金属离子与洗涤剂中的碱性助剂形成不溶物时，所表现出的浑浊与沉淀现象来判断阻垢剂的阻垢效果。

1.2.2 实验步骤

（1）将一定量的阻垢剂加入到硬水中，并搅拌成均匀液体A，然后向A中加入一定量的碱性助剂，并搅拌成均匀溶液B，最后将B置于透明洁净的试管中作为待测试样，同时将A置于透明洁净的试管中作为空白样。将待测试样分别置于室温、55℃和85℃恒温箱中放置1h后，再用肉眼观察在台灯下与对比空白样试管中溶液变化的情况。

（2）将复配有阻垢分散剂的洗衣粉用一定硬度的硬水配成一定浓度的溶液，将配好的溶液置于透明洁净的试管中作为待测试样，同时用软水配制相同浓度该溶液作为空白试样。将待测试样和空白试样分别在室温、55℃、65℃、75℃和85℃恒温箱中放置1h后，用肉眼在台灯下对比观察试管中溶液的变化情况。

表1 实验药品及仪器

1.2.3 实验现象评分

为了便于对实验结果进行分析，故将实验现象进行评分（见表2）。

2 结果与讨论

2.1 碳酸钠溶液中的阻垢性能

2.1.1 STPP在160ppm硬度的自来水中的阻垢性能

STPP在洗涤剂中应用了许多年，其价廉物美备受欢迎。从表3中明显看出：STPP单独在碳酸钠溶液中几乎是室温沉淀，无分散阻垢能力。当STPP浓度低于100ppm，碳酸钠浓度低于0.06%时，STPP表现出的个别较弱的阻垢能力，无规律性和随机性较强，可能是实验误差引起的异常现象。当STPP浓度增加到500ppm时出现了较弱的阻垢能力，此时并非STPP的分散能力引起的，而是其水中的大部分金属离子螯合成了易溶于水的化合物，只剩下少量的金属离子与碳酸钠作用产生沉淀。

2.1.2 PESA在160ppm硬度的自来水中的阻垢性能

从表4中明显可以看出：分散阻垢能力随PESA浓度增加而增加，随碳酸钠浓度的增加而减弱。在工业织物洗涤中碳酸钠浓度一般不会超过0.2%，PESA在40ppm以上，碳酸钠浓度在0.2%以下时，评分值几乎为9，即说明在此条件下，85℃高温洗涤时不会出现碳酸盐沉淀，表现出了很好的阻垢性能，在实际应用中也能达到使用要求。

2.1.3 PASP在160ppm硬度的自来水中的阻垢性能

表2 实验现象评分表

表3 STPP在不同浓度的碳酸钠溶液中的阻垢性能评分

从表5中明显可以看出：PASP只在0.02%以下的碳酸钠溶液中才能有很好的阻垢能力，在0.08%以上的碳酸钠溶液中几乎没有阻垢能力，即使PASP浓度增加至500ppm时也没有增强其阻垢性能。在工业织物洗涤中碳酸钠的浓度一般都会超过0.02%，所以PASP不适合应用于工业碱性洗涤产品中，只能应用于弱碱性或中性的产品中。

2.1.4 EDDHA在160ppm硬度的自来水中的阻垢性能

由表6可知：分散阻垢能力随EDDHA浓度增加而增加，随碳酸钠浓度增加而减弱，当EDDHA浓度达到200ppm以上时，不再随着碳酸钠浓度增加而减弱，具有很强的耐高温耐高碱性能；EDDHA在20ppm以上表现出较好的阻垢能力，在实际使用中也有较好的应用价值。

2.1.5 CP5在160ppm硬度的自来水中的阻垢性能

表4 PESA在不同浓度的碳酸钠溶液中的阻垢性能评分

表5 PASP在不同浓度的碳酸钠溶液中的阻垢性能评分

从表7中可以看出：分散阻垢能力并不完全是随着CP5浓度的增加而增加，也不完全随碳酸钠浓度的增加而减弱；在碳酸钠浓度0.04%～0.1% 时在85℃的高温环境中有较好的阻垢分散能力，正好与实际洗涤时浓度相匹配，有很好的实用价值。当CP5浓度达到了300ppm以上时，即使在85℃的高温下，也不再随碳酸钠浓度变化而产生沉淀。在整个实验范围内冷水全部透明，55℃以下几乎不沉淀，特别适合低温环境使用。

2.1.6 445N在160ppm硬度的自来水中的阻垢性能

从表8可以看出：445N分散阻垢能力总体满足随着其浓度的增加增加，随碳酸钠浓度增加而减弱，在碳酸钠浓度0.02%～0.1%时有较好的阻垢分散能力，有很好的实用价值。当445N浓度达到了500ppm时，仍随碳酸钠增加而产生沉淀，其耐碳酸钠的能力不如CP5好。

2.1.7 几种阻垢剂在碳酸钠溶液中阻垢性能比较

表6 EDDHA在不同浓度的碳酸钠溶液中的阻垢性能评分

表7 CP5在不同浓度的碳酸钠溶液中的阻垢性能评分

根据表3至表8提供的评分分值相加，分别得到每种阻垢剂在碳酸钠溶液中阻垢能力总分值（见图1）。

从图1明显看出：STPP在碳酸钠溶液中阻垢能力最差，PASP次之，CP5的阻垢能力最好，PESA、EDDHA和445N的阻垢能力相差不大；STPP与PASP在碳酸钠溶液中阻垢能力远远小于其他几种阻垢剂，特别是STPP的阻垢能力太小，因此，可以认为它在碳酸钠溶液中不具有阻垢能力。

图1 几种阻垢剂在碳酸钠溶液中的阻垢能力综合评分

表8 445N在不同浓度的碳酸钠溶液中的阻垢性能评分

表9 STPP在不同浓度的氢氧化钠溶液中的阻垢性能评分

2.2 氢氧化钠溶液中的阻垢性能

2.2.1 STPP在160ppm硬度的自来水中的阻垢性能

从表9中明显看出：STPP单独在氢氧化钠溶液中几乎是室温沉淀，无分散阻垢能力。当STPP浓度增加到500ppm时，在85℃的高温下成透明液体，此时STPP将水中的镁离子完全螯合了，随着氢氧化钠浓度的增加，其螯合能力下降，从而溶液又变浑浊或沉淀。

2.2.2 PESA在160ppm硬度的自来水中的阻垢性能

从表10中明显看出：PESA在200ppm以下，室温下几乎是沉淀，阻垢能力差。当PESA浓度增加到500ppm时才能在85℃的高温下成透明液体，此时PESA将水中的镁离子完全螯合了，随着氢氧化钠浓度的增加，不再产生沉淀，但使用浓度较高，使用成本较大，实用价值低。

表10 PESA在不同浓度的氢氧化钠溶液中的阻垢性能评分

表11 PASP在不同浓度的氢氧化钠溶液中的阻垢性能评分

2.2.3 PASP在160ppm硬度的自来水中的阻垢性能

从表11中明显看出：PASP在氢氧化钠浓度0.01%以上几乎不耐85℃高温，在工业高温洗涤中无使用价值。当PASP浓度≥150ppm时，室温下为透明液体，可用于冷水洗涤。

2.2.4 EDDHA在160ppm硬度的自来水中的阻垢性能

从表12中明显看出：EDDHA耐氢氧化钠能力较差，当EDDHA浓度≥150ppm时，在正常的洗涤浓度下，室温为透明液体，可用于冷水洗涤；当EDDHA浓度≥200ppm时，在高温洗涤中才有使用价值。

2.2.5 CP5在160ppm硬度的自来水中的阻垢性能

表12 EDDHA在不同浓度的氢氧化钠溶液中的阻垢性能评分

表13 CP5在不同浓度的氢氧化钠溶液中的阻垢性能评分

从表13中明显看出：CP5的浓度≥150ppm时，在85℃的高温环境下为透明溶液，且随着氢氧化钠浓度的增加而不再沉淀，耐高温、高碱的能力较好，具有很好的实用价值。

表14 445N在不同浓度的氢氧化钠溶液中的阻垢性能评分

2.2.6 445N在160ppm硬度的自来水中的阻垢性能

从表14中明显看出：445N的浓度≥60ppm时，在85℃的高温环境下为透明溶液，且随着氢氧化钠浓度的增加而不再沉淀，耐高温、高碱的能力较好且用量低，具有很好的实用价值。

2.2.7 几种阻垢剂在氢氧化钠溶液中阻垢性能比较

根据表9至表14提供的评分分值相加，分别得到每种阻垢剂在氢氧化钠溶液中阻垢能力总分值（见图2）。

由图2可知：445N在氢氧化钠溶液中的阻垢能力最强，CP5次之，PESA、PASP和EDDHA相差不大，STPP最差。图中STPP的分值远远小于其他几种阻垢剂，可以认为STPP在氢氧化钠溶液中不具有阻垢能力。

图2 几种阻垢剂在氢氧化钠溶液中的阻垢能力综合评分

（未完，待续）