植物油酸在皂粉中的应用性能研究

陈海兰 王泽云

（山西焦煤运城盐化集团有限责任公司，山西运城，044000）

皂粉作为洗衣粉中的新型品种，因其原料选用可再生资源表面活性剂，对皮肤的刺激性低，天然绿色环保；洗涤性能结合洗衣粉易溶解、洗衣皂泡沫低的优点，符合绿色环保节能的趋势，洗涤后令织物保持蓬松柔软，深受消费者的青睐。

市面上销售的皂粉中大多采用的皂基原料是混合饱和脂肪酸，混合饱和脂肪酸融点在45℃以上，对生产和储存设备要求较高，保温能耗较大，且生产的皂粉溶解性较差。植物油酸是天然的不饱和脂肪酸中存在最广泛的一种，分子结构中含有一个碳碳双键，无色或浅黄色油状液体，低温状态流动性好。油酸的碱金属盐溶于水，是肥皂的主要成分之一，在水中的溶解度及起泡力好，耐硬水性、去污力非常好。

针对混合脂肪酸在皂粉应用中的确定，本研究选择植物油酸为新的皂基原料，系统研究了其在皂粉体系中的应用性能，为消费者提供更加优良的绿色洗涤产品。

1 实验

1.1 试剂原料

磺酸，含量96%，赞宇科技集团股份有限公司；AOS，含量35%，赞宇科技集团股份有限公司；植物油酸，含量99%，四川西普化工有限公司（主要理化指标见表1）；氢氧化钠，试剂级，实验室；4A沸石，100%，山西中铝；泡花碱，35%，山西华鸿化工；聚合物（SP-II），40%，诚志股份；元明粉，99%，南风化工集团；国标污布（JB01、JB02、JB03）、全国表面活性剂洗涤用品标准化中心。

表1 植物油酸主要理化指标

1.2 设备与仪器

电子天平（精确到0.001克），微波炉（家用型2000W），粉碎机，立式去污机，WSD康光白度仪，结块度仪、流速仪、电炉等。

1.3 实验方法

皂粉配制：将阴离子表面活性剂预先混合均匀，加入液碱进行中和，依次加入泡花碱、纯碱、4A沸石等原料，进行皂粉料浆配制，采用微波烘干的方法进行洗衣皂粉的干燥，再将干燥后的皂粉用粉碎机粉碎，按配方要求后配加入酶及非离子表面活性剂。

灰分沉积检测：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》的相关条款检测方法进行检测。

流动性：将检测的粉体放置于流速检测仪中，记录粉体全部流完后的时间，时间越长表示流动性越差。

结块度：将检测粉体放置于结块检测仪中，用5kg的砝码挤压5min，撤去外筒，在圆柱状的粉体上部放置一定克重的砝码，记录粉体自然散落时承重的砝码重量。重量越大，表示结块度越差。

2 结果与讨论

2.1 植物油酸主要理化指标分析

植物油酸的色泽对皂粉的产品白度有较大影响，一般要求油酸的色度低于20 Klett；碘值代表了油酸的不饱和度，合适的范围在120～145，若碘值过高，说明其中的亚油酸含量高，容易导致皂粉产品储存过程中产生异味，若碘值太低，可能含有的饱和脂肪酸组分高，影响皂粉产品的溶解性；皂化值的高低表示油脂中脂肪酸的碳链分布，合适的范围在190～210，皂化值太高或太低，会影响皂粉产品的去污力。

2.2 植物油酸在皂粉配方中的应用

2.2.1 植物油酸与阴离子表面活性剂的复配去污力协同效应

植物皂粉采用高塔喷粉工艺，常用耐高温阴离子表面活性剂的选择主要包括LAS、AOS。表2研究了植物油酸与LAS、AOS 3种表面活性剂的协同效应。

表2 不同表面活性剂与植物油酸的协同效应

表2数据表明，总活性物及皂基含量相同的条件下，随着AOS∶LAS比例的增加，皂粉的去污力呈升上趋势，即植物油酸和AOS具有更好的协同作用。分析原因主要是AOS的分子中在亲水基团临位的双键或羟基的存在，使得AOS对硬水非常不敏感，提高了产品的Ca2+耐受能力，在硬水条件下与油酸皂产生了良好的协同作用，降低了钙皂的生成，提高了产品的去污力。

2.2.2 非离子AEO-9加量对去污增效的作用

洗衣粉体系中非离子的加入主要是考虑阴离子-非离子表面活性剂的复配增效作用，非离子的加入可以有效降低体系的表面张力和临界胶束浓度，使得体系具有良好的乳化、去污、净洗等性能，尤其是在配方中对皮脂污布去污贡献较大。

表3 非离子表面活性剂加量对去污协同作用

非离子表面活性剂AEO-9属于热敏性物质，一般以后配工艺加入体系中。表3研究了非离子的加量对皂粉去污的增效作用。

表3数据表明，随着后配非离子AEO-9加量的提高，去污力有所提高，但提升的幅度不大，而且后配加入量达到3%以后，非离子AEO-9与洗衣粉颗粒易形成较大颗粒，且粉体流动性变差，考虑到成本及外观两方面因素，适宜加量选择2%。

2.2.3 4A沸石加量对去污力的影响

4A沸石的离子交换是在带有铝离子的骨架上进行，每一个铝离子所带的一个负电荷不仅可以结合钠离子，也可以结合其他阳离子，钙、镁离子进入原来钠离子占据的大晶穴，将4A沸石分子中的钠离子替换下来。去污力与螯合力直接相关，不同加量的4A沸石对去污力的影响如表4。

表4 4A沸石加量对去污力的影响

表4对4A沸石的影响进行了研究。从去污数据可以看出：随着4A沸石添加量的增加，皮脂污布上去污呈上升趋势，碳黑污布去污力略有上升，但趋于平缓基本持平，综合考虑4A沸石的溶解性问题，最终选择加量为16%。

2.2.4 共聚物加量对灰分沉积的影响

皂粉相对于普通洗衣粉在洗涤过程中容易形成皂垢，沉积在织物表面。一般抗再沉积剂带有多量的负电荷，或与织物、污垢间有较好的亲和力，使得它能够吸附在污垢粒子及织物的表面上，从而使污垢粒子与织物之间相互产生静电排斥力或电位效应，充分悬浮、分散在水溶液中而不会沉积到织物上。丙烯酸和马来酸共聚物对于抑制积垢很有效[1]。SP-II是丙烯酸和马来酸共聚物，共聚物SP-II加量对灰分沉积的影响见表5。

表5 共聚物SP-II加量对灰分沉积的影响

表5数据表明，随着共聚物加量的提升，灰分沉积量逐渐变小，说明共聚物对于体系的抗再沉积作用明显，但聚合物加量达到3%后，灰分沉积量变化较小，配方中选择3%加量。

2.2.5 泡花碱加量对粉体结块度和流动性的影响

泡花碱（水玻璃）由Na2O和SiO2两个基团组成，SiO2基团在喷雾干燥工艺的粉状配方中，使物料具有可塑造性，可以使干燥后的空心颗粒粉具有松脆性，表6研究了泡化碱加量对皂粉的结块度及流动性的影响。

由表6可见，随着泡花碱加量的升高，粉颗粒度强度呈现上升趋势，流动性也相应提高。但在实际洗涤应用中，产品颗粒度越强，溶解性降低，洗涤手感粗糙，综合两方面因素，最终选择配方中泡花碱的合适加量为7.35%。

表6 泡花碱加量对结块度及流动性的影响

3 结论

3.1 植物油酸作为皂粉中的新型原料，与阴离子表面活性剂AOS复配性能优于与LAS的复配性能；非离子AEO-9对AOS和油酸钠的复配体系去污增效作用显著，尤其是可以提升皮脂污布的去污力。最佳组成为AOS13%，油酸钠9%，AEO-9为2%。

3.2 皂粉中洗涤助剂加量的选择，根据去污力、溶解性、抗污垢再沉积、粉体洗涤手感等应用性能的对比，确定最佳添加量为：4A沸石16%、SP-II（40%）3%、泡花碱7.35%。