仲烷基醇醚及其在浓缩洗衣液中的应用性能研究

2020-05-16刘心建李梦雪王泽云邵文竹

中国洗涤用品工业 2020年2期

刘心建李梦雪王泽云邵文竹

（南风化工集团股份有限公司，山西运城，044000）

洗涤剂的浓缩化发展趋势在行业内早已达成共识[1,2]，只是受洗涤习惯和消费水平等因素影响，我国洗涤剂在浓缩化的道路上才表现得步履维艰。所以，相比洗涤剂浓缩化进程基本完成的欧、美、日等发达国家市场，我国浓缩洗涤剂的增长空间巨大。

浓缩洗衣液在我国是指总活性物含量超过25%的织物用液体洗涤剂，目前国内市场上浓缩洗衣液的活性物含量已知最高可达70%。洗衣液配方活性物含量越高，对配方技术的要求越高，与之相应的开发难度也越大。高活性物含量液洗剂开发的技术难点在于如何有效地解决配方的高低温稳定性及产品的水溶分散问题。针对此问题，如下3种方案的应用最为常见：一是在配方中加入二甲苯磺酸钠、异丙苯磺酸钠等水溶助长剂或/和乙醇、丙二醇等溶剂[3-6]；二是降低脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠(AES)、直链脂肪(伯)醇聚氧乙烯醚(AEO，简称直链醇醚)等凝胶范围宽的原料在配方中的添加量；三是采用仲烷基磺酸钠(SAS)、支链脂肪(伯)醇聚氧乙烯醚(也称异构醇醚，本文简称支链醇醚)等凝胶范围窄的原料代替AES和AEO[7,8]。对比3种方案，助长剂和溶剂本身对于产品洗涤性能的提升并无明显帮助，然而却会实实在在地造成资源浪费，徒增产品成本；降低AES和AEO的配方添加量，无疑会使产品的浓缩化水平大打折扣，同时严重影响产品的去污性能。故采用凝胶范围窄的原料替代AES和AEO的方案将是国内未来浓缩液体洗涤剂配方研发的首选。

仲烷基醇醚是由正构烷烃氧化制得的仲醇再经烷氧基化反应而制得的一种非离子表面活性剂[9]，具有低黏度、低倾点，易溶解、凝胶范围窄，润湿和去污力强，消泡快，相比支链醇醚更易降解，安全性高等特点，同各类型表面活性剂及洗涤助剂配伍性能优良，可以广泛应用于各品类的家用清洗剂和纺织、皮革、制浆造纸等工业领域[10]。本文以目前液体洗涤剂配方中最主要表面活性剂直链醇醚AEO-9、AEO-7和浓缩液体洗涤剂配方中最常用表面活性剂支链醇醚1309、1307为对照，系统研究了仲烷基醇醚的理化和应用性能。同时参考文献[6]，重点研究了仲烷基醇醚应用于浓缩洗衣液对产品性能的影响，旨在为各业内同行在研发浓缩液体洗涤剂时提供一些有益参考。

1 实验

1.1 试剂和仪器

C12-C14仲烷基醇醚SOFTANOL 90、SOFTANOL 70，日本触媒公司；C12-C14直链醇醚AEO-9、AEO-7，联泓新材料有限公司；C13支链醇醚1309、1307，上海索凯实业有限公司；洗涤剂配方用其他原料均为市售工业品；标准洗衣液、国标污布(碳黑污布JB-01、皮脂污布JB-03)，全国表面活性剂洗涤用品标准化中心。

白度仪，北京康光仪器有限公司；立式去污机、改进罗氏泡沫仪，中国日用化学研究院有限公司。

1.2 实验方法

(1) 表面活性剂倾点的测定

参照GB/T 3535-2006《石油产品倾点测定法》进行测定。

(2) 表面活性剂浊点的测定

参照GB/T 5559-2010《环氧乙烷型及环氧乙烷-环氧丙烷嵌段聚合型非离子表面活性剂浊点的测定》进行测定。

(3) 表面活性剂润湿力的测定

参照GB/T 11983-2008《表面活性剂润湿力的测定浸没法》进行测定。

(4) 表面活性剂乳化力的测定

量取40mL质量分数为1%的试样水溶液和40mL食用大豆油于具塞量筒中，上下猛烈振动量筒10次，静置观察，用秒表记录分出10mL水相的时间，测定3次取平均值，时间越长表明乳化力越强。

(5) 表面活性剂和洗衣液去污力的测定

参照GB/T 13174-2008《衣料用洗涤剂去污力及循环洗涤性能的测定》进行测定。

(6) 表面活性剂和洗衣液发泡力的测定

参照GB/T 7462-1994《表面活性剂发泡力的测定改进Ross-Miles法》进行测定。

2 结果与讨论

2.1 理化性能

2.1.1 倾点

参照GB/T 3535-2006《石油产品倾点测定法》测定仲烷基醇醚的倾点，并与直链醇醚和支链醇醚进行对比，结果见表1。从表1可以看出，相同碳原子数，相同EO加成数的不同醇醚，仲烷基醇醚的倾点普遍较直链和支链醇醚低。因此，在低温条件下应用，仲烷基醇醚同直链醇醚及支链醇醚相比都将具有更为突出的优势。

2.1.2 浊点

浊点是衡量非离子表面活性剂亲水性的一个重要指标，也可以反映出非离子表面活性剂在水中的相对溶解度大小。参照GB/T 5559-2010《环氧乙烷型及环氧乙烷-环氧丙烷嵌段聚合型非离子表面活性剂浊点的测定》测定仲烷基醇醚的浊点，并与直链醇醚和支链醇醚进行对比，结果见表2。从表2可以看出，相同碳原子数，相同EO加成数的不同醇醚，直链醇醚的浊点远高于支链醇醚和仲烷基醇醚，说明支链醇醚和仲烷基醇醚在水中的溶解度要小于直链醇醚；1309和SOFTANOL90的浊点比较接近，说明二者在水中的溶解度相当。同SOFTANOL70相比，研究发现，1307的水溶性较差，其水溶液为浑浊状态且静置后分层。

2.1.3 水溶性

常温下，将各待测试剂用去离子水分别配制成质量分数为15%的溶液，静置24h观察，结果见表3。从表3中可以看出，相同碳原子数，相同EO加成数的不同醇醚，直链醇醚较支链醇醚和仲烷基醇醚遇水易形成凝胶，说明在低温条件下生产洗涤剂时直链醇醚将比支链醇醚和仲烷基醇醚需要消耗更多的能量。1307水溶性较差，溶液呈浑浊状态而且静置后分层。

2.1.4 润湿力

常温下，将各待测试剂用去离子水分别配制成质量分数为0.5%的溶液，参照GB/T 11983-2008《表面活性剂润湿力的测定浸没法》测定仲烷基醇醚的润湿性能，并与直链醇醚和支链醇醚进行对比，结果见表4。从表4可以看出，相同碳原子数，相同EO加成数的不同醇醚，仲烷基醇醚的润湿力远优于直链醇醚和支链醇醚。

表1 仲烷基醇醚的倾点

表2 仲烷基醇醚的浊点

2.1.5 乳化力

量取40mL质量分数为1%的试样水溶液和40mL食用大豆油于具塞量筒中，上下猛烈振动量筒10次，静置观察，用秒表记录分出10mL水相的时间，各样品平行测定3次取其算术平均值，结果见表5。从表5可以看出，相同碳原子数，相同EO加成数的不同醇醚，仲烷基醇醚和支链醇醚的的乳化力远优于直链醇醚，仲烷基醇醚稍劣于支链醇醚。

表4 仲烷基醇醚的润湿力

表5 仲烷基醇醚的乳化力

2.1.6 去污力

去污力是洗涤剂对表面活性剂最基本、最重要的一项性能要求，表面活性剂去污力的大小直接决定着洗涤剂产品的去污性能。参照GB/T 13174-2008《衣料用洗涤剂去污力及循环洗涤性能的测定》测定仲烷基醇醚的去污力，并与直链醇醚和支链醇醚进行对比，结果见图1。从图1可以看出，相同碳原子数，相同EO加成数的不同醇醚，仲烷基醇醚与直链醇醚和支链醇醚对碳黑污布的去污力基本相当；SOFTANOL90对皮脂污布的去污力与AEO-9相当，优于1309；SOFTANOL70相比AEO-7对皮脂污布的去污力差距明显。

2.1.7 发泡力

泡沫高度和稳定性是表面活性剂的一项重要理化性能，在洗涤剂配方中其直接影响着产品的泡沫性能，决定着到产品的漂洗难易程度。表6研究了仲烷基醇醚和直链醇醚以及支链醇醚的泡沫性能和泡沫稳定性。从表6中可以看出，相同碳原子数，相同EO加成数的不同醇醚，仲烷基醇醚和支链醇醚的消泡速度远高于直链醇醚，其中仲烷基醇醚的消泡速度最快，更适用于织物洗涤和工业类清洗产品。

图1 仲烷基醇醚的去污力

2.2 应用性能

2.2.1 配方实验

参考文献[6]中配方(F1)，并依据其制备方法配制浓缩洗衣液，如表7所示。

将表7各配方样品一式3份分别于室温、(40±2)℃、(0±2)℃条件下放置一个月，同时做(40±2)℃和(-5±2)℃条件下各放置24小时的冷热循环实验。结果显示，各样品在考察前后的状态无明显差异，说明仲烷基醇醚SOFTANOL90、SOFTANOL70与实验配方用各原料具有良好的配伍性。表7还表明，SOFTANOL90、SOFTANOL 70替代AEO-9、AEO-7用于浓缩洗衣液配方可以降低配方中溶剂的添加量。

表6 仲烷基醇醚的发泡力

2.2.2 去污性能

去污力是洗涤剂最为重要的一个性能指标。采用国标碳黑污布JB-01、国标皮脂污布JB-03，以标准洗衣液的洗涤浓度2.0g/L做参照，选定实验配方洗衣液的洗涤浓度为1.0g/L，进行去污力测试。结果见表8。从表8中可以看出，在实验所采用浓缩洗衣液配方体系中，3种醇醚对JB-03污布的去污力没有明显差异，仲烷基醇醚和支链醇醚对JB-01污布的去污力基本相当，明显高于直链醇醚。说明在浓缩洗衣液配方设计过程中的产品去污性能考量上，仲烷基醇醚完全可以和支链醇醚一起作为配方中醇醚型非离子表面活性剂的选项。此外，从表8中还可以看出，溶剂在配方中对产品去污力的提高确实没有明显作用，故各配方研发师在设计配方时应尽力避免对溶剂的应用或最大程度地降低溶剂用量。

2.2.3 泡沫性能

泡沫性能也是洗涤剂应用性能的一项重要指标，直接影响产品的漂洗性能。随着全自动洗衣机的普及，在衣料用液体洗涤剂中，低泡节水型洗衣液更受消费者欢迎[11,12]。表9研究了仲烷基醇醚和直链醇醚以及支链醇醚应用于洗衣液的泡沫性能和泡沫稳定性。从表9中可以看出，仲烷基醇醚的消泡速度远高于直链醇醚，而且也明显优于浓缩洗衣液常用表面活性剂支链醇醚。说明在浓缩型低泡洗衣液配方中仲烷基醇醚比支链醇醚优势明显，更能提高洗衣液的漂洗性能。