Extended表面活性剂在餐具洗涤剂中的应用

周 伟 刘 英 杨 宁 盛钰莹 谢美霞

(纳爱斯浙江科技有限公司，浙江杭州，310051)

Extended表面活性剂是一类含氧丙烯（PO）基团或氧乙烯-氧丙烯（EO-PO）基团的离子型表面活性剂[1]。该类表面活性剂具有超低的界面张力[2-4]、极强的增溶能力[5]，由其形成的微乳体系被尝试用于织物洗涤剂中以去除织物上的油污[6-11]。对于重油的中式餐饮，餐具洗涤剂的主要作用对象是分子体积大、疏水性强、难以被清除的油脂。如何快速有效地清洁油脂类污垢是餐具洗涤行业面临的一大挑战。本文分别将两种Extended表面活性剂应用于餐具洗涤剂中，初步探索Extended表面活性剂对餐具洗涤剂性能的影响，以期进一步提升餐具洗涤剂产品的品质。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

Plurafac CS-10，50%，BASF；Dowfax AS-801，50%，DOW；AES，70%，赞宇；EcoSence NS-806，99%，DOW；液碱，32%，衢州巨化；十二烷基苯磺酸，96%，南京佳禾；一水柠檬酸，99%，潍坊英轩；谷氨酸二乙酸四钠，47%，诺力昂；Acusol 445N，45%，DOW；乙醇，95%，科密欧；尿素，99%，西陇科学；标准混合油，100%，中国日用化学工业研究院；金龙鱼大豆油，100%，益海嘉里。

RHLQ Ⅲ型立式去污测定机，中国日用化学工业研究院；GRM-51A型罗氏泡沫仪，上海隆拓仪器设备有限公司；ME3200E电子天平，梅特勒-托利多；HWS-12型电热恒温水浴锅，上海一恒科学仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 机洗餐具洗涤剂制备方法

先在烧杯中添加去离子水，在一定转速下依次加入表面活性剂、螯合剂、高分子助剂，直至搅拌均匀。

1.2.2 手洗餐具洗涤剂制备方法

先在烧杯中添加去离子水，在一定转速下依次加入NaOH溶液、十二烷基苯磺酸进行中和，中和结束加入其他表面活性剂、螯合剂、增溶剂，直至搅拌均匀。

1.2.3 性能测试方法

泡沫性能测试方法参照GB/T 13173-2008《表面活性剂洗涤剂试验方法》。测试条件：水硬度250 mg/L，水温40℃，实验浓度0.2%（以活性物质量分数计）。

乳化性能测试：在100 mL具塞量筒中，加入含活性物质量分数为0.2%的表面活性剂溶液40 mL，再加入大豆油40 mL，振荡5次，静置1 min，再振荡5次，重复5次，记录分离出10 mL水所需的时间。

去油性能评价方法参照GB/T 9985-2000《手洗餐具用洗涤剂》。测试条件：回转速度160 r/min，洗涤时间3 min，实验浓度0.2%，机洗餐具洗涤剂洗涤温度50℃，手洗餐具洗涤剂洗涤温度20℃。

2 结果与讨论

2.1 泡沫性能

Extended表面活性剂Plurafac CS-10、Dowfax AS-801、支链醇EO-PO嵌段聚醚EcoSence NS-806和传统阴离子表面活性剂AES的结构示意图如图1所示。分别测试了CS-10、AS-801、NS-806、AES的泡沫性能，泡沫高度结果见图2，泡沫高度比值见表1。从图2、表1中可以看出，Extended表面活性剂CS-10、AS-801的发泡力、泡沫稳定性介于传统阴离子表面活性剂AES和支链醇EO-PO嵌段聚醚NS-806之间。与传统阴离子表面活性剂AES相比，由于Extended表面活性剂CS-10、AS-801中引入了PO基团和支链结构，一方面增加了分子体积，使得表面活性剂分子迁移至气/液界面的速度变慢，不利于形成新的界面，泡沫不容易形成；另一方面增加了分子的疏水性，加快了液膜的排液速度，使得泡沫稳定性下降。与支链醇EO-PO嵌段聚醚相比，由于Extended表面活性剂带有离子型亲水头基，增加了分子的亲水性，同时增加了泡沫表面的电荷密度，可以有效阻止液膜排液，泡沫稳定性较好。CS-10的发泡力和泡沫稳定性都较AS-801差的原因可能是CS-10的分子体积较大、分子疏水性较好。

图1 4种表面活性剂结构示意图

表1 4种表面活性剂的泡沫稳定性和去油性能

2.2 乳化性能

分别测试了CS-10、AS-801、NS-806、AES的乳化力，结果见图3。从图中可以看出，Extended表面活性剂CS-10、AS-801的乳化力介于传统阴离子表面活性剂AES和支链醇EO-PO嵌段聚醚NS-806之间。与传统阴离子表面活性剂相比，由于Extended表面活性剂中引入了PO基团，增强了表面活性剂分子乳化极性油污分子的能力，提高了乳液稳定性。与支链醇EO-PO嵌段聚醚相比，由于Extended表面活性剂带有离子型亲水头基，增加了分子的亲水性，降低了表面活性剂分子与油污之间的作用力，有利于极性油滴聚合，加快破乳过程。CS-10与AS-801相比，尽管CS-10有更大、更多的亲水头基，但乳化极性油污的能力却优于AS-801，可能与CS-10有较长的疏水链或者较多的PO链段有关。

图2 4种表面活性剂泡沫性能

图3 4种表面活性剂乳化力

2.3 去油性能

分别测试了CS-10、AS-801、NS-806、AES（0.03%活性物）在20℃、50℃下的乳化去油性能，结果见表1。从表1可以看出，Extended表面活性剂CS-10、AS-801的乳化去油性能介于传统阴离子表面活性剂AES和支链醇EO-PO嵌段聚醚NS-806之间。四种表面活性剂在低温条件下的乳化去油性能较差，去油率高低可能与其表面电势相关；在高温条件下，乳化去油性能较好，去油率高低与其乳化力（界面张力）相关。这是因为，在低温条件下，混合油污属于半固体脂肪，植物油被包裹在动物脂肪内部，难以与水溶液中的表面活性剂分子接触，固体油污难以乳化，此时表面活性剂与油污载体间的表面电势高低可能是去油的关键因素；在高温条件下，接近混合油污的融化温度，固体脂肪开始融化，容易被卷离，释放出的油污疏水性强，此时表面活性剂的界面张力大小或者说乳化能力是去油的关键因素。

2.4 在机洗餐具洗涤剂中的应用

由于泡沫会降低洗碗机的清洗效率，故机洗餐具洗涤剂配方多采用非离子活性剂做主表面活性剂。本文应用支链醇EO-PO嵌段聚醚NS-806，分别与Extended表面性剂Plurafac CS-10、Dowfax AS-801、传统阴离子表面活性剂AES复配作为机洗餐具洗涤剂的表面活性剂体系（复配比例3:1），考察了不同复配体系的泡沫性能、乳化力和去油性能，见表2。机洗餐具洗涤剂组成（ω，按100%计）：谷氨酸二乙酸四钠（2.5%），Acusol 445N（2.5%），表面活性剂（8%），去离子水（补至100%）。从表2可以看出，Extended表面活性剂CS-10或传统阴离子表面活性剂AES与支链醇EO-PO嵌段聚醚NS-806产生泡沫协同作用，提升了NS-806 的发泡力和泡沫稳定性。Extended表面活性剂AS-801与支链醇EO-PO嵌段聚醚NS-806没有泡沫协同作用。CS-10、AS-801、AES与NS-806复配后均降低了NS-806的乳化力和去油性能。由于CS-10、AS-801、AES与NS-806复配后，CS-10、AS-801、AES分子插入NS-806的胶束体系中增加了胶束的亲水性和Zeta电位，降低了胶束体系与极性油污的作用力，导致乳液稳定性降低。综合泡沫性能、乳化性能和去油性能，显示AS-801对机洗餐具洗涤剂的泡沫性能、乳化力和去油性能影响较小，适合应用在低浊点非离子表面活性剂为主的机洗餐具洗涤剂中，增加配方的稳定性。

表2 表面活性剂复配体系对机洗餐具洗涤剂性能的影响

2.5 在手洗餐具洗涤剂中的应用

手洗餐具洗涤剂，一般以多种阴离子表面活性剂复配的配方体系为主。本文以阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（LAS）为基础，分别与Extended表面活性剂Plurafac CS-10、Dowfax AS-801、传统阴离子表面活性剂AES复配作为手洗餐具洗涤剂的表面活性剂体系（复配比例4:1），考察了不同复配体系的泡沫性能、乳化力和去油性能，见表3。手洗餐具洗涤剂组成（ω，按100%计）：一水柠檬酸（0.3%），谷氨酸二乙酸四钠（0.2%），表面活性剂（15%），乙醇（5%），尿素（5%），去离子水（补至100%）。增加了混合胶束的亲水性和泡沫表面的电荷密度，使得复配物的泡沫稳定性增强。从表3还可以看出CS-10、AS-801、AES和LAS复配均能提高LAS的去油率，AS-801与LAS复配体系的协同增效效应高于CS-10与LAS的复配体系。综合泡沫性能、乳化性能和去油性能，发现AS-801可替代AES应用于手洗餐具洗涤剂中，制备出去油性能相当、乳化性能更好的产品。

表3 表面活性剂复配体系对手洗餐具洗涤剂性能的影响

3 结论

（1）与传统阴离子表面活性剂AES和支链醇E O-P O嵌段聚醚NS-806对比，研究了两种Extended表面活性剂CS-10、AS-801的泡沫性能、乳化性能和去油性能，结果表明，AS-801、CS-10的泡沫性能、乳化性能和去油性能介于AES和NS-806之间，CS-10的发泡力和泡沫稳定性都较AS-801较差，乳化力和去油性能优于AS-801。

（2）分别将CS-10、AS-801、AES应用于以NS-806为主的机洗餐具洗涤剂配方以及LAS为主的手洗餐具洗涤剂配方中，发现AS-801对机洗餐具

从表3可以看出，Extended表面活性剂CS-10、AS-801与LAS复配后降低了LAS的泡沫性能，传统阴离子表面活性剂AES却有效地增加了LAS的泡沫性能；CS-10和LAS复配后可以提高LAS的乳化力，AS-801或AES与LAS复配后却降低了LAS的乳化力。由于Plurafac CS-10的分子体积大，抑制泡沫能力好于Dowfax AS-801，后者对LAS的泡沫影响较小，与两种表面活性剂自身的泡沫性能相一致。另外，Extended表面活性剂CS-10、AS-801和LAS复配后，洗涤剂配方的泡沫性能、乳化力和去油性能影响较小，且可替代AES应用于手洗餐具洗涤剂中提升配方的乳化性能。