蓖麻油聚氧乙烯醚羧酸盐（REC-40）在洗衣液中的应用研究

2021-12-07伍尤春谢江美梁顺添吴鹰花

中国洗涤用品工业 2021年10期

伍尤春谢江美梁顺添吴鹰花

（中山榄菊日化实业有限公司，广东中山，528434）

在衣物清洗过程中，由于水、洗涤剂、待洗衣物在机械外力的作用下，通常都会产生一定程度的液体泡沫，即由气体分散在液体中的分散体系。

对于洗涤剂来讲，适当的泡沫是必要的，尤其是手洗衣物时，能让消费者直观感觉到洗涤剂的存在，并赋予柔和的手感；同时泡沫可以吸附和携带一定量的固体颗料污垢[1]。但是泡沫过于丰富，就会引发其他的负面问题：如机洗时溢缸，造成洗涤剂的损失与浪费；形成较大的阻力，降低机械力对衣物的作用，影响洗涤效果[2]；漂洗困难，浪费水电和人力。

洗衣液目前已为国内消费者普遍接受，大部分家庭，手洗与机洗两种方式同时存在。根据我们的测试，产品初始泡沫高度为70～100mm，比较容易接受，手洗时不会感觉无泡，机洗时也不会溢缸，漂洗两次基本干净无泡。如果初始泡沫低于50 mm，手洗时就会感觉泡沫太差；高于120 mm，两次漂洗很难干净。

蓖麻油是一种典型的不干性油脂，具有良好的低温流动性，在皮革、涂料、橡胶、航空、日化各种行业均有广泛应用。蓖麻油羧酸盐经过乙氧基化后，得到蓖麻油聚氧乙烯醚羧酸盐(REC-40)，既具有一般肥皂的特点，又有更好的水溶性，非常适合应用于洗衣液配方。

本文重点考察了REC-40在洗衣液中的消泡抑泡功能，也初步进行了去污清洁与配方稳定性探讨，希望能对其实际应用有所帮助。

1 实验部分

1.1 主要试剂与仪器

蓖麻油聚氧乙烯醚羧酸钠（REC-40，EO数40）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）、α-烯烃磺酸钠（AOS）、脂肪醇硫酸钠(K12)、十二烷基苯磺酸（LAS）、脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO9）、椰子油酸皂、消泡剂D（有机硅乳液）、EDTA、工业盐、香精、防腐剂、柠檬酸；无水氯化钙（分析纯）、七水硫酸镁（分析纯）。

硬水配制:下述所有试验中配制的硬水，其物质的量的比Ca2+:Mg2+=6:4；配制方法参照GB/T 13173 《表面活性剂洗涤剂试验方法》

立式去污机、罗氏泡沫仪、海尔波轮洗衣机、冰箱、白度计。

1.2 实验方法

1.2.1 对照样品选择

目前国内的洗衣液，几乎是清一色的非结构型产品，在配方设计时，往往会选择两种或两种以上的表面活性剂复配，从而达到提高产品综合性能的目标，这样一来，洗衣液的泡沫会更为丰富、稳定[3]。为了改善洗衣液的漂洗性能，必须复配一定量的消泡抑泡剂，广泛使用的有皂基和有机硅乳液两种类型：

有机硅乳液的特点是表面张力小、消泡速度快、用量小、成本低；不足之处就是对产品透明度有一定影响，有时会引起析油和在衣物上形成硅斑[4]。不同厂家与不同规格的产品，性能也有较大差异，为了确保实验的代表性，选择国际知名企业产品，也是国内洗衣液企业普遍使用的消泡剂D。

皂基本身就是表面活性剂，而且技术成熟、安全性高、来源易得，但脂肪酸碳链长度与结构的不同，也会造成消泡抑泡效果的差异，因此选择其中消泡抑泡效果最好的椰子油酸皂作为皂基的代表[5]。

1.2.2 实验配方设计

如前所述，国内主流洗衣液为了去污性能均衡，通常是以阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂共同复配，阴离子表面活性剂常用AES、磺酸、AOS、K12等，为保证实验结果普遍性，共设计三组实验配方，见表1。

表1 实验配方

以实验配方为空白样品，分别添加消泡剂D、椰子油酸皂、REC-40三种不同的消泡剂，然后分别测定每种消泡剂在不同浓度、不同钙镁浓度、不同温度下的泡沫情况，与空白样品进行对比。

1.3 泡沫测试

按国标GB/T13173《洗涤剂发泡力的测定（Ross-Miles法）》进行操作。

1.4 实际洗涤测试

将白大褂用洗衣粉统一清洗晒干后，每次取两件放入洗衣机中，水位调到中档，清洗时间35 min，加入15 g待测洗衣液后开机洗涤。第一次洗涤结束排水前，拍照；第二次也就是最后一次漂洗结束排水前，拍照。洗涤用水为自来水，水温为常温。

1.5 去污力测试

按GB/T13174对洗衣液测定去污。

1.6 低温稳定性

将待测样放（0±2）℃冰箱1个月，观察样品是否出现混浊、沉淀或分层现象。

2 结果与讨论

2.1 空白配方的起泡情况

各种表面活性剂自身起泡、稳泡与泡沫性状各有区别，但经过复配后，一般洗衣液的泡沫都保持在170 mm以上，而且非常稳定，这与赵建红的测试结果基本一致[6]，空白配方的发泡力测试结果见表2，测试温度40 ℃。

表2 空白配方在不同钙镁浓度下的起泡力

从测试的结果可以看出，三款洗衣液虽然配方不同，但在不添加任何消泡抑泡剂的情况下，发泡力都很好，泡沫稳定，配方的差异影响不大，水质硬度的变化对泡沫也没有明显的影响。

使用150 mg/kg的标准硬水，改变测试温度，测试结果见表3。

表3 空白配方在不同温度下的起泡力

从表3的结果可以看出，三个空白配方的发泡力都随着温度的升高而提高，但泡沫的稳定性有所下降。这应该是由于温度的升高，溶液表面张力的降低，导致发泡力提高，但温度升高的同时，又会降低溶液的表面黏度，加速了气泡液膜的蒸发与气泡间空气扩散，提高了消泡速度[7]。考虑这一规律的普遍性，后面用罗氏泡沫仪测试样品泡沫高度时不再考察温度变化的情况，都按国家标准规定的40℃进行测试。

2.2 配方1加入消泡抑泡剂后的起泡情况

在配方1的基础上，分别加入0.2%的消泡剂D、2%的椰子油酸皂、2%的REC-40，测试其发泡力，结果见表4。

表4 配方1加入低浓度消泡抑泡剂后在不同钙镁浓度下起泡力

接着在配方1的基础上，提高消泡抑泡剂的用量，分别加0.4%的消泡剂D、4%的椰子油酸皂、4%的REC-40，测试其发泡力，结果见表5。

表5 配方1加入中浓度消泡抑泡剂后在不同钙镁浓度下的起泡力

在配方1的基础上，再次提高消泡抑泡剂的用量，分别加0.6%的消泡剂D、6%的椰子油酸皂、6%的REC-40，测试其发泡力，结果见表6。

表6 配方1加入高浓度消泡抑泡剂后在不同钙镁浓度下的起泡力

从以上的测试结果可以看出，消泡剂D的消泡效果跟水质硬度没有太大的关系，当然用罗氏泡沫仪也不能真正体现其消泡效果。在测试过程中，很多次可以看静态泡沫上层明显变稀变薄，甚至中间已经出现空洞，但最高位置却保持不变，并且随着使用浓度的增加，这种现象更加明显。

REC-40与椰子油酸皂都属于脂肪酸皂，依靠与水中的钙、镁离子生成不溶于水的钙、镁皂来起到消泡抑泡的作用，所以在去离子水中看不出任何效果。随着水质硬度的升高，消泡抑泡的作用明显提高，但水质硬度超过100 mg/kg后，虽然还有增效，但增速已经趋于平缓。增加用量后，其消泡抑泡效果也会相应增加，但超过4%以后，增效也不明显，REC-40的效果总体优于椰子油酸皂。

2.3 配方2加入消泡抑泡剂后的起泡情况

在配方2的基础上，加入0.2%的消泡剂D、2%的椰子油酸皂、2%的REC-40，测试其发泡力，结果见图1。

图1 配方2加入低浓度消泡抑泡剂后在不同钙镁浓度下起泡力

在配方2的基础上，加入0.4%的消泡剂D、4%的椰子油酸皂、4%的REC-40，测试其发泡力，结果见图2。

图2 配方2加入中浓度消泡抑泡剂后在不同钙镁浓度下起泡力

在配方2的基础上，加入0.6%的消泡剂D，6%的椰子油酸皂、6%的REC-40，测试其发泡力，结果见图3。

图3 配方2加入高浓度消泡抑泡剂后在不同钙镁浓度下起泡力

测试的结果和配方1基本相似，消泡剂D的消泡效果不受水硬度变化影响，但在罗氏泡沫仪上不能很好表现。REC-40与椰子油酸皂则随着水硬度的升高，消泡抑泡效果明显提升，但水硬度超过100mg/kg以后，增效比较缓慢。提高使用浓度，消泡抑泡效果也会增加，但超过4%的用量后，增效也平缓，REC-40的效果总体优于椰子油酸皂。

2.4 配方3加入消泡抑泡剂后的起泡情况

在配方3的基础上，加入0.2%的消泡剂D，2%的椰子油酸皂、2%的REC-40、测试其发泡力，结果见图4。

图4 配方3加入低浓度消泡抑泡剂后在不同钙镁浓度下起泡力

在配方3的基础上，加入0.4%的消泡剂D、4%的椰子油酸皂、4%的REC-40，测试其发泡力，结果见图5。

图5 配方3加入中浓度消泡抑泡剂后在不同钙镁浓度下起泡力

在配方3的基础上，同样加入0.6%的消泡剂D、6%的椰子油酸皂、6%的REC-40，测试其发泡力，结果见图6。

图6 配方3加入高浓度消泡抑泡剂后在不同钙镁浓度下起泡力

测试的结果与配方1、配方2基本类似。通过对三组不同配方的实验结果分析，我们可以认为，REC作为一款新颖的消泡抑泡剂，在不同的配方条件下，不同的水温与不同的水质条件下，都具有良好的消泡抑泡效果，优于目前普通使用的椰子油酸皂。

2.5 实际洗涤漂洗

如前所述，在使用罗氏泡沫仪测试各组试样时，发现其数据表现有一定的缺陷，主要反映的是产品的静态泡沫，不能真实体现产品的实际漂洗性能。比如添加消泡剂D的产品，利用罗氏泡沫仪测试其发泡力时，初始泡沫和5min后的泡沫高度几乎没有差异，但会出现泡沫稀薄和中空的现象，因此我们进行实际模拟洗涤测试。综合前面罗氏泡沫仪的测试结果和配方的性价比考虑，只选择0.4%的消泡D、4%的椰子油酸皂、4%的REC-40这一配方组进行考察。测试结果见图7、图8、图9。

图7 配方1加0.4%消泡剂D洗涤漂洗结果

图8 配方1加4%椰子油酸皂洗涤漂洗结果

图9 配方1加4%REC-40洗涤漂洗结果

配方2、配方3的实际模拟洗涤最终结果与配方1类似，不再一一展示。

从实际的模拟洗涤漂洗情况可以看出，消泡剂D虽然在罗氏泡沫仪上表现平平，但在实际洗涤时，却有不俗表现，洗涤过程中还有较高的泡沫，两次漂洗过后，基本做到了干净无泡。椰子油酸皂在洗涤时表现较好，泡沫比消泡剂D还低，但两次漂洗后，却还有少量泡沫残留。REC-40与椰子油酸皂的表现相同，开始洗涤时泡沫较低，不同的是两次漂洗后也做到了干净无泡。

2.6 去污力测试

采用标准洗衣粉作为参考样品，使用0.3%洗衣液浓度，250 mg/kg的硬水，洗涤温度30 ℃，洗涤时间20 min，每个洗涤缸放置国标污布JB-01、JB-02、JB-03各4片，分三次同车测试，与实际洗涤漂洗实验一样，只考察0.4%消泡剂D，4%椰子油酸皂、4%REC-40的配方样品，测试结果见表7、表8、表9。

表7 配方1加消泡抑泡剂后去污测试结果

表8 配方2加消泡抑泡剂后去污测试结果

表9 配方3加消泡抑泡剂后去污测试结果

从上表的测试结果可以看出，就三个基础配方来讲，配方2的综合去污效果最好，配方3次之，配方1最差，但碳黑污布表现较好。

三种消泡剂对去污的影响来看，消泡剂D为乳化硅油，尽管用量较少，还是对去污力产生了一定的负面影响。椰子油酸皂本身就是表面活性剂，对去污有正面帮助，REC-40对配方的去污性能帮助更大。

2.7 稳定性测试

将测试样品放入冰箱，设置温度0 ℃，一个月后取出观察，结果见表10。

表10 基础配方加消泡抑泡剂后的稳定测试结果

椰子油酸皂配方小样出现析出主要是由脂肪酸的溶解性造成，椰子油酸本身是混合脂肪酸，其中C16以上脂肪酸占比达到近20%，使得Krafft点升高，在低温时比较容易生成层状水合结晶体而析出，可以通过调整配方的增容性以及pH解决。REC-40的碳链为蓖麻油酸，分子结构中的羟基与双键破坏了空间排序，低温下也不容易出现相分离，另外乙氧基化也改善了整体的水溶性。

经过稳定性测试后的配方样品，再次检测其发泡力、去污力与漂洗性，测试结果没有出现变化与异常波动。