改性油脂基乙氧基化物与MES复配体系的性能研究

2022-08-05孙怡孙永强周婧洁张勇孙晋源梁慧斌刘瑜琦

应用化工 2022年6期

孙怡，孙永强，周婧洁，张勇，孙晋源，梁慧斌，刘瑜琦

(中国日用化学工业研究院，山西太原 030001)

洗涤剂是人们生活中必不可少的用品，绿色环保是洗涤剂未来发展的必要趋势[1-2]。低泡浓缩的洗涤剂符合洗涤剂的绿色发展，并可以有效节约能源[3-5]。

SOE-N-60是一种以天然油脂为原料合成的非离子表面活性剂，可以与水任意比例互溶，水溶液无凝胶相区[6]，泡沫低，可应用于低泡浓缩洗涤剂的应用。

MES是一种以油脂为原料的表面活性剂，其性能均很优异。但由于MES的krafft点较高，限制了它在配方中的应用[7-9]。本文主要考察SOE-N-60与MES二元复配体系以不同比例复合时的性能，以期获得综合性能优良的表面活性剂复配产品，为液体洗涤剂的开发提供新的原料支持和发展方向。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

SOE-N-60、脂肪酸甲酯磺酸钠MES均为工业级；丰益油脂；液体石蜡为分析纯；大豆油，食用级；帆布片，上海市纺织工业技术监督所。

罗氏泡沫仪;RHLQ-Ⅲ型立式去污机。

1.2 实验方法

1.2.1 增溶实验将MES与SOE-N-60按照比例进行复配，表面活性剂质量分数为60%，加热使其完全溶解。

1.2.2 低温稳定性测定将1.2.1节中配制好的溶液放置在50 mL玻璃样品瓶中，放入恒温水浴锅中，从一定温度下开始降低温度，每个温度放置2 h，温度下降间隔1 ℃，直至样品不流动或有物质析出。

1.2.3 润湿性能测定将不同样品用去离子水配制成质量分数为0.15%的水溶液1 000 mL，用铁钩钩住帆布片，帆布片接触水时开始计时，当帆布片开始下沉时记下时间，即为样品的润湿时间。根据润湿时间来判断样品的润湿能力，润湿时间越短，样品润湿能力越好。

1.2.4 乳化性能测定将样品用去离子水配制成质量分数为0.15%的水溶液，取40 mL放入碘价瓶中，再取相同体积的大豆油或液体石蜡也放入碘价瓶中，每隔1 min振荡5次，随后倒入100 mL的具塞量筒中，开始计时，具塞量筒底部分出10 mL水时停止计时，即样品乳化大豆油或液体石蜡的时间，时间越长乳化效果越好。

1.2.5 泡沫性能测定将样品用去离子水配制成质量分数为0.25%的水溶液1 000 mL。根据GB/T 13173.6—2008测定样品泡沫性能，即将溶液加热至50 ℃，取一部分从底部注入到罗氏泡沫仪，随后量取500 mL溶液从罗氏泡沫仪顶部砸入底部溶液，在0,30 s，1,3,5 min时记下泡沫高度，相同样品测量3次，取平均值，高度越高说明起泡效果越好。

1.2.6 去污性能测定将样品用含CaCO3的去离子水配制成质量分数为0.2%的水溶液，根据GB/T 13174—2008测定样品去污性能，即剪下正方形的污布JB-01炭黑污布和JB-03皮脂污布，先用白度仪读取未洗之前的白度，然后将污布放入去污机中，30 ℃洗涤20 min，将污布晾干后再用白度仪读数，并将结果与标准洗涤剂进行对比，所得的样品白度差值/标准洗涤剂白度差值的数值即可评判去污能力的好坏，比值越高去污效果越好。

2 结果与讨论

2.1 增溶效果

配制SOE-N-60和MES二元复配产品，质量分数为60%，温度为25 ℃，按照SOE-N-60∶MES为1∶9～9∶1 依次配制。复配产品观察外观和流动性，见图1。

图1 SOE-N-60与MES二元复配样品，从左至右质量比依次为9∶1～1∶9Fig.1 The mass ratio of SOE-N-60 and MES is 9∶1 to 1∶9 from left to right

由图1可知，在25 ℃时，SOE-N-60∶MES为6∶4，7∶3，8∶2和9∶1时，样品外观呈澄清透明并且可以流动。此时MES在溶液中的质量分数最大为24%，为证明SOE-N-60对MES的溶解有促进作用，配制质量分数为24%的MES水溶液，并进行对比，结果见图2。

图2 质量分数为24%MES二元复配体系和24%MES的水溶液Fig.2 The binary system of 24% MES and the aqueous solution of 24% MES

由图2可知，24%的MES水溶液虽然澄清透明，但无法流动呈固态，而加入SOE-N-60后，相同质量分数的二元复配样品澄清透明并且可以流动，这是因为SOE具有较多的聚氧乙烯链，因此其亲水性能较强，实验证明SOE-N-60对MES的溶解起到了促进作用。可以一定程度上解决MES储存和应用时Krafft点高带来的问题。

2.2 凝固点

液体的表面活性剂在配制成产品时，相较于固体或膏状的表面活性剂而言，不需要加热，使用方便，最重要的是可以节省能源，而MES的Krafft点高，在产品配制时往往需要大量加热，作者期望通过加入SOE-N-60可以降低体系凝固点。二元复配产品的凝固点见表1。

表1 SOE-N-60与MES不同质量比下复配产品的凝固点

由表1可知，随着SOE-N-60的增加，复配体系的凝固点逐渐降低，MES∶SOE小于4∶6时的复配产品的凝固点低于20 ℃，这说明SOE-N-60的加入从一定程度上可以解决MES在使用过程中Krafft点较高带来的实际应用的问题。

2.3 润湿性能

润湿性能也是衡量洗涤剂性能的重要标准，图3为不同配比样品的润湿性能，由图3可知，SOE-N-60的润湿性能较差，这是因为SOE-N-60的相对分子质量较大从而导致其具有较大的空间位阻，因此在帆布片上的吸附速度较低，MES的相对分子质量较小，空间位阻小，因此MES的润湿性能很好，随着MES的加入，二元复配体系的润湿性能逐渐增强，在SOE-N-60∶MES为6∶4时，润湿性能与MES相当，优于单一的SOE-N-60。

2.4 乳化性能

良好的乳化性能可以将油脂更快的溶解到表面活性剂的胶束中，可以使油脂更快的被吸附和清洗，图4为不同的样品对大豆油和液体石蜡的乳化性能。由图4可知，复配体系的乳化性能均不如SOE-N-60和MES的单一体系，但接近SOE-N-60，与单一MES乳化时间相差不多。

图4 产品对大豆油和液体石蜡的乳化时间Fig.4 Emulsifying time of soybean oil and liquid paraffin

2.5 泡沫性能

表面活性剂是很典型的起泡体系，大多数人们认为泡沫越多洗涤效果越好，但泡沫的多少对洗涤效果并没有影响，相反，表面活性剂很容易吸附到泡沫上，使其乳化能力下降，更多的泡沫需要大量的水进行漂洗，不符合节约资源的发展趋势。因此，低泡的洗涤剂是当今的发展趋势。复配产品体系的泡沫见图5。

图5 产品在0,30 s和5 min的泡沫Fig.5 Foam in 0,30 s and 5 min

由图5可知，SOE-N-60本身泡沫低，MES的泡沫较高，随着SOE-N-60的加入，复配体系的泡沫逐渐降低，并且消泡能力好，5 min后的泡沫可以降低到10 mL。说明SOE-N-60的加入可以有效降低复配体系的泡沫，适用于低泡洗涤剂的开发。

2.6 去污性能

去污是衡量洗涤剂的重要标准，测定了复配产品和单一产品的去污性能，结果见图6。对JB-01炭黑污布，复配产品并没有协同增效的效果,但SOE-N-60∶MES为6∶4时，产品的去污能力与单一的MES和SOE-N-60相接近，对于JB-03皮脂污布，单一的MES表现出了很强的去污能力，随着MES的加入，可以提高产品对JB-03的去污性能，优于单一的SOE-N-60体系。对于复配体系，去污效果最好的为SOE-N-60∶MES为6∶4的复配产品。