環(huán)保原料在油污凈中的應用研究

盧志敏，趙建紅，李健玲

（廣州市浪奇實業(yè)股份有限公司，廣東 廣州 510660）

環(huán)保原料在油污凈中的應用研究

盧志敏，趙建紅，李健玲

（廣州市浪奇實業(yè)股份有限公司，廣東 廣州 510660）

研究了環(huán)保型丙二醇醚溶劑和聚氧乙烯醚類非離子表面活性劑與磺酸鹽類陰離子表面活性劑復配油污凈的應用性能，并與傳統(tǒng)的非環(huán)保型的乙二醇醚和壬基酚聚氧乙烯醚復配的油污凈的性能進行比較。結(jié)果表明，經(jīng)過溶劑和表面活性劑的復配，環(huán)保型的溶劑和表面活性劑可以取代傳統(tǒng)的非環(huán)保部分，產(chǎn)品性能明顯提高。

非離子表面活性劑；環(huán)保；油污凈；可生物降解

目前，洗滌劑市場的競爭非常激烈，針對各種不同的洗滌對象，洗滌劑產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與品種朝著高效、無污染、多功能、專用化方向發(fā)展。

隨著人們生活水平的提高，越來越多的家庭在使用鋁合金無煙灶和抽油煙機或排氣扇等廚房設施。由于廚房污垢基本為黏稠、附著力很強的油垢，過去人們常常用強堿加鋼絲刷來清洗，對人的皮膚和鋁合金等材質(zhì)都有一定的損傷。因此，人們要求洗劑在帶給大家許多方便的同時，對人體無毒、對環(huán)境無害。

表面活性劑和溶劑是油污凈中最重要的部分，其生物降解性直接關(guān)系到洗滌劑對生態(tài)的影響。開發(fā)和使用可降解的、低毒的表面活性劑和溶劑是洗滌劑行業(yè)的發(fā)展方向。

1. 實驗部分

1.1 實驗材料和試劑

圓形帆布片：使用GB/T 2029-1994中規(guī)定的202號帆布，截取直徑為30mm的圓片備用。

棉布片：使用GB/T 13174-2008中規(guī)定的JB-00白棉布，裁成6cm×6cm大小備用。

油污：使用抽油煙機油污，陳化半年以上。

鋁片：使用表面光滑鋁片，裁成4.5cm×15cm大小備用。

壬基酚聚氧乙烯醚（Tx-10，工業(yè)品）；脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO7，AEO9，工業(yè)品，殼牌）；C-13羰基合成醇聚氧乙烯醚（Lutensol To8，Lutensol To10，簡稱To-8和To-10，工業(yè)品，德國巴斯夫）；Gerbet癸醇（2-丙基庚醇）聚氧乙烯醚（Lutensol XP-80，簡稱XP-80）（工業(yè)品，德國巴斯夫）；C-12仲醇聚氧乙烯醚（Tergitol 15-s-9，Tergitol 15-s-7，簡稱15-s-9和15-s-7，工業(yè)品，美國陶氏）；二丙二醇丁醚（DPnB，工業(yè)品，美國陶氏）；二乙二醇丁醚（工業(yè)品，美國陶氏）；支鏈十二烷基二苯醚二磺酸鈉（Dowfax 2A1，45%，簡稱2A1，工業(yè)品，美國陶氏）；仲烷基磺酸鈉（SAS，60%，工業(yè)品，瑞士科萊恩）；白礦油（工業(yè)品）。

1.2 實驗儀器

秒表；具塞量筒；電子天平；擦洗試驗機。

1.3 測試方法

1.3.1 滲透試驗

將待測樣品用去離子水稀釋至濃度為1.5%，測量圓形帆布片在該溶液中下降6cm所用時間。

1.3.2 乳化試驗

量取濃度為0.1%待測樣品40mL與白礦油40mL，置于100mL具塞量筒中，上下?lián)u動10min，靜置1min，如此重復操作3次，測量分離出上層油層為10mL所需時間。

1.3.3 去油率試驗

在干凈干燥、已知質(zhì)量的鋁片上均勻地涂上一層取自抽油煙機的油污，油重0.400±0.001g，涂油面積約4.2cm×9.5cm，靜置0.5h，然后在已涂油的鋁片上滴加0.410±0.005g待測樣品，令其均勻鋪展，固定在擦洗試驗機上，并將棉布片包裹刷頭，負重450g擦洗鋁片10個來回，稱其清潔后鋁片的質(zhì)量。

去油率計算公式：

2. 結(jié)果與討論

2.1 油垢的形成

廚房污垢主要是由烹調(diào)用油和食物中所含的油受熱后部分蒸發(fā)，然后在空中粘附塵埃、鹽粒、水分等疏油性雜質(zhì)以及清洗對象表面質(zhì)變的產(chǎn)物等所組成的，呈粘稠狀富油沉淀，在灶臺、炊具、抽油煙機、墻壁等表面凝結(jié)，如焦油、樹脂狀。由于油脂受高熱發(fā)生分解、氧化、聚合等反應，日積月累，故其成分非常復雜，既有脂肪酸甘油酯（單酯、雙酯、三酯）、二聚酸、三聚酸甚至更高級的聚合物及不皂化物（如甾族化物、萜烯類等），形成一種牢固、黏稠的油垢，這種油垢用一般洗滌劑難以清除。

2.2 非離子表面活性劑和溶劑對滲透和乳化性能的影響

廚房油污凈與一般洗潔精、洗衣液等的特性大相徑庭，其主要的去污對象是廚房抽油煙機、排氣扇、爐灶等廚具，主要污垢為油脂、積塵等，因此對表面活性劑有特殊的要求。非離子表面活性劑親油能力強、臨界膠束濃度低，在該類清潔劑中扮演著極為重要的角色。溶劑對油污溶解能力強，添加恰當?shù)娜軇┯欣谟椭酃傅娜芙?，被增溶到表面活性劑形成的膠束中。但是，溶劑用量過多容易引起清洗劑分層，用量過少則對油污的溶解能力不夠，如果選擇不當，兩種情況均有可能出現(xiàn)。

傳統(tǒng)使用的Tx-10對油脂的增溶能力強，潤濕性能和滲透性好，洗滌性能優(yōu)異，能與大部分陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑以及有機溶劑配合使用，可操作性強且易于沖洗，因此廣泛用于洗滌劑、脫脂劑、紙張和織物整理劑、涂料、衣物預去漬液、農(nóng)田化學品、油田化學品和金屬切割液等。然而，隨著社會的進步和環(huán)保意識的提高，人們健康意識和自我保護意識日益增強，酚類表面活性劑必將退出民用洗滌劑市場。乙二醇醚系列溶劑如卡必醇（二乙二醇乙醚）、丁基卡必醇（二乙二醇丁醚）等，對水溶性污垢和油溶性污垢都有很好的去除效果，且氣味小，是性能良好的有機溶劑和清洗劑，但其毒性較大，生物降解性能差。

尋找性能相當于甚至高于Tx-10和乙二醇醚的環(huán)保替代品，同時又保證去污力不下降，成為環(huán)保型油污凈研究的重要環(huán)節(jié)。通過滲透試驗及乳化試驗，比較了傳統(tǒng)的非離子表面活性劑Tx-10和AEO7與AEO9復配的清洗劑的效果，結(jié)果如表1所示。

由表1可見，保持非離子表面活性劑濃度相同，以AEO9、AEO7取代Tx-10后，滲透時間變化不大，說明兩類非離子表面活性劑的滲透能力相當；但乳化效果就大有不同，Tx-10的乳化分離時間幾乎是AEO7/AEO9體系的2倍，Tx-10乳化能力遠強于AEO9和AEO7，如果單純用AEO9和AEO7代替Tx-10，則去污能力略有下降。

影響清洗劑滲透能力和乳化能力的因素除了非離子表面活性劑以外，溶劑也是一個不可忽略的因素。綜合考慮溶劑與表面活性劑的影響，采用L9（34）進行正交實驗，影響因素為DPnB用量、To-10用量、AEO7用量和15-s-9用量，測定滲透時間和乳化分離時間，確定各因素對油污凈滲透能力和乳化能力的影響程度，結(jié)果如表2所示。

從表3可見，在滲透能力方面，To-10的影響最大，其次是AEO7和15-s-9，而溶劑的影響卻最??；在乳化能力方面，溶劑的影響較大，其次是AEO7，然后是To-10，而15-s-9則影響較小。溶劑用量減小，乳化能力增加；表面活性劑濃度增加，乳化能力增強。為保證油污凈的去油污效果，應同時考慮乳化能力和滲透能力，必須選擇相配伍的溶劑與非離子表面活性劑。

表1 非離子表面活性劑對滲透性能和乳化性能的影響

表2 體系對滲透能力和乳化能力的影響

表3 測試數(shù)據(jù)分析

2.3 非離子表面活性劑對去污力的影響

固定清洗劑溶劑為DPnB，用量為3%（wt）以及其他添加劑，改變非離子表面活性劑的種類及用量，采用L9（34）進行正交實驗，結(jié)果如表4所示。

從表5可見，To-10和To-8對去污率的影響較大，XP-80次之，AEO7影響不大。

基于以上分析，DPnB與To-10和To-8有較佳的配伍性，復配使用明顯增加去污力。其原因可能為，DPnB有較好的油脂親和性，To-10和To-8屬于C-13羰基合成醇聚氧乙烯醚，包括2-位支鏈系列，還包括更多二支鏈以上的支鏈，支鏈含量接近100%，親油鏈長度適中，對油脂乳化和滲透能力好，而且EO鏈段分別為10和8，復配使用可調(diào)節(jié)親水親油性能。而其他非離子表面活性劑中，AEO系列的碳鏈長度為12，為伯醇的直鏈結(jié)構(gòu)，親油性和滲透能力比To系列復配略差，XP系列的烷基鏈只有10個碳，對油脂的去除效果不佳。

表4 非離子表面活性劑對去污率的影響

2.4 陰離子表面活性劑的影響

陰離子表面活性劑對非離子表面活性劑的去油能力起協(xié)同效果，而

且有利于積塵等帶電污垢的去除。本試驗固定清洗劑溶劑為DPnB，用量為3%（wt）以及其他添加劑，比較了仲烷基磺酸鈉（SAS）和烷基二苯醚二磺酸鹽（Dowfax 2A1）的去油污效果，結(jié)果如表6所示。

表5 去污力數(shù)據(jù)分析

作為比對的配方含溶劑w（二乙二醇丁醚）為3%，w（Tx-10）為5.35%，去污率為87.93%。從表6可知，通過陰離子表面活性劑與非離子表面活性劑進行復配，去污率可以明顯提高，遠高于以Tx-10為表面活性劑的配方。在去污率的提高方面，SAS比2A1更有優(yōu)勢。而且通過表面活性劑的復配，To系列和15-s系列表面活性劑的差異縮小。

表6 SAS和Dowfax 2A1對配方去污率的影響

3. 結(jié)論

1）使用環(huán)保溶劑二丙二醇丁醚和表面活性劑C-13羰基合成醇聚氧乙烯醚系列表面活性劑、C-12仲醇聚氧乙烯醚系類表面活性劑與支鏈十二烷基二苯醚二磺酸鈉或仲烷基磺酸鈉復配的效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的非環(huán)保的二乙二醇丁醚與Tx-10復配的油污凈配方。

2）非離子表面活性劑與陰離子表面活性劑復配后，效果明顯優(yōu)于非離子表面活性劑的油污凈配方。

3）在陰離子表面活性劑的選擇方面，仲烷基磺酸鈉的效果稍優(yōu)于支鏈十二烷基二苯醚二磺酸鈉。