防串色洗衣液的性能研究與研制

耿靖坤，馬 杰

（河南矛盾日化股份有限公司技術(shù)中心，河南 開封 475004）

防串色洗衣液的性能研究與研制

耿靖坤，馬 杰

（河南矛盾日化股份有限公司技術(shù)中心，河南 開封 475004）

對(duì)比現(xiàn)有市售抗染料遷移劑、固色劑，經(jīng)配伍性及性能試驗(yàn)優(yōu)選，研制出了高效防串色洗衣液。本實(shí)驗(yàn)選用PVP與CuSO4配伍，復(fù)配陰離子、非離子表面活性劑及助劑，本產(chǎn)品具有出色的抗染料遷移能力，并具有較佳的護(hù)色性能，使防串色性能與護(hù)色性能完美結(jié)合。

防串色；洗衣液；固色劑；抗染料遷移

隨著人們洗滌習(xí)慣的改變，洗衣液時(shí)代正在來(lái)臨。人們對(duì)洗衣液的期待很多，其諸多優(yōu)點(diǎn)如省水省電、去污力高、節(jié)省資源等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越受到人們的鐘愛。但洗衣液主原料AES、AEO9具有很強(qiáng)的乳化、滲透力，用其洗滌深色衣物時(shí)容易串色、掉色，令消費(fèi)者苦惱不已。

織物串色現(xiàn)象可歸為兩種：1）深色織物與淺色織物同時(shí)洗滌時(shí)，顏色由深色織物轉(zhuǎn)移到淺色織物上；2）單一織物上不同顏色染料在表面活性劑作用下，出現(xiàn)由織物到溶液再到織物上的串染現(xiàn)象。如何在洗滌過程中控制織物褪色與防止溶液中脫失染料再沾染到織物上是本實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)。

衣物褪色的原因有以下幾種：1）織物在印染過程中沒有控制好工藝條件，造成染料固色不牢；2）洗滌劑中表面活性劑強(qiáng)的乳化、滲透力造成染料分子的脫失；3）日常生活中，日曬或多次洗滌等導(dǎo)致染料分子發(fā)生氧化反應(yīng)或減弱其與織物的吸附牢度[1]。

當(dāng)前洗滌劑行業(yè)多采用護(hù)色劑與表面活性劑搭配以增強(qiáng)洗滌劑的護(hù)色功能，護(hù)色劑有非離子型、陽(yáng)離子型兩類。非離子型護(hù)色劑主要通過在織物表面形成膜，可減少有色織物上染料分子的損失及白色織物沾附染料的量，這對(duì)衣物的固色及防串色有較好作用；陽(yáng)離子型護(hù)色劑則通過與陰離子染料的絡(luò)合，從而使有色織物上染料分子的吸附牢固度增加，還可絡(luò)合溶液中已脫失的染料分子、增加染料分子的水不溶性，從而提高洗滌劑的固色及抗染料遷移性能。部分無(wú)機(jī)鹽類固色劑也可提高染料的固色率，具有護(hù)色效果。

本實(shí)驗(yàn)通過對(duì)上述幾類護(hù)色劑的固色及抗染料遷移功能進(jìn)行對(duì)比及配方試驗(yàn)，從而確定在洗衣液中選用最佳的護(hù)色劑，并進(jìn)行了洗滌性能測(cè)試和評(píng)價(jià)[2]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑儀器

CuSO4，分析純；AES（70%）、AEO9，吉林石化；1831（十八烷基三甲基氯化銨）、D1821（雙十八烷基二甲基氯化銨），江蘇飛翔；CAB（椰油酰胺丙基甜菜堿）、陽(yáng)離子CL、PVP（聚乙烯吡咯烷酮）、C-14-S瓜爾膠，市售；COLOT QUESTXE色度儀，RHLQ-III型立式去污測(cè)定機(jī)。

1.2 實(shí)驗(yàn)用布

白布——采用灰分沉積用標(biāo)準(zhǔn)白棉布，經(jīng)洗滌漂白后，作白布及進(jìn)行染制有色布；色布——市售直接紅、直接黑染料，采用浴比為10:1的3%NaCl煮沸30min染制紅、黑色布。去污力試驗(yàn)采用JB01、JB02、JB03標(biāo)準(zhǔn)污布。

1.3 實(shí)驗(yàn)條件

固色及抗染料遷移試驗(yàn)條件：水溫30±2℃，0.025%（以CaCO3計(jì)）硬水，轉(zhuǎn)速120r/min；洗滌劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2%，洗滌時(shí)間20min，6×6cm白布、色布各4塊。去污力試驗(yàn)采用GB/T 13174-2003《衣料用洗滌劑去污力及抗污漬再沉積能力的測(cè)定》試驗(yàn)方法。

1.4 試驗(yàn)方法

白布及色布在洗滌前測(cè)量其色度值作為原始值，按1.3試驗(yàn)條件固色、抗染料遷移試驗(yàn)后，經(jīng)漂洗10min，晾干后測(cè)量白布與色布的色度值。固色性能采取有色布在洗滌前后色度值差別ΔE來(lái)表示，色度差值越大表示色布褪色越明顯，則該洗衣液固色效果越差；相反則固色性能好?？谷玖线w移性能則以白布在洗滌前后其測(cè)量色度差值ΔE表示，值越小則表示從有色布上洗掉的染料分子經(jīng)溶液遷移到白布上的量越少，該洗衣液的抗染料遷移效果越佳。

去污力性能是在標(biāo)準(zhǔn)條件下，通過JB01、JB02、JB03三種標(biāo)準(zhǔn)污布在洗滌前后Wr的差值經(jīng)修正后的比值，對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)洗衣粉而得。

2. 結(jié)果與討論

2.1 不同表面活性劑的護(hù)色性能

本試驗(yàn)采用標(biāo)準(zhǔn)粉與市售較常見、去污性能強(qiáng)的陰離子（AES）、非離子（AEO9），按30%活性物設(shè)計(jì)不同比例配方的洗衣液，進(jìn)行固色、護(hù)染料遷移性能測(cè)試對(duì)比，按AES/AEO9=100/0、50/ 50、0/100進(jìn)行測(cè)試，以確定在洗衣液的常見原料中這兩種有代表性的表面活性劑對(duì)護(hù)色性能的影響。試驗(yàn)配方見表1。

黑色布、紅色布洗滌后ΔE由小到大（對(duì)應(yīng)于洗衣液配方）為Δ E1≈ΔE2＜ΔE3＜ΔE4。結(jié)果表明，AEO9的固色效果差于AES，且隨其配方量的增加，染料脫失的比例增加。這可能是因AEO9滲透力強(qiáng)、對(duì)染料分子與纖維的結(jié)合破壞作用強(qiáng)于AES之故。

白布洗滌后ΔE由小到大（對(duì)應(yīng)于洗衣液配方）為ΔE4＜ΔE3＜ΔE2＜ΔE1。結(jié)果表明，AEO9在抗染料遷移方面作用優(yōu)于AES。

本實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谟陂_展防串色性能的研究，因此優(yōu)選配方4配制出具有較佳抗染料遷移性能的洗衣液，并進(jìn)行下一步試驗(yàn)，優(yōu)選不同護(hù)色劑在本配方基礎(chǔ)上進(jìn)行應(yīng)用性能實(shí)驗(yàn)。

2.2 護(hù)色性能對(duì)比

選用市售護(hù)色劑、抗染料遷移劑與部分其他原料進(jìn)行護(hù)色性能對(duì)比。經(jīng)優(yōu)選后的4#洗衣液配方與1831、D1821、C-14S、CAB、PVP、CuSO4原料進(jìn)行復(fù)配，用洗衣液進(jìn)行色布、白布混合洗滌試驗(yàn)，以優(yōu)選最佳性能的原料，配方見表2。

2.2.1 結(jié)果與分析

黑色布、紅色布在洗滌后ΔE由小到大對(duì)應(yīng)于洗衣液配方為ΔE7≤ΔE5≤ΔE8≤ΔE10≤ΔE6≤ ΔE11≤ΔE9≈ΔE4，表明陽(yáng)離子CL的有效成分聚乙烯亞胺與染料分子結(jié)合后，其絡(luò)合物水溶性差，降低了有色布上染料的洗脫幾率，因此具有非常佳的固色效果。其他陽(yáng)離子如1831、D1821、瓜耳膠等原料都具有類似作用。CuSO4可與染料陰離子絡(luò)合生成水不溶物，從而降低了染料在織物上的洗脫率，因此也可作為固色劑。

白色布在洗滌后ΔE由小到大對(duì)應(yīng)于洗衣液配方為ΔE9≤ΔE10≤ΔE4≤ΔE6≤ΔE11≤ΔE5≈ΔE8 ≤ΔE7，表明PVP聚乙烯吡咯烷酮可與織物吸附形成油膜阻止染料分子的吸附，因此具有非常高的抗染料遷移效果。Cu2+可結(jié)合溶液中脫失的陰離子型染料生成水不溶鹽，故CuSO4對(duì)染料分子的遷移及在白布上的吸附具有抑制作用。陽(yáng)離子型原料具有很強(qiáng)的與織物的吸附力，造成串色現(xiàn)象明顯。

表1 試驗(yàn)配方

綜合以上兩點(diǎn)，優(yōu)選固色最好的陽(yáng)離子CL及無(wú)機(jī)鹽類固色劑CuSO4與抗染料遷移劑PVP進(jìn)行配伍性試驗(yàn)及進(jìn)一步的護(hù)色性能試驗(yàn)。

2.2.2 配伍性及用量對(duì)護(hù)色性能的影響

經(jīng)各原料配伍性試驗(yàn)，陽(yáng)離子CL與PVP配合時(shí)，必需有少量皂基與AEO9搭配才可滿足與PVP配伍的要求。經(jīng)護(hù)色試驗(yàn)，陽(yáng)離子CL量在0.5～1.0%添加比例時(shí)，洗衣液配方固色性能較佳，但抗染料遷移性能非常差——消除了PVP作用。陽(yáng)離子CL量在不低于1.5%添加比例時(shí)，配方固色性能非常好，抗染料遷移性能較好，但白布上會(huì)存在較少量染料，并隨著洗滌次數(shù)的增加而變深。上述兩種原料搭配性能較差，故放棄該配方搭配方案。

CuSO4與PVP配伍時(shí)，配方只需添加少量（0.05～0.2%）AES即可解決配方配伍性及透明度問題。CuSO4在0.5～1.0%配方比例時(shí)，固色與抗染料遷移性能較明顯，其藍(lán)顏色在洗后白布、色布上沾染少量（均不可見），與1% PVP配伍時(shí)，防串色性能尤佳，固色性能也有提高。故綜合以上結(jié)果，本試驗(yàn)護(hù)色劑優(yōu)選CuSO4與PVP。

2.3 試驗(yàn)配方

配制如下配方（見表3）以對(duì)比優(yōu)選出的抗染料遷移劑PVP與固色劑CuSO4的使用性能。

2.3.1 色布固色實(shí)驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)配方混合洗滌（紅布、白布，黑布、白布）后紅、黑色布固色實(shí)驗(yàn)效果（對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)粉）結(jié)果見圖1。

表2 試驗(yàn)配方

表3 試驗(yàn)配方

從圖1可看出，12#、13#洗衣液洗后色布ΔE均大于標(biāo)準(zhǔn)粉，原因在于配方中大量非離子造成固色性能低于標(biāo)準(zhǔn)粉，而PVP的添加對(duì)固色效果無(wú)明顯作用。14#洗衣液洗后色布ΔE小于標(biāo)準(zhǔn)粉，這與Cu2+和染料分子作用生成不溶鹽、增強(qiáng)了染料分子的吸附牢度、從而減少機(jī)械洗脫有關(guān)。因此，配方中的CuSO4在洗滌時(shí)具有一定的固色作用。

2.3.2 白布的抗染料遷移實(shí)驗(yàn)

試驗(yàn)配方在白布上的抗染料遷移（對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)粉）實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2。

從圖2可看出，白布上ΔE由小到大對(duì)應(yīng)于洗衣液配方為14#≤13#≤12#≤標(biāo)準(zhǔn)粉，說(shuō)明添加PVP使洗衣液的防串色效果明顯提高，添加CuSO4對(duì)洗衣液的抗染料遷移作用有部分提高。

2.3.3 去污力試驗(yàn)

表3所列試驗(yàn)配方與標(biāo)準(zhǔn)粉的去污力試驗(yàn)結(jié)果見表4。

從表4可看出，13#對(duì)比12#洗衣液，添加PVP的配方對(duì)皮脂污布去污力略有降低，原因可能為PVP在織物表面形成油膜，影響反射光強(qiáng)度。14#洗衣液為添加CuSO4的配方，比12#、13#配方去污力均有提高。這可能是因?yàn)镃uSO4呈藍(lán)色，其微量鹽在織物上的存在使白度計(jì)在457nm波長(zhǎng)光線反光時(shí)增加了藍(lán)色光比例、起到了部分類似熒光增白劑的作用，故其去污力指標(biāo)有部分增強(qiáng)，當(dāng)然對(duì)洗滌劑是有利的。

表4 去污力測(cè)試結(jié)果

2.3.4 穩(wěn)定性試驗(yàn)

14#配方在-5℃、45℃條件下存放24h后取出，自然恢復(fù)室溫，穩(wěn)定性合格。

3 結(jié)論

1）添加1% PVP、0.5% CuSO4的洗衣液具有高效的抗染料遷移作用，護(hù)色作用較佳。

2）洗衣液配方中的CuSO4在洗滌過程中可以與織物上的染料陰離子生成不溶鹽，從而增加洗衣液的固色作用；而溶液中的絡(luò)合物經(jīng)沉淀可增強(qiáng)洗衣液的抗染料遷移作用。

3）少量CuSO4的加入，不僅賦予洗衣液藍(lán)色，還可對(duì)去污力起到增強(qiáng)作用，其性能類似熒光增白劑，故作用較佳。

[1]陳海蘭. 洗滌劑中護(hù)色劑對(duì)織物護(hù)色效果的探討[J].日用化學(xué)品科學(xué),2009,(11): 33-35.

[2]朱海洋. 高效固色及抗染料轉(zhuǎn)移劑在洗滌用品中的應(yīng)用[J].日用化學(xué)品科學(xué), 2007(3):23-24,28.