論洗滌劑的配方設(shè)計(jì)與生產(chǎn)工藝

梁德軍

(廣西國(guó)泰招標(biāo)咨詢(xún)有限公司，廣西 南寧 530001)

論洗滌劑的配方設(shè)計(jì)與生產(chǎn)工藝

梁德軍

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合成洗滌劑的主要功能是在水溶液體系中通過(guò)多種物理化學(xué)作用脫除黏附在基質(zhì)(纖維、硬表面等)表面上的一種物質(zhì)(污垢)，簡(jiǎn)稱(chēng)去污，這一過(guò)程從根本上說(shuō)是一種表面化學(xué)現(xiàn)象。作為洗滌劑主成分的表面活性劑依據(jù)其分子內(nèi)親水基與親油基的平衡，溶入水中并吸附于基質(zhì)(水和污垢)與水之 的界面上，從而使界面自由能降低而實(shí)現(xiàn)去污。實(shí)踐證明，除了表面活性作用外，螯合、分散、皂化、pH緩沖以及攜污等作用，對(duì)于完成洗滌過(guò)程必不可少。

洗滌劑；配方設(shè)計(jì)；生產(chǎn)工藝

去污過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，是一個(gè)理論上還不能完善說(shuō)明的現(xiàn)象。配制高密度洗滌劑的技術(shù)特點(diǎn)是將作為洗滌劑主要成分的表面活性劑、助劑(堿劑、硬水軟化劑)按洗滌一次所需的量進(jìn)行等量配制，去除影響去污力的粉末劑芒硝。同時(shí)利用表面活性劑的黏附性，在高密度化的同時(shí)使粒子表面覆蓋沸石助劑，形成松散的洗滌劑粒子。同時(shí)配入各種酶以提高去污力。

酶是生物催化劑的一種，少量使用便可使污垢分解、易溶，很容易從纖維中脫落下來(lái)。襯衫等吸汗性?xún)?yōu)良的棉纖維，使污垢很難侵入到纖維內(nèi)部。對(duì)此類(lèi)污垢起作用的堿性纖維素酶，在世界上首次應(yīng)用到高密度洗滌劑中。

（一）配方原則

配方對(duì)洗滌劑成品的質(zhì)量和成本有著重要的影響，洗滌劑配方應(yīng)具備以下幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

（1）洗凈力強(qiáng)。洗后織物具有柔軟的手感和鮮艷的色澤；（2）洗衣粉的外觀要求顏色潔白、顆粒均勻、不飛揚(yáng)、易溶解、自由流動(dòng)性好，此外，無(wú)不良?xì)馕?，特別要求洗后織物上不留不良的氣味；（3）對(duì)皮膚無(wú)刺激作用，不損害織物也不褪色，對(duì)洗滌用具及設(shè)備無(wú)腐蝕作用；（4）要求最終產(chǎn)品成本低，價(jià)格便宜；（5）下列一些條件也會(huì)影響配方?；钚晕锏姆N類(lèi)不同，它們的性能以及最終產(chǎn)物中含的無(wú)機(jī)鹽種類(lèi)和數(shù)量也不同，即使是同一種活性物，由于制造原料、生產(chǎn)方法以及工藝條件和設(shè)備的不同，它們的性能和無(wú)機(jī)鹽含量差別也很大，因此，必須以不同的配方來(lái)補(bǔ)償。商品形式不同或是成型方法不同，也要求配方不同。洗滌對(duì)象不同，需要有不同的配方，以適應(yīng)特定目的。洗滌條件(如水的硬度、洗滌溫度、洗滌方式等)不同，配方要求也不相同。

1.表面活性劑的選用

表面活性劑是洗滌劑產(chǎn)生去污作用的主要成分。在洗滌劑的生產(chǎn)中又常把表面活性劑稱(chēng)之為洗滌劑的活性物。洗滌劑選用的主要活性物種類(lèi)，一般是在建造洗滌劑廠時(shí)就決定了的，當(dāng)然僅僅配制洗滌劑的工廠例外。

在合成洗滌劑中，配用兩種或兩種以上的活性物可使活性物組分不顯著的特點(diǎn)相得益彰，以適應(yīng)復(fù)雜污垢的需要。實(shí)踐證明，用兩種或兩種以上活性物配制的洗滌劑，在活性物總含量相同的條件下，它的有關(guān)性能，特別是去污能力要比單一活性物為好。這種作用可從表1中看出(實(shí)驗(yàn)時(shí)，活性物濃度為2.5g/L，用硬水洗滌，以烷基苯磺酸鈉的去污力作為100%)。

表1 不同活性物配方的去污力

到了20世紀(jì)80年代以后，國(guó)外洗滌劑配方中，幾乎都采用兩種或兩種以上的洗滌劑活性物。所用活性物的種類(lèi)一般都以烷基苯磺酸鈉作為合成洗衣粉的主活性物，再配用其它種類(lèi)的活性物(如脂肪醇類(lèi)活性物)作為輔助活性物。當(dāng)時(shí)，我國(guó)生產(chǎn)活性物的種類(lèi)還不多，除烷基苯磺酸鈉外，其它活性物的產(chǎn)量還不大。僅“上海牌”和“天津牌”洗衣粉是以烷基苯磺酸鈉和烷基磺酸鈉兩種活性物配制而成的。洗滌劑中活性物的含量一般都在 10%～30%，很少超過(guò) 30%。我國(guó)生產(chǎn)的合成洗衣粉分三種型號(hào)即30型、25型、20型，其活性物的含量分別為 30%、25%和 20%。在擬訂配方時(shí)，可根據(jù)洗滌對(duì)象和洗滌條件而選用不同的活性物含量。

2.助劑的選用

（1）根據(jù)助劑作用的大小選用。各種助劑的作用不同，其中以聚合磷酸鹽和硅酸鈉的作用比較全面。硅酸鈉因其水溶液的pH較大，它的用量一般不超過(guò)10%。三聚磷酸鈉主要受到環(huán)境污染的限制，用量一般都比較大。一般地說(shuō)?；钚晕?，特別是烷基苯磺酸鈉的抗污垢再沉淀能力比較差，因此，抗污垢再沉淀劑——CMC①等常常是不可缺少的配料。特殊助劑是否加入以及加入量的多少主要取決于對(duì)洗滌劑的要求和成本。

（2）根據(jù)對(duì)洗滌劑p㈠值的要求而選用。不同的洗滌對(duì)象要求有不同的pH值的洗滌劑來(lái)洗滌。國(guó)外家用合成洗滌劑可分為輕垢型(柔效型)和重垢型(強(qiáng)效型)兩大類(lèi)。輕垢型洗滌劑的水溶液呈中性(pH＝6.0～8.0)，它和我國(guó)的洗滌絲毛類(lèi)型織物的洗衣粉(pH＝6.5～8.5)的pH值相當(dāng)，適于洗滌絲、毛和銅氨、醋酸酯纖維之類(lèi)的纖維制品；重垢型洗滌劑的水溶液呈弱堿性(pH＝9.o～10.6)，它與我國(guó)通用類(lèi)洗衣粉的pH值(pH＜10.2～10.5)相當(dāng)，適于洗滌棉、麻、強(qiáng)力黏膠、醋酯以及一般尼龍、丙烯腈等纖維的纖維制品。

在各種無(wú)機(jī)助劑中，碳酸鈉的堿性最強(qiáng)，其次是硅酸鈉和復(fù)合磷酸鹽，硫酸鈉為中性。因此可以根據(jù)洗滌劑的pH值來(lái)選配無(wú)機(jī)鹽的種類(lèi)和用量。例如，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的絲毛類(lèi)洗衣粉中就不宜配用碳酸鈉，而在20型洗衣粉中，碳酸鈉的含量可達(dá)10%～12%。

（3）根據(jù)助劑的相互切、調(diào)來(lái)選用。一個(gè)好的配方要善于利用助劑之間的相互增進(jìn)作用，以較少的配量獲得較好的效果。與此同時(shí)，還必須注意助劑之間的抑制作用，防止某些助劑因其它助劑的加入而失去應(yīng)有的作用。

選擇助劑還必須考慮各種助劑對(duì)環(huán)境的污染(如磷酸鹽的富營(yíng)養(yǎng)問(wèn)題)以及對(duì)皮膚的刺激作用。

3.實(shí)驗(yàn)

一切配方經(jīng)擬訂出后都必須經(jīng)過(guò)多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)、對(duì)比修改，直至取得較好的效果才能應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。

（二）配方示例

1.棉麻織物類(lèi)洗滌劑

在20世紀(jì)90年代以前，棉麻類(lèi)織物是國(guó)內(nèi)使用量最大的一類(lèi)織物，黏附污垢(特別是油污)較多，因此洗滌時(shí)，洗滌劑用量較大，要求洗滌劑呈弱堿性，去油污性能要好，價(jià)格要低。這類(lèi)合成洗衣粉，均由三聚磷酸鈉、純堿、硅酸鈉、羧甲基纖維素鈉鹽等幾種助劑組成?；钚晕锖?0%～25%，硅酸鈉和硫酸鈉用量較大，而熒光增白劑配量很少或不配用。表2為此類(lèi)洗衣粉配方示例。

表2 棉麻織品類(lèi)洗衣粉的配方

2.絲毛織物類(lèi)洗滌劑

絲織物，屬蛋白質(zhì)纖維，對(duì)堿不穩(wěn)定。人造纖維遇堿后強(qiáng)度顯著下降，所以也需用中性洗滌劑洗滌。由于絲毛類(lèi)織物屬精細(xì)類(lèi)織物，黏附污垢量較少，洗滌時(shí)，洗滌劑用量也較少，即洗滌液濃度較低。在20世紀(jì)80年代，被認(rèn)為可用國(guó)產(chǎn)30型通用類(lèi)洗衣粉洗滌絲毛織物。絲毛類(lèi)洗滌劑中，不宜配用堿性強(qiáng)的碳酸鈉，硅酸鈉用量也要適當(dāng)降低。為提高去污力，降低洗滌劑用量，配方中活性物和：聚磷酸鈉用量需增加。此外，可配用熒光增白劑、香精。

大量的實(shí)驗(yàn)已證實(shí)，烷基苯磺酸鈉表面活性劑在水體系中對(duì)蛋白類(lèi)纖維有較大的損傷。因此，在設(shè)計(jì)絲毛類(lèi)織物的洗滌劑的配方時(shí)要注意不選用烷基苯磺酸鈉等陰離子表面活性劑。應(yīng)選擇非離子表面活性劑作為表面活性劑。

絲綢織物上污垢一般多為粉塵、泥、油脂等。這些污垢多以物理連接方式黏附在絲綢織物表面，也有部分污垢和絲綢纖維以化學(xué)方式結(jié)合在一起。絲綢織物洗滌劑溶解于水中配成洗滌液，洗滌液將絲綢織物表面潤(rùn)濕，絲綢織物表面吸附有表面活性劑，一方面使污垢被乳化，分散于水中，另一方面也阻止污垢重新返回沉積在絲綢織物表面。

（1）液體污垢。絲綢織物表面液體污垢的除去是通過(guò)卷離作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。絲綢織物表面油污被表面活性劑潤(rùn)濕，從原來(lái)的平鋪表面卷縮成油珠，油珠被表面活性劑分散于洗滌液中，即被乳化成穩(wěn)定乳液。由于絲綢表面吸附有表面活性劑，就阻止了油污重新返回黏著在絲綢織物表面的過(guò)程。這樣，油污也就隨洗滌液排放掉。

（2）固體污垢。絲綢織物上固體污垢的除去主要是通過(guò)表面活性劑吸附在固體污垢與絲綢織物表面之間，然后再通過(guò)一定機(jī)械力作用，使固體污垢從絲綢織物表面脫離，進(jìn)入水中。而非離子表面活性劑在絲綢織物表面形成空間障礙，可以防止固體污垢重新沉積在絲綢織物表面。

（3）設(shè)計(jì)依據(jù)和思路。根據(jù)絲綢織物專(zhuān)用洗滌劑的洗滌原理，要設(shè)計(jì)一個(gè)性能優(yōu)良的絲綢織物專(zhuān)用洗滌劑，應(yīng)具備如下條件：①絲綢織物專(zhuān)用洗滌劑需由陰離子型表面活性劑和非離子型表面活性劑組成。經(jīng)過(guò)一定比例的復(fù)配，能形成協(xié)同效應(yīng)，大大提高表面活性劑的表面活性，提高去污力；②絲綢織物專(zhuān)用洗滌劑應(yīng)為弱酸性或中性。因?yàn)樵谌跛嵝曰蛑行詶l件下洗滌，絲綢織物纖維不會(huì)受到損傷，洗滌后的絲綢織物仍能保持良好光澤；③絲綢織物專(zhuān)用洗滌劑所選擇的表面活性劑應(yīng)具有較高的表面活性，去污力強(qiáng)。由于絲綢織物纖維在較強(qiáng)的機(jī)械力作用下，易受損傷，發(fā)生形變，導(dǎo)致絲綢織物收縮、變形：所以，對(duì)織物表面污垢的去除主要是通過(guò)表面活性劑優(yōu)良的潤(rùn)濕、乳化、擴(kuò)散性能來(lái)實(shí)現(xiàn)。作為絲綢織物專(zhuān)用洗滌劑應(yīng)選擇性能溫和而又有一定去污能力的表面活性劑。

聚氧乙烯月桂醇醚硫酸鈉：去油污力強(qiáng)，水溶性好，低溫下仍保持透明。

（4）制備過(guò)程。往反應(yīng)釜中依次加入組分A、B、C，隨后加入熱水，攪拌，溶解。溫度降至室溫，待泡沫消失后，加入組分D，攪拌均勻，再加入pH調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)溶液pH值為5.5～7.0，最后加入水溶性香精，攪拌均勻，靜置一段時(shí)間，取樣檢測(cè)，檢驗(yàn)合格，即可成品灌裝。

3.發(fā)用洗滌劑配方

將AES、BS—12、6501、OB/ZA、PEG400等按一定配比加入到盛有適量蒸餾水的250mL。燒杯中，攪拌溶解，加熱升溫至60～70℃，待乳化劑等全部溶解后，自然冷卻至45～50℃。然后慢慢加入添加劑(富脂劑、調(diào)理劑、增稠劑等)和適量香精，最后用檸檬酸調(diào)至液體pH為5～7。如香波不出現(xiàn)分層現(xiàn)象，透明澄清，則該香波配方中主要成分及用量確定為透明洗發(fā)香波的基礎(chǔ)配方。一種洗發(fā)香波的配方見(jiàn)表3。

4.餐具洗滌劑

餐具洗滌劑是一種較少加入無(wú)機(jī)助劑的表面活性劑溶液。主要成分是陰離子和非離子表面活性劑、兩性表面活性劑、泡沫促進(jìn)劑、增溶劑、溶劑、香料和防腐劑等。

表3 g 種洗發(fā)香波的配方

（1）陰離子表面活性劑：AS價(jià)格比較便宜，對(duì)許多污物都有優(yōu)良的清潔功效，還有良好的穩(wěn)定性。LAS(十二烷基苯磺酸鈉)和AES(聚氧乙烯醚硫酸鹽)的復(fù)配體系是20世紀(jì)90年代前常被選用的對(duì)象。但是高濃度使用時(shí)會(huì)使皮膚變粗糙。2000年以來(lái)，設(shè)計(jì)者多選用相對(duì)柔和的 AES進(jìn)行復(fù)配，AES不但具有較高的起泡力和強(qiáng)的乳化油脂的能力，而且對(duì)水的硬度敏感低，有良好的皮膚相容性。以降低表面活性劑 LAS的濃度，增強(qiáng)洗滌劑的溫和性。

（2）非離子表面活性劑。選擇APG(烷基多糖苷)作為餐具洗滌劑中的主表面活性劑。APG是一種典型的非離子型表面活性劑。具有良好的物化性能。APG原料來(lái)自天然的可再生資源，生物降解迅速，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。無(wú)毒無(wú)刺激，適用于配制溫和的無(wú)毒產(chǎn)品。

5.茶皂素洗滌劑

茶皂素作為一種非離子表面活性劑單獨(dú)使用，去污能力不如其它的表面活性劑強(qiáng)，但若和其它表面活性劑復(fù)配，去污能力會(huì)顯著提高。因此，茶皂素開(kāi)發(fā)使用的關(guān)鍵，是與其它表面活性劑復(fù)配。過(guò)硼酸鈉是一種含氧漂白劑，和茶皂素等表面活性劑配制的合成洗滌劑在使用時(shí)，能放出活性氧，使污垢、污斑或其它要消除的色素氧化。

茶皂素與過(guò)硼酸鈉復(fù)配的合成洗滌劑與不加過(guò)硼酸鈉的洗滌劑比較，去污、漂白效果均比其它單一洗滌劑洗滌效果好。與過(guò)硼酸鈉進(jìn)行復(fù)配制取洗滌助劑，制得的洗滌劑具有漂白作用高、去污除臭能力強(qiáng)、環(huán)保清潔等良好的應(yīng)用效果。我國(guó)盛產(chǎn)茶籽，為茶皂素的生產(chǎn)提供了足夠的資源，硼酸鹽在我國(guó)也有相當(dāng)?shù)漠a(chǎn)量。對(duì)茶皂素與過(guò)硼酸鈉復(fù)合而制成的助洗劑的開(kāi)發(fā)研究具有一定的實(shí)際意義，見(jiàn)表4。[1] 陳金芳.精細(xì)化學(xué)品配方設(shè)計(jì)原理[M].

TQ649.5

A

1008-1151(2010)06-0129-02

2010-01-13

梁德軍（1968－），男，廣西國(guó)泰招標(biāo)咨詢(xún)有限公司經(jīng)理，從事管理工作。

表4 茶皂素與過(guò)硼酸鈉的復(fù)配 單位(W)/ %