異構醇聚氧乙烯醚在高濃縮洗衣液中的應用研究

趙 揚，耿靖坤，高 翌

（河南矛盾日化股份有限公司，河南 開封 475004）

異構醇聚氧乙烯醚在高濃縮洗衣液中的應用研究

趙 揚，耿靖坤，高 翌

（河南矛盾日化股份有限公司，河南 開封 475004）

高濃縮洗衣液是洗衣液的發(fā)展方向，但存在溶液穩(wěn)定性差和水中難分散的問題。異構醇聚氧乙烯醚環(huán)境相容性好，是取代烷基酚乙氧基化物的較好產品。通過對泡沫、去污、溶液的穩(wěn)定性和水溶分散性進行試驗研究，證實異構醇聚氧乙烯醚是一種去污性好的低泡性型非離子表面活性劑。異構醇聚氧乙烯醚及其復配AES、AEO-9的高活性物溶液具有很好的穩(wěn)定性和水溶分散性。用異構醇聚氧乙烯醚取替溶劑，優(yōu)選出含總活性物73%的高濃縮洗衣液配方。該配方的穩(wěn)定性很好，去污效果優(yōu)于市售的品牌洗衣液。

高濃縮；洗衣液；非離子表面活性劑；異構醇聚氧乙烯醚

目前，國內生產的洗衣液多為普通型，活性物含量在20%左右。在發(fā)達國家，濃縮化已成為洗滌劑工業(yè)可持續(xù)發(fā)展和技術創(chuàng)新的主要趨勢。2008年，西歐市場洗衣液中的表面表面活性劑含量一般在15%～45%，某品牌產品的活性物甚至高達55%[1]。

近年來，中國洗滌用品工業(yè)協(xié)會加大了推進洗滌劑濃縮化工作的力度，將之作為推動洗滌用品行業(yè)轉型升級的主要內容。2011年，在前期推進洗衣粉濃縮化工作的基礎上，又啟動了洗滌劑濃縮化工作，涵蓋的產品對象擴大到洗衣液和洗衣粉[2]。隨著人們環(huán)保意識的不斷增強，各種濃縮型洗滌劑成為合成洗滌劑的發(fā)展方向。

洗衣液本身就具有節(jié)能、減排的屬性。高濃縮洗衣液可以進一步大大節(jié)約企業(yè)包裝費用和運輸成本，降低不必要的能源浪費。由于活性物的含量很高，高濃縮洗衣液配方容易出現(xiàn)溶液凝膠和水中分散性差等現(xiàn)象。經查找高濃縮洗衣液的資料，相關信息較少。有人曾通過加入助溶劑乙醇的辦法嘗試解決這個問題[3]，但加入的乙醇或異丙醇等溶劑本身去污力作用較小，還存在很大的氣味。而且，這種方法與洗衣粉中大量使用元明粉一樣存在浪費，還可能存在一定的安全隱患。

異構醇聚氧乙烯醚（簡稱異構醇醚）是異構醇和環(huán)氧乙烷反應生成的非離子型表面活性劑。與典型的直鏈AEO如十二碳醇相比，支鏈型AEO有更好的清潔效果，對油脂的乳化效果也較理想，且較低摩爾環(huán)氧乙烷加成物比相同分子質量的直鏈醇環(huán)氧乙烷加成物具有更好的潤濕性能[4-5]。生物降解性測定結果顯示，AES和異構13醇AEO7只需1d就能完全降解，好于TX-10和LAS的生物降解性。異構13醇醚系列產品的表面活性高、環(huán)境相容性好，是取代烷基酚乙氧基化物的較好產品[6-7]。本實驗通過對異構醇醚泡沫、去污等性能進行試驗，進而優(yōu)選出高濃縮的洗衣液配方，為其在高濃縮洗衣液中的推廣應用提供參考依據。

1. 試驗部分

1.1 主要原料與設備

SF-70（C10異構醇醚7EO），98%，埃克森美孚；SF-90（C10異構醇醚9EO），98%，98%，美孚；1309（C13異構醇醚9EO），98%，埃克森美孚；1307（C13異構醇醚7EO），98%，埃克森美孚；AES（脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉），70%，湖南麗臣；AEO-9（脂肪醇聚氧乙烯醚），99%，吉林石化；增白劑CBW-02，陜西石化研究院。

標準污布：碳黑污布（JB-01）、皮脂污布（JB-03），中國日用化學工業(yè)研究院。

WSD-Ⅲ型白度計，北京康光儀器有限公司；QW-2型立式去污機，中國日用化學工業(yè)研究院。

1.2 試驗方法

1.2.1 去污試驗

表面活性劑質量分數為0.04%（以100%活性物計），高濃縮洗衣液和普通洗衣液分別按照0.1%和0.3%濃度進行測試。按GB/T 13174-1991測定去污力，用250ppm的硬水配成的溶液，去污差值＝洗后白布讀數－洗前白布讀數。

1.2.2 泡沫試驗

表面活性劑泡沫按0.05%的濃度（異構醇醚與AES復配中按照有效物含量質量比2∶1），高濃縮洗衣液和普通洗衣液分別按照0.1%和0.3%濃度進行測試。按GB/T 7462-1994，采用150ppm硬水，使用羅氏泡沫儀恒溫，在40℃記錄當時和5min后的泡沫高度。

1.2.3 溶液穩(wěn)定性試驗

將表面活性劑按有效物含量（表面活性劑復配按照有效

物含量質量比2∶1）配制成不同濃度的溶液，并放置在0℃冰箱中，觀察溶液的狀態(tài)看是否出現(xiàn)凝膠或結塊等現(xiàn)象。

1.2.4 水溶分散性試驗

將約1g表面活性劑或含1g表面活性劑的溶液倒入100g 10℃或20℃的蒸餾水中，用玻璃棒攪拌，觀察在水中的分散情況。

2. 結果與討論

2.1 去污性能

采用JB-01碳黑污布和0.04%的濃度進行表面活性劑去污試驗。由表1看出，異構醇醚的去污性能機關低于AEO-9，但好于AES，因此也具有很好的去污效果。值得注意的是，非離子表面活性劑較陰離子表面活性劑具有更低的CMC值。

此外，異構醇醚中1309的去污性能最好，異構醇醚C13的去污性能略好于異構醇醚C10。這說明，同系表面活性劑隨著疏水基碳鏈增長，cmc值下降而去污性能提高。去污力檢測結果與相關資料相符。

2.2 泡沫性能

泡沫是洗滌衣物過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象，也是衡量表面活性劑功能與應用范圍的一項主要指標。泡沫豐富的洗滌劑適合手洗，但不易漂清；低泡的洗滌劑適合機洗，可節(jié)省清洗時間和用水量。

表2和表3關于泡沫性能的試驗結果顯示，AEO-9和異構醇醚的泡沫都比AES的泡沫要低很多，且異構醇醚的泡沫穩(wěn)定性不如AEO-9。異構醇醚中，含碳鏈較長的1309和1307的泡沫較高。異構醇醚復配AES后泡沫高度和穩(wěn)定性提高明顯，其中SF-70和SF-90同AES復配的泡沫高度基本達到AES的泡沫高度。由此看出，異構醇醚的泡沫高度和泡沫穩(wěn)定性較差，復配AES后其泡沫性能大幅提高，顯示這兩者之間具有很好的復配性能。

表1 表面活性劑的去污性能

表2 異構醇醚的泡沫性能

表3 異構醇醚與AES復配的泡沫性能

2.3 溶液穩(wěn)定性

常溫下，LAS含量超過20%的水溶液會出現(xiàn)混濁現(xiàn)象，AES或AEO-9含量超過30%時則會出現(xiàn)凝膠和結塊現(xiàn)象。普通洗衣液中由于表面活性劑含量較低，一般不存在這個問題。濃縮型洗衣液中的表面活性劑含量很高，尤其是在低溫下，由于溶解度、凝固點等原因，更易出現(xiàn)凝膠和結塊現(xiàn)象。

通過溶液的低溫穩(wěn)定性試驗（表4），發(fā)現(xiàn)異構醇醚SF-70比1307具有更好的水溶液穩(wěn)定性，含量80% SF-70的水溶液仍然是透明液體。總活性物在80%的SF-70與AEO-9復配或SF-70與AES復配也不會出現(xiàn)凝膠和結塊問題。但值得注意的是，其總活性物含量在50%附近時卻存在凝膠現(xiàn)象。活性物高于40%的1307與AEO-9復配或1307與AES復配基本呈膏狀和凝膠形態(tài)。由此可見，無論是單獨異構醇醚溶液，還是與AES等復配，SF-70與1307相比都具有更好的溶液穩(wěn)定性。這也反映，同系表面活性劑的疏水基碳鏈越短，其在水中的溶解度越高。

2.4 水溶分散性

和國外洗滌溫度較高不同，我國多數地區(qū)居民的洗滌溫度在冬天和在夏天相差很大，一般在常溫下（即自來水的溫度）洗滌，這就要求洗滌劑在低溫時要易于分散溶解。普通洗衣液的活性物較低，一般不存在水溶分散性問題。但活性物含量超過30%的液洗產品往往容易出現(xiàn)分散性不好的問題，倒入室溫的水中易形成團狀，且很難分散開，給消費者使用帶來不便。

將1g異構醇醚等表面活性劑或按有效物含量2∶1復配的不同濃度溶液倒入10℃或20℃水中，觀察在水中的溶解分散性，結果見表5和表6。該實驗顯示，異構醇醚具有很好的水溶分散性能，其中SF-70和SF-90的水溶分散性最好，能瞬間分散在水中，絲毫沒有凝膠現(xiàn)象；1307和1309的水溶分散性較好；AEO-9的水溶分散性最差，倒入水中會結成塊狀，經過長時間攪拌才能溶解。此外，總活性物40%的SF-70與AEO-9復配或SF-70與AES復配，其水溶性也很好，在10℃能瞬間分散在水中?？偦钚晕?0% 和80%的SF-70和AEO-9復配后加入10℃水中呈絲狀，20℃基本無任何凝膠現(xiàn)象；而同濃度下SF-70和AES的復配結塊很嚴重，10℃分散性很差。上述實驗結果說明，產品中表面活性劑濃度過高和洗滌水溫太低都會造成其水溶分散性變差，活性物很高的SF-70與AEO-9復配物的水溶性明顯好于SF-70與AES復配。

表4 表面活性劑的低溫穩(wěn)定性試驗（實驗溫度0℃）

表5 表面活性劑的水溶分散性能

表6 SF-70復配AEO-9與SF-70復配AES溶液的水溶分散性能

2.5 配方試驗

洗衣液由表面活性劑、助洗劑、增效劑等多種成分組成。衣料用液體洗滌劑的行業(yè)標準（QB/T 1224-2007）中明確規(guī)定，表面活性劑的濃度為普通型≥12%、濃縮型≥25%，并且外觀穩(wěn)定性好（40±2℃恒溫24h，不分層；-5±2℃恒溫24h，不分層，不沉淀）的均勻液體。由于洗衣液不能添加過多的五鈉（沸石）等助劑，因此洗衣液配方中一定要選擇去污性能強的表面活性劑。AES和AEO-9是目前市售洗衣液中使用較多且去污性能較理想的表面活性劑。通過試驗用異構醇醚、AEO-9、AES復配優(yōu)選出低溫穩(wěn)定性好的高濃縮洗衣液配方7#和11#（表7和表8）。試驗發(fā)現(xiàn)，在配方中總活性物一定的情況下，AES和AEO-9的復配量太多容易出現(xiàn)凝膠現(xiàn)象，且AES相對AEO-9該現(xiàn)象更為明顯。

參考洗衣液行業(yè)標準，用自配高濃縮洗衣液7#和11#與市售的普通洗衣液進行性能對比試驗（見表9）。結果顯示，自配高濃縮洗衣液對碳黑污布的去污力高于標準粉和市售洗衣液；自配高濃縮洗衣液對皮脂污布的去污力與市售洗衣液相近，但都低于標粉。另一方面，自配高濃縮洗衣液的產品穩(wěn)定性很好，泡沫適中，溶水有少量絲狀凝膠現(xiàn)象但易溶解。

表7 A組配方

表8 B組配方

表9 自配高濃縮洗衣液與市售品牌洗衣液性能對比試驗

3. 結論

1）異構醇醚具有很好的去污性能，其中1309＞1307＞SF70＞SF90。

2）異構醇醚屬于低泡類表面活性劑，異構醇醚與AES復配后泡沫高度和穩(wěn)定性可大大提高。

3）異構醇醚中碳鏈較短的SF70比1307具有更好的水溶分散性和高活性物溶液的穩(wěn)定性。

4）不用任何溶劑，優(yōu)選出含異構醇醚、AEO-9、AES的高濃縮洗衣液配方。

5）與市售產品相比，自配的兩種高濃縮洗衣液都具有很好的去污性能和產品穩(wěn)定性。

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