常用表面活性劑的性能分析比較

周傳檢，黃柳云，李秋芳，龍致科

（柳州兩面針股份有限公司技術(shù)中心，廣西 柳州 545001）

隨著洗滌劑工業(yè)的科技進步與基礎(chǔ)性研究的不斷深入，新型表面活性劑不斷問世，從而給了洗滌劑配方設(shè)計者更多的選擇與機遇。然而，洗滌劑種類與性能的日益細分化以及環(huán)境要求的不斷提高，也給洗滌劑原料生產(chǎn)商提出了新的挑戰(zhàn)，促使他們不斷開發(fā)和生產(chǎn)出新的原料。

從市場上的表面活性劑用量和品種來看，洗滌劑中使用最多的當(dāng)數(shù)陰離子表面活性劑（烷基硫酸鹽類、烷基磺酸鹽類等），其次是非離子表面活性劑（脂肪醇聚氧乙烯醚類、烷基酰醇胺類等），再次是兩性離子表面活性劑（甜菜堿類、咪唑啉類等）。而陽離子表面活性劑在纖維上的吸附性大、去污力小，且價格昂貴，一般主要用于柔順劑[1]。

表面活性劑對洗滌劑的去污性能、泡沫量、外觀、環(huán)保特性等都起著極為重要的作用。一款得到市場廣泛認可且性價比較高的洗滌產(chǎn)品配方，一般很少采用單一品種的表面活性劑，而是要將多種表面活性劑復(fù)配使用。因此，洗滌劑配方中表面活性劑的合理選擇與應(yīng)用至關(guān)重要。

本文將通過比較分析常見的幾種表面活性劑AES、AESA、K12、K12A、LAS、AOS、MES、APG0810、APG0814、AEO-7、AEO-9、6501和CAB的去污力、發(fā)泡力和NaCl增稠作用，為研發(fā)新的洗滌產(chǎn)品和優(yōu)化成品配方提供參考依據(jù)。

1. 實驗部分

1.1 原料與儀器

原料：脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉（AES）（70%），湖南麗臣奧威實業(yè)有限公司；脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸銨（AESA）（70%），湖南麗臣奧威實業(yè)有限公司；十二烷基硫酸鈉（K12）（94%），上海星?；べQ(mào)易有限公司；十二烷基硫酸銨（K12A）（70%），廣州立智化工有限公司；直鏈烷基苯磺酸（96%），湖南麗臣奧威實業(yè)有限公司，實驗中預(yù)先用液堿中和為直鏈烷基苯磺酸鈉（LAS）；α-烯基磺酸鈉（AOS）（35%），湖南麗臣奧威實業(yè)有限公司；脂肪酸甲酯磺酸鈉（MES）（40%），廣州花語精細化工有限公司；烷基糖苷（APG0810、0814）（44%），上海發(fā)凱化工有限公司；脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO-7）（97%）、（AEO-9）（99%），陶氏化學(xué)；椰子油脂肪酸二乙醇酰胺（6501）（90%），湖南麗臣奧威實業(yè)有限公司；椰油酰胺基甜菜堿（CAB）（30%），湖南麗臣奧威實業(yè)有限公司。本實驗所用原料配制液參考QB/T 1224-2012，按各原料的15%活性物配制。

試劑材料：蒸餾水；NaOH、GaCl2、MgSO4、NaCl（分析純）；污布、標(biāo)準(zhǔn)洗衣液，中國日用化學(xué)工業(yè)研究院。

儀器：RHLQ-III型立式去污機，中國日用化學(xué)工業(yè)研究院；METTER PM1200型天平，廣州東南專業(yè)科儀公司；NDJ-5S型黏度計，上海地學(xué)儀器研究所；WSD-3型全自動白度計，北京康光儀器有限公司；羅氏泡沫儀；電熱恒溫水浴鍋DK-S26，上海精宏實驗設(shè)備有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 去污力的測定

按QB/T 1224-2012《衣料用液體洗滌劑》中普通型洗衣液去污力的測試標(biāo)準(zhǔn)及GB/T 13174-2003《衣料用洗滌劑去污力及抗污漬再沉積能力的測定》的測試方法進行去污力測定。各原料配制液和標(biāo)準(zhǔn)洗衣液的試驗濃度均為0.2%，用CaCl2和MgSO4配制成250mg/kg的硬水。取JB-01（炭黑污布）、JB-02（蛋白污布）、JB-03（皮脂污布）三種污布測定原料配制液和標(biāo)準(zhǔn)洗衣液的去污力，并計算其去污值。

1.2.2 泡沫性能測試

按GB/T 13173-2008《表面活性劑洗滌劑試驗方法》中《洗滌劑發(fā)泡力的測定（Ross-Miles法）》的方法用羅氏泡沫儀測定泡沫性能。用CaCl2和MgSO4配制成150mg/kg的硬水，取硬水溶解原料配制液，濃度為0.25%，置于（40±0.5）℃的恒溫水浴中陳化后測定。

1.2.3 不同濃度的NaCl對原料黏度的影響測定

在各原料配制液中分別加入0%、0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%和1.8%的NaCl，稱量180g樣品于200g規(guī)格的燒杯中，置于（30±0.5）℃的恒溫水浴中恒溫后測定其黏度。NDJ-5S型黏度計參數(shù)設(shè)定為3#轉(zhuǎn)子，30rpm。

2. 結(jié)果與討論

2.1 原料去污力測試

為使污垢更易于從基質(zhì)上脫落并穩(wěn)定地懸浮于介質(zhì)中，不再沉積到基質(zhì)上，從而產(chǎn)生去污的效果，表面活性劑起著關(guān)鍵作用。通過實驗分別測定了13種常用表面活性劑對三種標(biāo)準(zhǔn)污布的去污力，結(jié)果見表1。

如表1所示，根據(jù)對炭黑污布的去污力測試結(jié)果，幾種常用陰離子表面活性劑的去污力表現(xiàn)如下：MES＞K12A＞AOS＞AES（＝1.00）≈AESA＞LAS＞K12；常用非離子表面活性劑的表現(xiàn)依次為：AEO-7＞AEO-9（＞1.00）＞APG0814＞6501＞APG0810；兩性離子表面活性劑CAB的去污力比值大于1.00。其中，MES、AEO-7、AEO-9、CAB、K12A、AES和AOS對炭黑污布的去污效果均較好。

對于蛋白污布而言，常用陰離子表面活性劑去污力表現(xiàn)依次為：MES＞AESA＞AES＞K12（＞1.00）＞K12A＞AOS＞LAS；非離子表面活性劑依次為：AEO-7＞AEO-9（＞1.00）＞APG0814＞APG0810＞6501；兩性離子表面活性劑CAB的去污力比值大于1.00。其中，MES、CAB、AESA、AES、AEO-7、AEO-9和K12對蛋白污布的去污效果都相對較好，尤其是MES高達1.24，而LAS只有0.48。

對于皮脂污布的去污力，陰離子表面活性劑為：AES＞MES＞AESA（＞1.00）＞K12A＞AOS＞K12＞LAS；非離子表面活性劑為AEO-9＞AEO-7＞APG0814（＝1.00）＞APG0810＞6501；兩性離子表面活性劑CAB大于1.00。其中，AEO-7、AEO-9、AES、MES、CAB和AESA對皮脂污布的去污效果都較好，尤其是AEO-9高達1.55，而LAS只有0.43。

2.2 原料的發(fā)泡性能測定

泡沫性能是表面活性劑的重要指標(biāo)之一。泡沫本身雖無實質(zhì)性去污作用，但是卻有攜帶污垢的作用，有利于去污[2]。由表2可知，陰離子表面活性劑都具有良好的發(fā)泡性，泡沫豐富，穩(wěn)泡性好，都是良好的起泡劑。相比較而言，非離子表面活性劑的泡沫量較少，尤其是6501，泡沫高度只有30mm，在實際應(yīng)用中常用作抑泡劑。在實際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的具體需求來控制洗滌產(chǎn)品的泡沫量，選擇合適的表面活性劑進行復(fù)配。

表1 各原料去污力測試結(jié)果

表2 各原料的發(fā)泡性能測試結(jié)果（單位：mm）

表3 不同濃度NaCl對原料黏度的影響測試結(jié)果（單位：mPa.s）

2.3 不同濃度的NaCl對原料黏度的影響

對于液體洗滌劑而言，黏稠度是其重要的理化指標(biāo)。黏度大小不僅影響感官，更主要是影響產(chǎn)品使用效果。而在無機鹽中，NaCl是最有效的增稠劑，在洗滌劑中具有顯著的增稠效果，且其成本低，易于控制[3]。在實驗中，我們考察了13種常用表面活性劑中添加不同比例的NaCl（0～1.8%）對黏度的影響，結(jié)果見表3。

從表3可知，對于15%活性物的表面活性劑，添加0%至1.8%的NaCl后，陰離子表面活性劑如AES、K12和AOS的黏度沒有改變，AESA添加1.5%NaCl后黏度開始變大，K12A中NaCl添加量達到1.2%后黏度開始變大；在LAS和MES中，從一開始添加NaCl其黏度就開始變大，但二者有差異：LAS的黏度變化有波動，而MES的黏度隨著NaCl添加量的增加而急劇上升；對于非離子表面活性劑APG和AEO系列，添加NaCl后其黏度沒有變化；而添加NaCl卻會使6501的黏度下降，但只在一定范圍內(nèi)波動；兩性離子表面活性劑CAB的黏度在添加不同濃度的NaCl后沒有任何變化。

3. 結(jié)論

洗滌產(chǎn)品的去污能力、泡沫性能、黏度高低是衡量該產(chǎn)品性能的基本指標(biāo)。其中，在去污效果方面，MES、AES、AEO-7、AEO-9和CAB對三款污布的去污力都較為突出，可以作為衣物類洗滌劑配方的首選原料。

在泡沫性能方面，陰離子表面活性劑屬于高泡型洗滌原料，非離子表面活性劑屬于低泡型洗滌原料。在研發(fā)洗滌配方時，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的泡沫需求，選擇適合的原料進行配伍。比如，對于洗手液、手洗餐具洗滌劑等配方多是高泡型的，還要求其泡沫細膩綿厚、手感較好；而用于洗衣機、洗碗機等機器清潔設(shè)備的洗滌劑配方多是低泡型的，以防止泡沫過多給這些洗滌機器帶來嚴重的機械效率問題。

在增稠性方面，NaCl并不是對所有的表面活性劑都有增稠作用，在配方中如需以NaCl作為增稠劑，則應(yīng)使用對NaCl的增稠作用效果顯著的表面活性劑，如LAS和MES。但是NaCl的增稠效果只有當(dāng)添加量在一定范圍內(nèi)時才有效，過高或過低都不能保持洗滌產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

總體來說，表面活性劑是能夠根據(jù)各種洗滌劑的類別和要求賦予產(chǎn)品基礎(chǔ)架構(gòu)的主要成分，它體現(xiàn)了洗滌劑的基本性質(zhì)和功效。因此，全面充分地了解表面活性劑的性能是研發(fā)洗滌產(chǎn)品的基礎(chǔ)。而根據(jù)表面活性劑的基本性能進行復(fù)配，盡可能地達到協(xié)同增效的效果，則對整個配方的設(shè)計起著向?qū)ё饔谩?/p>

[1]曾凡瑞, 覃顯燦. 洗滌劑生產(chǎn)技術(shù)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2011.

[2]龔盛昭, 李忠軍. 化妝品與洗滌用品生產(chǎn)技術(shù)[M]. 廣州: 華南理工大學(xué)出版社, 2007.

[3]徐寶財, 周雅文, 韓富. 洗滌劑配方設(shè)計[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2010.