全新超濃縮液體增白劑在洗衣液中的應(yīng)用研究

馬 超，張貴民

（上海合麗亞日化技術(shù)有限公司，上海 200331）

全新超濃縮液體增白劑在洗衣液中的應(yīng)用研究

馬 超，張貴民

（上海合麗亞日化技術(shù)有限公司，上海 200331）

綜述了目前洗衣液以及洗衣液常用增白劑產(chǎn)品的市場情況，從結(jié)構(gòu)性能和使用角度進(jìn)行分析比較，闡明了現(xiàn)有增白劑在使用中存在的難題，著重介紹了合麗亞公司針對性地研發(fā)及生產(chǎn)的全新超濃縮液體增白劑在洗衣液中的應(yīng)用。實驗結(jié)果表明，超濃縮環(huán)保型液體增白劑Heliya?FBM-EL High Conc.和Heliya?BLF-EL High Conc.克服了現(xiàn)有增白劑的缺點(diǎn)，具有很好的低溫溶解性、耐硬水離子性和貯存穩(wěn)定性，無需加熱化料溶解，方便配入各類洗衣液，對纖維素纖維的親和力高，織物增白效果好，性價比高。

洗衣液；濃縮；增白劑；應(yīng)用

近年來，我國洗衣液市場增長迅速。相對于其他形式的織物洗滌劑而言，洗衣液由于制造和使用過程中節(jié)能環(huán)保、產(chǎn)品性價比高等優(yōu)勢，正在全球范圍內(nèi)快速發(fā)展。在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家，美國的液體洗衣劑占比已超過洗衣劑總量的80%，日本的衣料用液體洗滌劑的市場份額為40%，而歐盟的液體洗滌劑比例也達(dá)到30%以上。

衣料用洗滌劑液體化、濃縮化和低溫洗滌的發(fā)展趨勢符合國家節(jié)能減排、綠色環(huán)保政策的要求，有利于加速實現(xiàn)洗滌用品行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整、可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。我國洗衣液市場雖然起步較晚，目前市場占比仍不大（僅為13%左右），但發(fā)展?jié)摿薮?。?jù)中國洗滌用品工業(yè)協(xié)會信息統(tǒng)計中心的數(shù)據(jù)，2012年洗衣液產(chǎn)量增長超過20%。另據(jù)預(yù)測，2015年后市場占有率有望達(dá)到30%[1-3]。

然而，目前市場上適用于洗衣液的增白劑產(chǎn)品屈指可數(shù)，其中應(yīng)用最多的當(dāng)屬CBS型增白劑（染料索引登記號C.I. 351）和#33類增白劑（C.I. 71）。

CBS型增白劑屬于低溫型增白劑。它雖然較易溶于水，但溶解度不大，配制生產(chǎn)用高濃度儲備液時易結(jié)晶析出。CBS在透明的洗衣液中會產(chǎn)生強(qiáng)烈的熒光，對產(chǎn)品外觀有不良影響（不易為消費(fèi)者所接受）。為此，國內(nèi)多采用將洗衣液配制成淡藍(lán)色液體的方法來遮蓋CBS的藍(lán)色熒光。CBS對棉織物的親和力低，織物增白性價比差，且不耐硬水的致命缺陷會導(dǎo)致被洗織物的白度值下降，織物貯存過程中會產(chǎn)生泛綠等現(xiàn)象且較難除去。此外，CBS在高濃度的非離子表面活性劑體系中容易聚集，使被洗織物的色光變灰暗。同時，CBS的中間體聯(lián)苯二氯芐在生產(chǎn)時會產(chǎn)生導(dǎo)致肺癌的劇毒廢物，不利于環(huán)境保護(hù)。

#33類增白劑為中高溫洗滌增白劑，在透明的無構(gòu)型洗衣液中容易產(chǎn)生沉淀，在高溫下都難以溶解，因而無法化料和配入無構(gòu)型液體洗衣液中。在有構(gòu)型含磷等助劑的洗衣液中，三聚磷酸鈉對難溶的#33類增白劑有一定增溶作用，低用量時可勉強(qiáng)配入洗衣液，其產(chǎn)品穩(wěn)定性對配方師是一個難題。在無磷洗衣液中，如要配入#33增白劑則非常困難和不穩(wěn)定（因其會釋放出氯苯胺，已被禁止使用）。此外，使用#33增白劑的有構(gòu)型洗衣液在冷水洗滌時增白效果差，極易產(chǎn)生白花斑，因此在歐美多用于中高溫洗滌劑。

綜上所述，當(dāng)前液體洗滌劑的增白劑體系亟待革新，需要有一種方便配入液體洗滌劑、穩(wěn)定性高、增白性能優(yōu)良、在非離子表面活性劑含量高的條件下性能優(yōu)越，且耐硬水離子、適合中低溫洗滌條件的無磷液洗專用增白劑。合麗亞公司自主研發(fā)生產(chǎn)的全新液體增白劑Heliya?FBM-EL High Conc.和Heliya?BLF-EL High Conc.就可以很好地滿足上述特殊要求。

1. 實驗部分

1.1 試劑、原料和儀器

試劑及原料：無水CaCl，A.R.；MgSO4.7H2O，A.R.。

增白劑樣品：Heliya?FBM-EL High Conc.，Heliya?BLF-EL High Conc.，Heliya?FBM, Heliya?BLF， Heliya?CBS，上海合麗亞日化技術(shù)有限公司。

洗衣液樣品：開米滌王濃縮洗衣液，藍(lán)月亮手洗專用洗衣液，均為市售產(chǎn)品，不含熒光增白劑。

儀器：HZ-9212S恒溫振蕩儀（洗滌用），江蘇太倉科教器材廠；WSD-3U熒光白度儀（測定CIE 86白度用），北京康光儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 液體增白劑溶解度測定

稱取100g水（去離子水和自來水），分批加入液體增白劑，室溫攪拌溶解（重復(fù)分批加入液體增白劑及攪拌溶解步驟，直至水溶液出現(xiàn)渾濁）。當(dāng)透明水溶液開始達(dá)到飽和而未轉(zhuǎn)相變渾時的溶解程度即為最大溶解度。記錄所用增白劑的總重，分別計算其最大溶解度：

最大溶解度＝溶解了的增白劑總重量 (g) ÷ 100g水

1.2.2 液體增白劑稀釋倍數(shù)測定

稱取一定量的液體增白劑，分批加入水（去離子水和自來水），室溫攪拌溶解（重復(fù)分批加入水及攪拌溶解步驟，直至水溶液完全溶解透明）。記錄所用水的總重量，計算化料溶解所需用水的稀釋倍數(shù)：

稀釋倍數(shù)＝水的總重量 (g) ÷ 增白劑重量 (g)。

1.2.3 含增白劑的洗衣液樣品配制

先將不同的增白劑按其實際E1/1值換算成相同的測試用E（1/1）值，即在同等增白劑活性物含量（熒光當(dāng)量濃度）[4]下，比較其對織物的增白效果。然后，再根據(jù)增白劑的加量（洗滌劑重量的百分比），等量添加至洗衣液中，混合溶解配制成后續(xù)洗滌實驗用測試樣品。

增白劑加量（w/w）為0%、0.2%、0.6%和1.0%（同等E值下）。液體增白劑Heliya?FBM-EL High Conc.和BLF-EL High Conc.可直接溶于洗衣液，室溫攪拌混合均勻即可。樣品存放數(shù)天后觀察，發(fā)現(xiàn)除洗衣液的顏色隨增白劑的用量增加而略顯淡黃色之外，其他外觀均無變化（無沉淀渾濁，呈清澈透明狀液體）。而粉體增白劑Heliya?FBM、BLF、CBS應(yīng)用于洗衣液中則需要不同程度地加熱攪拌溶解后，才能配制成透明的測試樣品。

1.2.4 織物洗滌增白實驗

將上述幾個含不同增白劑的洗衣液樣品，用去離子水和硬水（水硬度250ppm，鈣離子∶鎂離子＝3∶2）分別配制成3g/L的洗滌溶液，以棉布∶洗滌液＝1∶15的浴比，在下列條件下進(jìn)行洗滌：

洗滌溫度30℃，洗滌時間10min，漂洗時間5min，洗滌次數(shù)3次，洗滌織物為斜紋純棉漂白機(jī)織布（織物密度：125g/m2）。洗后布樣經(jīng)烘干平整后，用白度儀測其白度值（Wg），每塊布樣取3個不同的區(qū)域，每個區(qū)域測3次，最后取其算術(shù)平均值，并計算出白度提升值：

白度提升值△Wg＝洗前Wg—洗后Wg。

2. 結(jié)果與討論

2.1 液體增白劑溶解/稀釋性能

室溫下，分別測定液體增白劑Heliya?FBM-EL High Conc.和BLF-EL High Conc.在去離子水和自來水中的溶解度，發(fā)現(xiàn)其實測值均可達(dá)到45g/100g水以上，硬水離子對其影響很小。因此，這兩種液體增白劑均能很容易地配入有大量水劑存在的洗衣液中，對硬水離子不敏感，適宜作為各種類型洗衣液的生產(chǎn)用水（尤其是無磷或濃縮洗衣液）。由于其溶解度高達(dá)40～50%，確保了此類增白劑具有很好的水混溶性。

室溫測定化料溶解液體增白劑Heliya?FBM-EL High Conc.和BLFEL High Conc.的稀釋倍數(shù)，實測值為1.8～1.9倍（去離子水）和1.9～2.0倍（自來水）。這對洗滌劑制造商而言具有重要的實際指導(dǎo)意義。有效的稀釋倍數(shù)有助于生產(chǎn)商根據(jù)實際情況靈活掌握增白劑的稀釋程度，方便其化料溶解和生產(chǎn)應(yīng)用。

2.2 增白劑洗滌增白性能比較

2.2.1 液體增白劑與粉體增白劑的比較

2.2.1.1 對應(yīng)液體增白劑與粉體增白劑的比較

將液體增白劑Heliya?FBM-EL High Conc.與粉體增白劑Heliya?FBM在相同E值下按不同重量百分比加量，分別配入開米滌王濃縮洗衣液中，進(jìn)行洗滌增白實驗，實驗數(shù)據(jù)見表1。同理，Heliya?BLF-EL High Conc.與粉體增白劑Heliya?BLF在開米滌濃縮洗衣液中的洗滌增白性能數(shù)據(jù)見表2（同等E值下）。兩者相應(yīng)的洗滌增白效果如圖1、圖2所示。

從這些圖表中可看出，合麗亞的這兩種液體增白劑在洗衣液中的洗滌增白效果與其對應(yīng)型號的粉體增白劑的效果相當(dāng)，且白度提升值隨著洗滌次數(shù)的增加而同步增加。但是在化料溶解和操作使用上，液體增白劑遠(yuǎn)比粉體增白劑來得方便，不需加熱即可直接配入洗衣液中與水混溶，更有利于生產(chǎn)應(yīng)用，操作簡單。

圖1 對應(yīng)液體粉體增白劑在洗衣液中的增白效果（Heliya?FBM-EL High h.c.與Heliya?FBM）

圖2 對應(yīng)液體粉體增白劑在洗衣液中的洗滌效果（Heliya?BLF-EL High h.c.與Heliya?BLF）

表1 對應(yīng)液體粉體增白劑性能比較的白度提升值△Wg及色光值Tw數(shù)據(jù)1

2.2.1.2 不同液體增白劑與粉體增白劑的比較

洗滌劑為開米滌王濃縮洗衣液，將液體增白劑Heliya?FBM-EL High Conc.與粉體增白劑Heliya?CBS在相同E值下，分別用去離子水和硬水（250ppm）進(jìn)行洗滌增白性能比較。實驗數(shù)據(jù)見表3。圖3和圖4的性能效果圖顯示：同等E值下，液體增白劑Heliya?FBM-EL High Conc.的洗滌增白性能比粉體增白劑Heliya?CBS的增白性能要好。隨著增白劑用量和洗滌次數(shù)的增加，這種效果更明顯。

這是由于，兩者化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同決定了其性能上的差異。二苯乙烯聯(lián)苯型的CBS增白劑對棉織物的親和力較低，其對織物的增白效果不及對棉織物親和力較高的二氨基二苯乙烯三嗪類增白劑。同時，二苯乙烯聯(lián)苯結(jié)構(gòu)中的磺酸鈉基團(tuán)在遇硬水離子時會與鈣鎂離子結(jié)合而變綠，洗滌后的漂洗硬水會使織物白度大幅下降。在無磷液洗中，由于高分子助洗劑對鈣鎂離子的結(jié)合速度較慢，而CBS與鈣鎂離子的結(jié)合速度及溶度積都與前者相當(dāng)，會參與離子交換反應(yīng)的競爭，使得CBS不耐硬水的致命弱點(diǎn)更加突出。

表2 對應(yīng)液體粉體增白劑性能比較的白度提升值△Wg及色光值Tw數(shù)據(jù)2

表3 不同液體粉體增白劑性能比較的洗滌實驗數(shù)據(jù)（白度提升值△Wg）

圖3 不同液體粉體增白劑的洗滌增白效果（去離子水）

圖4 不同液體粉體增白劑的洗滌增白效果（250ppm硬水）

此外，在非離子表面活性劑含量較高的濃縮洗衣液配方中，CBS的增白性能也會因其結(jié)構(gòu)上的缺陷而顯著降低。在此類體系中，CBS會導(dǎo)致乳化性能低的非離子表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，且容易產(chǎn)生聚集，使得CBS的增白效果反而降低，被洗織物的色澤變灰暗。

液體增白劑Heliya?FBM-EL High Conc.則無此類化學(xué)結(jié)構(gòu)上的缺陷。它對棉織物的親和力高，織物增白效果好，且耐硬水，在非離子表面活性劑含量高的體系中不會發(fā)生聚集，因而更適宜無磷、濃縮型洗衣液或者水硬度較高的山區(qū)及北方大部分地區(qū)使用的洗衣液。

2.2.2 兩種液體增白劑之間的比較

在相同實驗條件下，將兩種不同的液體增白劑Heliya?FBM-EL High Conc.與Heliya?BLF-EL High Conc.進(jìn)行洗滌增白性能的比較。表4及圖5的實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果表明：在藍(lán)月亮手洗專用洗衣液中加入不同重量比加量的這兩種液體增白劑，均能顯著提高洗滌增白性能。

表4 兩種不同液體增白劑性能比較的白度提升值△Wg及色光值Tw數(shù)據(jù)

圖5 兩種不同液體增白劑在洗衣液中的洗滌效果（Heliya?FBM-EL h.c.與BLF-EL h.c.）

隨著增白劑用量及洗滌循環(huán)次數(shù)的增加，白度提升值△Wg增加；同等重量比加量及每次循環(huán)洗滌的情況下，液洗劑專用超濃縮的液體增白劑FBM-EL High Conc.對棉織物的增白效果均明顯好于強(qiáng)效多功能超濃縮液體增白劑BLF-EL High Conc.；在用量較高的情況下比較相鄰兩點(diǎn)加量的增白效果，較低用量的FBM-EL h.c.與較高用量的BLF-EL h.c.基本相當(dāng)，即0.4%FBM-EL h.c.＝0.6%BLF-EL h.c.，0.6%FBM-EL h.c.＝1.0%BLF-EL h.c.。這表明，前者的優(yōu)勢更明顯。

3. 兩種液體增白劑的性能和應(yīng)用

3.1 顯著特性

液體洗滌劑專用超濃縮液體增白劑Heliya?FBM-EL High Conc.與強(qiáng)效多功能超濃縮液體增白劑BLF-EL High Conc.均為高濃縮環(huán)保型液體產(chǎn)品，使用非常方便，可直接配入液體洗滌劑中，或先用水稀釋配成42%以下的儲備液使用，低溫溶解性能好，無需加熱化料溶解，即可與冷水混溶，降低生產(chǎn)能耗。它們都具有優(yōu)良的貯存穩(wěn)定性和耐硬水離子性，使用過程中對硬水離子和金屬離子均不敏感，直接配制的各種類型液體洗滌劑性能穩(wěn)定，獲得透明且不泛熒光的液洗劑產(chǎn)品外觀。此外，這兩種增白劑對棉織物等纖維素纖維的親和力高，較低成本即可顯著提高被洗織物的白度，有效提高洗滌劑的去污力值，織物洗后均勻增白（無花斑），性價比高于CBS增白劑。

強(qiáng)效多功能的BLF-EL High Conc.除可用于洗衣液之外，還可應(yīng)用于洗衣粉。它具有很好的粉體及織物雙效增白功能，其粉體增白和織物增白效果明顯優(yōu)于#31、#33增白劑，比傳統(tǒng)的增白劑如#31、#33及CBS等具有更高的成本效率。

3.2 產(chǎn)品應(yīng)用

Heliya?FBM-EL High Conc.適用于所有類型的衣料用液體洗滌劑，如輕垢/重垢液洗、結(jié)構(gòu)型/無構(gòu)型液洗以及非水溶型液洗等多種液體洗滌劑。它可在生產(chǎn)工藝的任何環(huán)節(jié)配入，建議在中速攪拌下逐步加入水中，配成5～42%的水溶液作為儲備液（最好現(xiàn)配現(xiàn)用，勿放置過夜），然后再計量加入液體洗滌劑中。也可以直接將其與非離子表面活性劑混合后加入液洗劑中。建議用量為0.2～1.0%，適合的洗滌溫度為10～75℃，可與洗滌劑中常用的其他增白劑配合使用。

Heliya?BLF-EL High Conc.能夠在各種衣料用洗滌劑中使用，如粉狀、膏狀、輕垢/重垢液洗、條狀洗滌劑以及肥皂等，可在洗滌劑生產(chǎn)工藝的任何環(huán)節(jié)中加入。在噴霧干燥、無塔成型、附聚成型及干混等洗衣粉制造工藝中加入，都可以得到顯著的粉體增白效果。在液體洗滌劑中的使用與上述Heliya?FBM-EL High Conc.的加入方法相同。其建議用量：普通洗衣粉為0.05～0.35%，濃縮洗衣粉為0.15～0.60%，液體洗滌劑為0.10～0.50%。該產(chǎn)品適合10～80℃的洗滌溫度，可與其他類型的洗滌劑用增白劑復(fù)配使用。

4. 結(jié)論

超濃縮環(huán)保型液體增白劑Heliya?FBM-EL High Conc.和 Heliya?BLF-EL High Conc.的溶解度高，低溫溶解性能優(yōu)異，無需加熱化料即可與冷水高比例地混溶，方便配入各種洗衣液中，獲得透明且不泛熒光的產(chǎn)品外觀，具有節(jié)能環(huán)保、降低生產(chǎn)成本等優(yōu)點(diǎn)。

與CBS增白劑相比，這兩種液體增白劑均具有更好的貯存穩(wěn)定性、耐硬水離子性和對纖維素織物的親和性，織物洗滌增白效果好，增白更均勻，色澤更明亮。在同等E值下，將FBM-EL High Conc.應(yīng)用于洗衣液中，對織物的增白效果好于CBS增白劑，性價比更具優(yōu)勢。

同等使用條件下，Heliya?FBMEL High Conc.更適合應(yīng)用于無構(gòu)型、無磷、濃縮洗衣液，是洗衣液理想的專用增白劑。而Heliya?BLF-EL High Conc.則既可用于洗衣液，也可用于洗衣粉，具有多功能的特性，其粉體和織物增白效果明顯優(yōu)于#33增白劑。

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