合成醇AES與天然醇AES對餐具洗滌劑性能的影響

丁建華，夏慶勛

（山東麗波日化股份有限公司，山東 濰坊 261031）

1.前言

AES是陰離子表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉的簡稱，是由2～3EO的脂肪醇聚氧乙烯醚磺化后中和而制得。在我國生產(chǎn)的陰離子表面活性劑中，AES是產(chǎn)量僅次于烷基苯磺酸的第二大類磺化/硫酸化產(chǎn)品[1]。目前，市售的AES大致有兩種:一種是以天然脂肪醇為原料制備的AES，主要原料為椰子油或者棕櫚仁油制備的脂肪醇，其碳鏈分布較寬；另一種為合成脂肪醇乙氧基化制備而成，原料脂肪醇是由石油加工而來，碳鏈分布相對集中[2]?？紤]到增黏性和抗凍性等因素，市售AES一般是天然醇2EO和合成醇3EO的產(chǎn)品[3,4]。

AES是微黃色或無色半透明的膏狀液體，它易溶于水，無毒，具有良好的潤濕、滲透、乳化、分散、增溶和洗滌性能，還具有較好的發(fā)泡能力和一定的耐硬水能力，而且其生物降解性好，對人體無害。因此，AES是制備餐具洗滌劑的最佳表面活性劑原料。AES還可作為良好的活性劑用來配制各種工業(yè)與民用洗滌劑，如洗發(fā)香波、復(fù)合皂、液體皂、硬表面清洗劑等液體清潔劑。另外，它還廣泛用于農(nóng)業(yè)、紡織、石油、采礦、皮革、金屬加工等國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)[5,6]。

受國際原油價(jià)格和棕櫚油、椰子油價(jià)格波動(dòng)的影響，天然脂肪醇和合成脂肪醇生產(chǎn)的AES會(huì)由于價(jià)格波動(dòng)出現(xiàn)一定的價(jià)差。同時(shí)，必須對這兩種AES對于餐具洗滌劑產(chǎn)品性能的影響進(jìn)行評估，才能確認(rèn)其是否可以應(yīng)用在餐洗配方中。本文對市場上銷售的合成醇AES和天然醇AES進(jìn)行了應(yīng)用試驗(yàn)，制備出15%含量活性物的餐具洗滌劑，進(jìn)而研究兩種AES對產(chǎn)品泡沫、黏度和去污力的影響。

2.實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器與試劑

RHLQ-Ⅱ型立式去污測定機(jī)，中國日用化學(xué)研究院；NDJ-1旋轉(zhuǎn)式黏度計(jì)，寧波天平儀器廠；十二烷基苯磺酸，3.8t/h膜式磺化器自產(chǎn)，96%含量；椰油酰胺丙基氧化胺（30%）、脂肪酸二乙醇酰胺（6501，1∶1）、天然醇AES（2EO，70%）、合成醇AES（3EO，70%），均為市售品。

2.2 天然醇AES和合成醇AES對餐具洗滌劑泡沫性能的影響

根據(jù)人們對于洗滌劑的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)，起泡力越強(qiáng)的洗滌劑其去污力也越強(qiáng)[7]。雖然這個(gè)觀點(diǎn)已經(jīng)被理論和實(shí)踐證明是片面的，但是對非專業(yè)人士來說，這個(gè)觀念還是會(huì)影響其對洗滌劑的選擇。而且，手洗餐具洗滌劑國家標(biāo)準(zhǔn)GB9985-2000中也規(guī)定了利用泡沫檢測餐具洗滌劑的去污力的方法。因此，對于手洗餐具洗滌劑而言，發(fā)泡力是一個(gè)比較重要的質(zhì)量控制指標(biāo)。

2.2.1 單獨(dú)使用AES泡沫對比

GB9985-2000對總活性物要求是不小于（≥）15%。在不考慮助劑影響的條件下，分別利用合成醇AES和天然醇AES配制總活性物為15%的實(shí)驗(yàn)室餐具洗滌劑產(chǎn)品，根據(jù)GB/T 13173-2008中“洗滌劑發(fā)泡力的測定:Ross-Miles法”進(jìn)行發(fā)泡力測定。為了更好地測試不同AES對制備的餐具洗滌劑泡沫的影響，分別用150mg/kg硬水配制質(zhì)量濃度0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的實(shí)驗(yàn)室樣品的溶液進(jìn)行發(fā)泡力測試，測試3次，取平均值。測試結(jié)果如圖1所示。

圖1 天然醇AES與合成醇AES的發(fā)泡力

從圖1中可以明顯看出，對于15%的AES溶液，天然醇AES溶液的起泡力要略優(yōu)于合成醇AES溶液。

2.2.2 與十二烷基苯磺酸鈉復(fù)配對泡沫性能的影響

十二烷基苯磺酸用液體氫氧化鈉中和后即得到十二烷基苯磺酸鈉（LAS）。因其具有去污力強(qiáng)、使用方便、價(jià)格便宜、易與AES復(fù)配等優(yōu)點(diǎn)，LAS經(jīng)常與AES復(fù)配，作為主表面活性劑應(yīng)用在手洗餐具洗滌劑中。在不考慮助劑影響的條件下，利用合成醇AES和天然醇AES分別與LAS復(fù)配，配制總活性物為15%的實(shí)驗(yàn)室餐具洗滌劑產(chǎn)品，m（AES）∶m（LAS）=1∶1。用150mg/kg硬水配制質(zhì)量濃度分別為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品的溶液，根據(jù)Ross-Miles法進(jìn)行發(fā)泡力測定，測試3次，取平均值。測試結(jié)果如圖2所示。

圖2 不同AES與LAS復(fù)配樣品的發(fā)泡力

從圖2中可以看出，對于m（AES）∶m（LAS）=1∶1、配制的活性物為15%的實(shí)驗(yàn)室餐具洗滌劑樣品，其發(fā)泡力溶液濃度低于0.5%時(shí)，含有天然醇AES的餐具洗滌劑的泡沫高度優(yōu)于合成醇AES；而濃度為0.5%的發(fā)泡力溶液，含有合成醇AES的餐具洗滌劑，其泡沫高度接近含有天然醇AES的餐具洗滌劑。

2.2.3 與6501復(fù)配泡沫性能對比

6501是表面活性劑脂肪酸二乙醇胺的簡稱。它用于洗滌劑中具有較好的增稠效果和穩(wěn)定泡沫的效果，而價(jià)格往往低于AES，因此常被作為助表面活性劑應(yīng)用于餐具洗滌劑中。利用合成醇AES和天然醇AES分別與6501復(fù)配，配制總活性物為15%的實(shí)驗(yàn)室餐具洗滌劑產(chǎn)品，m（AES）∶m（6501）=13∶2。用150mg/kg硬水配制質(zhì)量濃度分別為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品的溶液，根據(jù)Ross-Miles法進(jìn)行發(fā)泡力測定，測試3次，取平均值。測試結(jié)果如圖3所示。

從圖3中可以看出，對于m（AES）∶m（6501）=13∶2、配制的活性物為15%的實(shí)驗(yàn)室餐具洗滌劑產(chǎn)品溶液，含天然醇AES的餐具洗滌劑泡沫高度要優(yōu)于合成醇AES餐具洗滌劑。

圖3 不同AES與6501復(fù)配樣品的發(fā)泡力

綜上試驗(yàn)結(jié)果，天然醇AES在餐具洗滌劑中的起泡力要優(yōu)于合成醇AES。

2.3 天然醇AES和合成醇AES對餐具洗滌劑黏度的影響

長久以來，消費(fèi)者在購買餐具洗滌劑時(shí)往往以為黏度越大的產(chǎn)品其總活性物的含量也越高。盡管黏度實(shí)際上并不代表產(chǎn)品的活性物含量及其使用性能，國家標(biāo)準(zhǔn)GB9985-2000也未規(guī)定黏度的指標(biāo)，但是消費(fèi)者在使用高黏度的餐具洗滌劑時(shí)更容易控制用量，高黏度也因此成為消費(fèi)者選購產(chǎn)品的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，進(jìn)而成為生產(chǎn)企業(yè)必須考慮的重要指標(biāo)。

2.3.1 單獨(dú)使用AES黏度對比

分別使用合成醇AES和天然醇AES配制15%活性物的實(shí)驗(yàn)室餐具洗滌劑樣品，使用NaCl作為增稠劑進(jìn)行增稠。由于大部分餐具洗滌劑在夏季環(huán)境容易返稀，因此黏度測試在環(huán)境溫度為30℃的條件下進(jìn)行?？疾霳aCl用量分別為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%時(shí)對黏度的影響，黏度測試采用NDJ-1型黏度計(jì)。測試結(jié)果如圖4所示。

圖4 15%AES溶液隨NaCl添加量增大的粘度變化曲線

結(jié)果顯示，在環(huán)境溫度為30℃的條件下，NaCl用量低于2.5%時(shí)，隨著NaCl使用量的增大，餐具洗滌劑的黏度相應(yīng)變大，而且合成醇AES黏度的增長速度要大于天然醇AES。這進(jìn)一步說明，合成醇AES更容易被NaCl增稠。

2.3.2 與LAS復(fù)配黏度性能對比

一般來說，同時(shí)含有LAS和AES的餐具洗滌劑比單獨(dú)使用AES的餐具洗滌劑更容易增稠。采用LAS和AES復(fù)配，制備15%活性物的實(shí)驗(yàn)室餐具洗滌劑樣品，m（LAS）∶m（AES）=1∶1。在環(huán)境溫度為30℃的條件下，考察NaCl用量分別為0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%時(shí)對體系黏度的影響。測試結(jié)果如圖5所示。

圖5 AES與LAS復(fù)配體系隨NaCl添加量增大的粘度變化曲線

從圖4和圖5中可以看出，使用LAS后黏度增稠效果優(yōu)于單獨(dú)使用AES的餐具洗滌劑。對于含有LAS的餐具洗滌劑，在NaCl用量低于1.0%時(shí)，隨著NaCl用量的增大，其黏度相應(yīng)變大。而且，對于含有合成醇AES餐具洗滌劑，其黏度的增長速度要高于含有天然醇AES的餐具洗滌劑。

2.3.3 與6501復(fù)配黏度性能對比

采用AES和6501復(fù)配，制備15%活性物的實(shí)驗(yàn)室餐具洗滌劑樣品，m（AES）∶m（6501）=13∶2。在環(huán)境溫度為30℃的條件下，考察NaCl用量分別為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%時(shí)對黏度的影響，黏度測試采用NDJ-1型黏度計(jì)，測試結(jié)果如圖6所示。

圖6 AES與6501復(fù)配體系隨NaCl添加量增大的粘度變化曲線

從圖6中可以看出，在NaCl用量低于2.5%時(shí)，隨著NaCl用量的增大，黏度也相應(yīng)地變大。同時(shí)，含有合成醇AES餐具洗滌劑，其黏度的增長速度要高于含有天然醇AES的餐具洗滌劑。

2.3.4 與LAS、6501復(fù)配黏度性能對比

從圖4和圖6的效果對比可以看出，6501在體系中具有較好的增稠效果。綜合LAS和6501的增稠效果，采用AES、LAS、6501復(fù)配，制備15%活性物的實(shí)驗(yàn)室餐具洗滌劑樣品，m（AES）∶m（LAS）∶m（6501）=8∶6∶1。在環(huán)境溫度為30℃的條件下，考察NaCl用量分別為0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%時(shí)對黏度的影響。黏度測試采用NDJ-1型黏度計(jì)，測試結(jié)果如圖7所示。

從圖7中可以看出，在NaCl的用量低于1.0%時(shí)，隨著NaCl用量的增大，黏度也會(huì)變大。同時(shí)，含有合成醇AES餐具洗滌劑，其黏度的增長要高于含有天然醇AES的餐具洗滌劑。對比圖5和圖7可以明顯看出，AES、LAS、6501復(fù)配后，采用NaCl增稠效果明顯，優(yōu)于AES、LAS復(fù)配的餐具洗滌劑。而且，在用量相同時(shí)，使用合成醇AES的增稠效果優(yōu)于天然醇AES。

圖7 AES與LAS、6501復(fù)配體系隨增稠劑添加量的粘度變化曲線

2.3.5 與椰油酰胺丙基氧化胺復(fù)配黏度性能對比

隨著椰子油的價(jià)格逐漸走高，國內(nèi)越來越多的廠家轉(zhuǎn)而用棕櫚油、棉籽油或其他油脂生產(chǎn)6501。這樣，不同批次的產(chǎn)品可能會(huì)有不同的品質(zhì)，造成企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。而且，由于生產(chǎn)工藝不成熟，產(chǎn)品中會(huì)殘留部分醇胺，會(huì)給成品引入胺類氣味。因此，國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)開始尋找6501的替代品。椰油酰胺丙基氧化胺是一種刺激性較低的兩性表面活性劑，是已被證明可用來替代6501的有效產(chǎn)品之一。

采用AES和椰油酰胺丙基氧化胺復(fù)配，制備15%活性物的實(shí)驗(yàn)室餐具洗滌劑樣品，m（AES）∶m（椰油酰胺丙基氧化胺）=14.4∶0.6。在環(huán)境溫度為30℃的條件下，考察NaCl用量分別為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%時(shí)對黏度的影響，黏度測試采用NDJ-1型黏度計(jì)，測試結(jié)果如圖8所示。

圖8 AES與氧化胺復(fù)配體系隨增稠劑添加量的粘度變化曲線

從圖8中可以看出，在NaCl用量低于2.5%時(shí)，隨著NaCl用量的增大，體系的黏度也隨之變大。同時(shí)，合成醇AES餐具洗滌劑的黏度增長速度大于天然醇AES餐具洗滌劑。

由上試驗(yàn)可以看出，不管是單獨(dú)使用AES制備餐具洗滌劑，還是AES與LAS、6501、氧化胺復(fù)配制備餐具洗滌劑，在用量相同的情況下，使用NaCl增稠時(shí)，合成醇AES制備的餐具洗滌劑的增稠效果要優(yōu)于天然醇AES制備的餐具洗滌劑。

2.4 天然醇AES和合成醇AES對餐具洗滌劑去污能力的影響

去污力指標(biāo)是評價(jià)餐具洗滌劑質(zhì)量的最關(guān)鍵指標(biāo)。GB9985-2000推薦了兩種測定餐具洗滌劑去污力的方法:泡沫位法和去油率法。其中，泡沫位法通過在盤子上人工涂刷油污，用豬棕油漆刷在一定濃度的餐具洗滌劑溶液里清洗盤子，以溶液中泡沫層消失一半為洗滌終點(diǎn)，最后通過洗盤子的個(gè)數(shù)確定去污力。采用此方法時(shí)，刷盤子的力度、對泡沫消失一半時(shí)終點(diǎn)的判斷等會(huì)受到試驗(yàn)者主觀因素的影響，其結(jié)果并不準(zhǔn)確；去油率法是用RHLQ-Ⅱ型立式去污機(jī)測試涂在玻璃片上的油污在規(guī)定濃度餐具洗滌劑硬水溶液中洗滌后的去除率，此法是GB9985-2000推薦的仲裁方法。由于涂污條件對測試結(jié)果會(huì)有一定影響，此方法在測試時(shí)必須用參比樣進(jìn)行對比，最后評判樣品與參比樣品的去污力高低。

為了對比天然醇AES和合成醇AES制備的餐具洗滌劑的去污力，將合成醇AES制備成15%活性物的餐具洗滌劑樣品，將之代替標(biāo)準(zhǔn)餐具洗滌劑作為參比樣，測試天然醇AES和合成醇AES制備的15%活性物餐具洗滌劑樣品的去油率，進(jìn)而評判兩者的去污力。

分別以天然醇AES和合成醇AES為原料，制備活性物為15%的餐具洗滌劑樣品，在環(huán)境溫度為25℃的條件下按照規(guī)定方法進(jìn)行試驗(yàn)。為了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，每次試驗(yàn)時(shí)每種AES溶液使用12個(gè)載玻片，每組4片，分別記錄結(jié)果，并計(jì)算去油率平均值。結(jié)果如圖9所示。

由圖9可以看出，3次試驗(yàn)中天然醇AES制備的餐具洗滌劑去污力均優(yōu)于合成醇AES制備的餐具洗滌劑。因此，我們判定本試驗(yàn)中使用的天然醇AES的去污力要優(yōu)于合成醇AES。

圖9 不同AES制備餐具洗滌劑去油率對比

3.結(jié)語

通過測試，我們對試驗(yàn)中使用的天然醇AES（2EO）和合成醇AES（3EO）的性能進(jìn)行了對比，用兩者制備的餐具洗滌劑在性能上各有優(yōu)點(diǎn)。市售天然醇AES在起泡性能和去污力性能方面要優(yōu)于合成醇AES，但在NaCl增稠劑用量相同的情況下，合成醇AES制備的餐具洗滌劑的黏度優(yōu)于天然醇AES。

合成醇AES原料完全來源于石油，石油資源供應(yīng)日益緊張導(dǎo)致合成醇AES價(jià)格和供應(yīng)的不確定性。而天然醇來源于棕櫚油、椰子油等天然植物，符合人們追求綠色可再生資源的理念。因此，大批量使用天然醇AES制備餐具洗滌劑將是未來的趨勢。

我們也應(yīng)該看到，天然醇AES因原料產(chǎn)地不一樣，其性能也有差異。進(jìn)一步優(yōu)化天然醇生產(chǎn)AES的生產(chǎn)工藝，降低原料來源不同對產(chǎn)品質(zhì)量的影響，優(yōu)化餐具洗滌劑配方將是未來行業(yè)人員關(guān)注的重點(diǎn)。

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