亞氨基二琥珀酸四鈉鹽在皂基洗衣粉中的研究與應(yīng)用

郭俊華

（山東潔能集團(tuán)有限公司，山東樂陵，253600）

亞氨基二琥珀酸四鈉鹽在皂基洗衣粉中的研究與應(yīng)用

郭俊華

（山東潔能集團(tuán)有限公司，山東樂陵，253600）

以國標(biāo)洗衣粉配方為基礎(chǔ)，添加椰油酸鉀皂原料配制成皂基洗衣粉，采用亞氨基二琥珀酸四鈉鹽為環(huán)保螯合助劑，改變了洗滌產(chǎn)品的性質(zhì)，增強了去污力、易漂性，降低了產(chǎn)品的刺激性，通過分析測試，實驗樣品粉體成型好，并且提高了產(chǎn)品在低溫冷水中的溶解性和去污能力，說明亞氨基二琥珀酸四鈉鹽作為皂基洗衣粉的洗滌助劑配伍效果良好，符合當(dāng)前國家倡導(dǎo)的低碳安全、綠色環(huán)保的宗旨。

亞氨基二琥珀酸四鈉鹽；皂基洗衣粉；洗滌助劑；去污力；分析測試

近幾年，含磷洗衣粉所帶來的水質(zhì)富營養(yǎng)問題日益被人們所關(guān)注，很多人將目光投向無磷洗衣粉。然而無磷洗衣粉的去污力，一直是產(chǎn)品得到更廣泛認(rèn)同的瓶頸。換言之，沒有了三聚磷酸鈉，我們怎么解決硬水軟化兼助洗的問題呢，現(xiàn)階段無磷洗衣粉、洗衣皂粉產(chǎn)品配方中加入大量的4A沸石來吸附水中的鈣鎂離子，雖然這種添加方式在成本上較為經(jīng)濟(jì)，但去污力卻大大下降，更為嚴(yán)重的是，4A沸石是一種不溶于水的白色粉末狀物質(zhì)，當(dāng)洗衣用水排放到天然水域中，又會造成另一種形式的白色污染，因此，在荷蘭、比利時等先進(jìn)國家在洗衣粉中添加4A沸石已被禁止使用，目的是為了達(dá)到名副其實的“無磷——無污染”規(guī)定，所以4A沸石不符合今后社會環(huán)境發(fā)展的要求。

通過市場分析以及以后的發(fā)展趨勢，還是把目光聚焦在開發(fā)綠色、環(huán)保的洗滌劑產(chǎn)品上。為此本文以綠色環(huán)保、安全健康的發(fā)展方向為宗旨，選用低碳環(huán)保的優(yōu)質(zhì)原料來提高產(chǎn)品的科技含量，只要有超前的意識，高質(zhì)量的產(chǎn)品，不同常規(guī)的銷售策劃戰(zhàn)略措施，被不同層次的消費者所接受，完全可以成為企業(yè)發(fā)展市場的新增長點，只有贏得消費者的信賴，才能在異常激烈的市場競爭中獲得生存和發(fā)展空間。

1 實驗

1.1 實驗設(shè)備與原料

AE240型電子天平，梅特勒儀器上海有限公司；電子天平TD-500型，余姚市金諾天平儀器有限公司；V型高效混合機，張家港市開創(chuàng)機械制造有限公司；小鴨2kg迷你單缸洗衣機XPB20，山東小鴨集團(tuán)家電公司。4A沸石市場購買，亞氨基二琥珀酸四鈉鹽（IDS），質(zhì)量分?jǐn)?shù)93.0%，由河北協(xié)同環(huán)?？萍脊煞萦邢薰咎峁┲С帧?/p>

1.2 原料分析研究

（1）亞氨基二琥珀酸四鈉鹽（IDS）是一種新型綠色環(huán)保的堿性絡(luò)合劑，是EDTA、DTPA和NTA等同屬氨基多羧酸類螯合劑的替代產(chǎn)品，具有無磷、無毒、無公害和易生物降解得特性。IDS的陰離子可以和金屬陽離子形成配位幾何結(jié)構(gòu)，對Ca、Mg、Zn及其他過渡金屬離子的螯合力很強，特別是對Cu、Fe、Mn、Ni等重金屬元素的螯合能力超過EDTA等普通螯合劑，同其他螯合分散劑配合使用效果更好，可生物降解，10d內(nèi)可降解70%；28d后降解99%，對環(huán)境無毒性影響，COD約為225 mg O2/g，BOD7大于120 mg O2/g?？胺Q綠色產(chǎn)品，紅外圖譜檢測顯示，特征峰對應(yīng)的官能團(tuán)與其分子結(jié)構(gòu)一致，氧漂穩(wěn)定性能數(shù)據(jù)顯示。亞氨基二琥珀酸具有良好的雙氧水分解抑制能力，耐堿性能數(shù)據(jù)穩(wěn)定，能在堿質(zhì)量濃度為40g/L的條件下使用。在堿性溶液內(nèi)80℃時放置20h后，穩(wěn)定性能良好。

IDS螯合肥穩(wěn)定性和利用率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于檸檬酸、氨基酸、腐植酸類低檔絡(luò)合肥，是作物生長補充中微量元素最有效的途徑，使用安全，可提高作物生理機能和產(chǎn)量，是提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量，改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的最理想選擇，有利于生態(tài)環(huán)境。

（2）4A沸石是一種化學(xué)物質(zhì)，分子式為Na12Al12Si12O48·27H2O，白色固體顆粒，呈網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)含均勻小孔，孔徑0.42nm，比表面積約為600m2/R，不溶于水和有機溶劑，對鈣離子有交換能力，一般理論數(shù)值為290～320mgCaCO3/g，與鈣離子的交換速度較快，但同鎂離子交換反應(yīng)比較慢。它們的交換作用與沸石粒度、交換溫度、溶液的pH值等因素有關(guān)，溶液的pH值在9～11時，對鈣離子的交換能力最強。而對鎂離子的結(jié)合則很微弱，因此它達(dá)不到軟化水的效果，4A沸石的pH值為中性，因此應(yīng)在洗衣粉中添加一定的堿才能滿足洗衣粉所需的堿性。另外4A沸石不但不溶于水，而且易與污物結(jié)合生成殼狀水不溶物（即鈣沉積），造成衣物的二次污染、漂洗困難，每年洗滌劑行業(yè)所消耗排放掉的4A沸石，會在不同的地表面形成新的堆積物，這樣對環(huán)境、生態(tài)也將是一個負(fù)擔(dān)，必須選用一種環(huán)保、安全的螯合劑來保護(hù)我們生活的家園。

2 結(jié)果與討論

2.1 螯合能力的分析比對

在眾多的清洗應(yīng)用中，如何清洗碳酸鈣垢是主要的挑戰(zhàn)之一，為了溶解這些鈣垢，必須將碳酸鈣形成的反應(yīng)平衡體系推向可溶解的離子方向前進(jìn)，方法有兩種，一種是將碳酸根陰離子不斷移除，另一種是將鈣離子螯合，表1顯示了幾種螯合劑對于碳酸鈣離子的螯合溶解能力。

2.2 螯合能力的測試比對

總之，小學(xué)信息技術(shù)課堂教學(xué)中，教師一定要多鼓勵學(xué)生勤動腦、多動手，通過多種形式的教學(xué)方法，使學(xué)生認(rèn)識到學(xué)習(xí)信息技術(shù)的重要性以及學(xué)習(xí)信息技術(shù)的樂趣。其次加強對學(xué)生實踐探究能力的培養(yǎng)的重視度，提高學(xué)生對所學(xué)知識的實踐應(yīng)用能力，同時對實踐中遇到的問題能夠進(jìn)行有效的探究與分析，實現(xiàn)信息技術(shù)教學(xué)的可持續(xù)發(fā)展。

在相同濃度、時間、環(huán)境下測試比對亞氨基二琥珀酸四鈉鹽和4A沸石螯合速度及能力，發(fā)現(xiàn)亞氨基二琥珀酸四鈉鹽比4A沸石螯合能力高出37mg，助洗效果優(yōu)于4A沸石（表2）。

2.3 皂基洗衣粉實驗樣品及配方研究確認(rèn)

將皂基皂粉應(yīng)用于洗衣粉已有較長歷史，由于皂基和洗衣粉及其表活的溶解性不同，造成產(chǎn)品配伍性不好，出現(xiàn)漂浮物和沉淀不溶物質(zhì)，影響產(chǎn)品的去污質(zhì)量，手感較硬、有沙粒樣感覺，常溫下溶解性較差、去污力一般、沒有具體功能特色、香型一般、沒有完全遮蓋住皂基氣味，且視比重較小、浪費包裝、不符合環(huán)保發(fā)展方向。為進(jìn)一步分析洗衣粉中配入皂基后的性能，我們分別嘗試將適量的椰油脂肪酸鉀皂和普通肥皂皂粉用于洗衣粉中。經(jīng)實驗測試，將皂粉直接替代表面活性劑用于洗衣粉中，洗衣時泡沫會明顯下降，其漂洗性能可以得到改善，而去污力沒有改變提升。而椰油脂肪酸鉀和其洗衣粉中的表活復(fù)配，性能得到了較好的提高和改變，并且去污力得到了增強，易漂洗、使用安全、降低了產(chǎn)品的刺激性，洗衣粉的外觀潔白，粉體成型較好。

椰油酸鉀皂是由天然植物椰子油皂化而成，羧酸鹽類陰離子表面活性劑，具有乳化、分散和消泡性能，優(yōu)越的去污能力，快速起泡。亞氨基二琥珀酸與其復(fù)配后綜合性能優(yōu)異，也有抑制泡沫過多效果，與陰離子、非離子表面活性劑相容性好，有較好的抗低溫凍結(jié)能力，有助于洗衣粉的低溫冷水溶解和去污，應(yīng)用于織物洗滌中，潤濕性能好，高效洗凈。經(jīng)過分析研究，確定配方以國標(biāo)質(zhì)量的洗衣粉為基礎(chǔ)配方，分別添加相同質(zhì)量比例的亞氨基二琥珀酸四鈉鹽和4A沸石，配制成具有皂類功能性特點的皂基洗衣粉，實驗配方進(jìn)行測試比對，去污測試數(shù)據(jù)如表3。

表1 在同等濃度環(huán)境下螯合劑對于碳酸鈣離子的螯合溶解能力測試數(shù)據(jù)

表2 兩種螯合劑在相同環(huán)境溫度下測試的螯合數(shù)值

2.4 洗衣粉實驗樣品去污性能測試

洗滌設(shè)備：立式去污機（Terg-O-Tometer），

洗滌溫度：30℃

攪拌速度：120r/min

水質(zhì)硬度：250mg/kg

洗滌劑濃度：2g/L（國家標(biāo)準(zhǔn)粉），2g/L（樣品洗衣粉）

反射值測量儀：MINOLTA色差儀（Minolta CR-400）

測試污布：每個缸子中放4塊相同的污布（6.5 cm×6.5 cm），3種污布（共12塊）JB01炭黑污布+JB02蛋白污布+JB03皮脂污布，放同一缸子中同時洗滌。所有的實驗重復(fù)兩次，實驗方法與去污率的測定按國家標(biāo)準(zhǔn)，是用白度計在457nm下逐一讀取洗滌前后的白度值，判定洗滌劑在各類污布上的去污值R和去污比值P。

表1、表2數(shù)據(jù)結(jié)果表明，亞氨基二琥珀酸四鈉鹽螯合助劑的使用不僅取代了4A沸石和高分子聚合物，同時也降低了非離子和陰離子的用量，該助劑的去污及性能由表3做了對照說明，按國家標(biāo)準(zhǔn)3塊污布的去污性能測試，均達(dá)到或超過了國家標(biāo)準(zhǔn)去污力，其中J01 亞氨基二琥珀酸四鈉鹽助劑配方比4A沸石配方的去污率提高了4.75%，J02 亞氨基二琥珀酸四鈉鹽助劑配方比4A沸石配方的去污率提高了5.85%，J03亞氨基二琥珀酸四鈉鹽助劑配方比4A沸石配方的去污力提高了2.76%，2#，實驗樣品3塊污布的測試數(shù)據(jù)已經(jīng)超過了1#實驗樣品和國標(biāo)污布的數(shù)據(jù)。上述數(shù)據(jù)說明，亞氨基二琥珀酸四鈉鹽螯合助劑的使用可以提高皂基洗衣粉的產(chǎn)品質(zhì)量和去污能力，其他各項技術(shù)指標(biāo)均符合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

配方中的亞氨基二琥珀酸是一種速溶性高分子物質(zhì)，具有無磷、無毒、無公害和可完全生物降解的特性，是一種國際公認(rèn)的“綠色化學(xué)品”，具有極強的螯合、分散、吸附等作用，改良了含有4A沸石的洗衣粉產(chǎn)品水溶性慢、洗后織物積垢、沉淀硬化的問題，且配伍性極佳。

2.5 實驗樣品中水不溶物質(zhì)沉積模擬洗滌測試

剪裁兩塊質(zhì)地尺寸大小完全相同的兩塊白色棉布（100g），分別采用上述兩種不同螯合助劑配制的試驗樣品10g分別置于兩臺規(guī)格型號相同的小型洗衣機里面，加入完全相同的自來水，按照洗衣的方式方法模擬一次洗滌兩次凈洗，脫水后在環(huán)境完全相同的室內(nèi)空間晾干24h后稱重，采用亞氨基二琥珀酸四鈉鹽作為螯合助劑的洗衣粉樣品洗滌后稱重，白色棉布比先前增加了0.0069g，采用4A沸石作為螯合助劑的洗衣粉樣品洗滌后稱重，白色棉布比先前增加了0.0101g，兩種不同螯合劑的沉積實驗相差0.0032g，說明含有4A沸石的實驗樣品雖然經(jīng)過漂洗凈洗，仍有部分沉積物質(zhì)殘留在織物纖維布料中。

表3 3種污布去污率測試的平均值數(shù)據(jù)

3 結(jié)語

采用環(huán)保螯合助劑亞氨基二琥珀酸四鈉鹽，改變了洗滌產(chǎn)品的性質(zhì)，符合當(dāng)前社會發(fā)展的需求，體現(xiàn)了國家倡導(dǎo)低碳、安全、環(huán)保的宗旨，并且提高了去污能力和產(chǎn)品的綜合質(zhì)量水平。對實驗樣品的測試結(jié)果表明，亞氨基二琥珀酸四鈉鹽作為皂基洗衣粉的洗滌助劑配伍效果良好，可用于今后中高端洗滌產(chǎn)品研制開發(fā)使用。合成洗滌劑及其助劑的發(fā)展史是人類對環(huán)境生態(tài)保護(hù)及自身健康狀況重要性認(rèn)識的歷史。這種認(rèn)識要不斷地深化，為合成洗滌劑無磷助劑的廣泛應(yīng)用創(chuàng)造條件，無磷助劑環(huán)?；内厔莶豢赡孓D(zhuǎn)。因此，把質(zhì)量超群、效益較高的合成洗滌劑無磷助劑產(chǎn)品做優(yōu)做大，將是對國家環(huán)保和人類幸福生活的重要貢獻(xiàn)。

現(xiàn)在營銷管理已經(jīng)進(jìn)入了科學(xué)化時代，企業(yè)掌握科學(xué)的營銷管理手段越來越重要了。僅僅生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品是不夠的，洗滌產(chǎn)品的品質(zhì)結(jié)構(gòu)性質(zhì)要順應(yīng)社會時代的發(fā)展需求，順應(yīng)民意民心，讓品牌在消費者的心目中占據(jù)一定的地位，才能實現(xiàn)經(jīng)營目標(biāo)，才能在異常激烈的市場競爭中獲得生存和發(fā)展的空間。

[1] 吳長彧, 王亞權(quán), 李靜. 綠色螯合劑亞氨基二琥珀酸的合成及螯合性能[J]. 化學(xué)工業(yè)與工程, 2007(2): 121-124.

[2] 陳葉享. 更綠色和持續(xù)性螯合劑GLDA及其應(yīng)用之道[J]. 中國洗滌用品工業(yè),2011(3): 67-70.

[3] 陳錫康. 綠色、低碳濃縮皂基洗衣粉[J]. 中國洗滌用品工業(yè), 2010(4):48-50.

A Research on the Application of Tetrasodium Iminodisuccinate in the Soap Detergent

Guo Junhua

(Shandong Jieneng Group Co., LTD. Leling253600, Shandong, China)

Based on the national standard of washing powder formula, coconut potassium rosinate was added to make soap-base washing powder. The tetrasodium iminodisuccinate was employed as green chelating agent to change the property of cleaning products, improve their detergency and rinse availability and reduce the irritation. The test analysis showed that the experimental sample developed good molding of powder and the solubleness and detergency of the product in low-temperature cold water were improved, suggesting that the tetrasodium iminodisuccinate can produce good effect as the washing agent of soap-base washing powder, which meets the low-carbon, safe, green and environmental friendly principle advocated by our country.

tetrasodium iminodisuccinate; soap - base washing powder; washing agent; detergency; analysis test

TQ649.5

A

1672-2703（2017）06-34-05

郭俊華先生，高級工程師，現(xiàn)任山東潔能集團(tuán)有限公司總工，主要研究方向：日化及洗滌產(chǎn)品的研發(fā)；E-mail：13639488066@163.com。