復(fù)合皂與合成皂的性能、化學(xué)性質(zhì)和配方(二)

復(fù)合皂與合成皂的性能、化學(xué)性質(zhì)和配方(二)

（上接第6期第88頁）

6 清潔效率

對各種肥皂清潔效果的評估結(jié)果顯示，烷基硫酸鹽/磺酸琥珀酸酯混合物的去污力比?；劝彼猁}和三乙醇胺皂混合物的要高，具體見圖7（Weber,1987）。該實驗沒有對?；u乙基磺酸鹽進行測試（Weber,1987）。去污力測試是在標(biāo)準條件下通過皮膚清潔儀清洗前臂上的人工污漬進行的（Molls & Schrader,1984）。

另外一個推薦的評估方法是，用油脂基的軟膏模擬污漬，涂于手背上，然后在旋轉(zhuǎn)的肥皂溶液中清洗5min。通過對比皮脂儀洗前和洗后的讀數(shù)來評估各種肥皂的去污效果（Wolf &Friedman,1996）。比較的結(jié)果如圖7所示，烷基硫酸鹽皂跟主流的羥乙基磺酸鹽皂品牌產(chǎn)品相比，清潔能力為81%對75%；而水的清潔能力是30%。P&G專利和未出版的/已商業(yè)出版的文獻中（New York times,2001;Unilever,2002）提及的沉淀情況分析也是評估沖洗或清潔效率的方法之一。

人們發(fā)現(xiàn)，與SCI相比，AGS可以沖洗得更干凈，沉淀較少，然而鈉皂的清潔效率較差（Procter &Gamble,2000,2001,2003）。這個數(shù)據(jù)再次印證， 與AGS鈉鹽相比， AGS鎂鹽和鈣鹽溶解性更高，因而抗硬水能力也更高；這也導(dǎo)致了AGS沖洗得更干凈、沉淀更少。幾種表面活性劑的沖洗效率和殘留情況如圖8所示（Procter & Gamble,2000,2001,2003）。

圖7 兩種不同清潔產(chǎn)品與水的皮膚清潔效率比較（Wolf& Friedman, 1996）

圖8 不同表面活性劑的沖洗效率和沉淀情況

7 泡沫

各種表面活性劑和合成洗滌劑成品的泡沫性質(zhì)可通過不同的方法來檢測，本章節(jié)不再對檢測方法進行贅述。一個通用可靠的測試泡沫量和高度的方法是機械倒置試驗。在硬水（320mg/kgCaCO3）中檢測發(fā)現(xiàn)烷基硫酸鹽和磺酸琥珀酸酯較羥乙基磺酸鹽為主的合成洗滌劑、復(fù)合皂和普通皂有較高的泡沫表現(xiàn)（Friedman & Wolf,1996）(圖9)。然而，這個試驗并沒有給出泡沫質(zhì)量的信息，僅僅是大泡泡量多于濃密的奶油狀泡沫，后者更適合用于保濕配方。所以，與大泡泡的泡沫相比，消費者觀念中更喜歡濃密的奶油狀泡沫，認為這類產(chǎn)品護理效果更好。甚至經(jīng)典的ROSS-MILES方法（Ross &Miles，1953）在現(xiàn)行的專利中仍被使用（Massars et al.,1995），比如，C12乳清蛋白酰胺的初始泡沫高度為153mm，10min后塌落至5mm，C14乳清蛋白酰胺初始高度145mm，10min后穩(wěn)定地保持在140mm。很明顯，泡沫穩(wěn)定性測試的敏感度跟疏水碳鏈長度有關(guān)。

專家打分試驗很少使用（Gattir & Matthaei，1975），特別是對于評價起泡速度、泡沫質(zhì)量和沖洗時的泡沫感覺。泡沫量的測定是通過用手套在設(shè)定溫度的水流中翻轉(zhuǎn)肥皂10次，累加計算所產(chǎn)生的泡沫（Massars et al.,1995）。一些使用GERMAN DIN 5390方法的試驗報告指出，乙氧基化異硬脂酸單甘油酯加入到合成洗滌劑溶液后，泡沫高度從500mm降低至150mm（Hollstein & Spitz，1982）。作為潤膚或增塑成分而添加的疏水性添加劑將大幅降低泡沫。

為了增強主表面活性劑的起泡速度、泡沫穩(wěn)定性或冷水性能等泡沫特性，可以采用一些泡沫增強劑。十二烷基苯基磺酸鹽、月桂基硫酸鈉、烷醇酰胺，甚至中和的脂肪酸都可作此用途?？茖幒唾惐瓤俗罱瞥龆嗑燮咸烟擒眨ˋPG)，作為泡沫增強劑，特別用于肥皂配方，加入量1.2%-1.5%。兩家公司都建議用在合成皂和復(fù)合皂配方?？茖幹赋觯c不含APG的原始皂基相比，含有8%-9%的APG的SCI-皂復(fù)合物（比例50:8至70:8，以100%活性物計）顯示出良好的加工性能和泡沫性能；該公司也推薦將15%的APG作為輔助表面活性劑用于含40%的DSLSS的合成皂中，配方另外有15%的石蠟作為脂質(zhì)層強化劑。

圖9 泡沫性能

8 增塑劑和粘合劑

為了獲得良好的加工和使用性，配方中需要加入增塑劑和粘合劑來進行穩(wěn)定。增塑劑的加入能促使合成皂較好地出條和打印。增塑劑可在加工溫度下降低物料粘度，在壓力下迫使皂體流動。

粘合劑可以防止產(chǎn)品因本身張力引起的物料分離，提供粘合和防止固體產(chǎn)品的開裂行為。天然肥皂除了清潔的角色以外，本身就是一個典型的增塑劑，故無塑性問題。增塑劑和粘合劑極大地影響了肥皂的泡沫、糊爛和磨損特性。通常增塑劑和粘合劑一起使用，一種材料至少可以扮演兩個角色。它們能吸收一些或者所有合成皂內(nèi)的游離水，結(jié)合各種成分，增塑物料同時作為潤膚劑。通常最常用的增塑劑是長鏈脂肪醇（高于C16）、多元醇的酯類（甘油單硬脂酸酯、山梨醇硬脂酸酯、甘油單-雙硬脂酸酯）、聚乙二醇、硬脂酸鈉、硬脂酸、聚氧乙烯聚脂肪酸、氫化蓖麻油、石蠟、脂肪烷基酮，和氫化三甘油酯及脂肪醇或者脂肪酸的組合物（Hollstein & Spitz, 1982; Friedman & Wolf,1996）。

在表7中提到（Beerse et al.,1995），增塑劑用量至少為20%，主要由脂肪酸和石蠟組成，常溫下是固體，但是在出條溫度35-45℃時是可塑的。在同一個專利里，粘合劑本身是液體的，從水、聚多元醇和香料中選取。它們在肥皂內(nèi)的添加量理論上是3%-20%的水和0-15%的聚多元醇（Beerse et al.,1995）。

增塑劑和粘合劑具有較高的熔點和分子量。粘合行為似乎是通過簡單地提高物料的熔點而產(chǎn)生的。一些組分如膠和樹脂膠，也充當(dāng)了粘合劑的作用。

一些專利（Fair & Farrell,1995）將粘合劑描述為結(jié)構(gòu)體，特別是對于烷基聚乙二醇（25%-60%)。最近的專利（Kacher et al., 1993abc）將特定粘合定義為硬晶相骨架結(jié)構(gòu)的形成，包括細長晶體的互鎖、三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的打開等。這里提到的晶體包含5%-50%（Kacher et al., 1993ac）或者10%-50%的脂肪酸，其中20%-65%是中和了的，除此以外是15%-65%（Kacher et al., 1993c）或者20%-65%（Kacher et al., 1993ab）的陰離子和/或非離子肥皂固化助劑，包括15%-55%（Kacher et al., 1993b）或者15%-40%（Kacher et al., 1993ac）的水分。這一發(fā)明的神奇一面是在軟性疏水性物質(zhì)（包括礦脂、液體石蠟、石蠟、和大多數(shù)天然和合成蠟）、非離子溶劑/助溶劑（丙二醇、甘油等）和陰離子表面活性劑這些導(dǎo)致肥皂變軟的物質(zhì)存在的情況下，保證了肥皂的硬度和低磨損度。這是由于互鎖的網(wǎng)狀晶體骨架所包含的大量空隙區(qū)域被軟性的或者液體的水相充滿，徹底地改變了膠體結(jié)構(gòu)，最終影響到普通肥皂的性質(zhì)。這種幾乎完美的肥皂僅有一個缺點，就是在常規(guī)條件下無法擠壓，其制備是向肥皂模具中傾倒熔化了的混合物（Kacher et al., 1993ab）或者使用冷凍工藝在刮壁熱交換器中使之冷卻成半固體，然后擠壓出來，放在移動傳送帶上冷卻和結(jié)晶（Kacher et al., 1993c）。值得一提的是，多個專利（Moran,et al., 1993; Constantine, 1989）建議固體香波配方在模具中進行加工，這些配方都使用了烷基硫酸鹽。

9 澆注透明/半透明合成皂/復(fù)合皂

合成皂/復(fù)合皂市場的最終挑戰(zhàn)是生產(chǎn)中性擠壓透明/半透明皂。從技術(shù)上而言，這個目標(biāo)并沒有達到，但是同時澆注（又稱傾注、模制）的透明皂市場在不斷地增長。除了純凈概念和美學(xué)上的訴求，該目標(biāo)提供了一個生產(chǎn)對皮膚更溫和的配方產(chǎn)品的途徑。普通擠壓技術(shù)對添加劑有限量要求。這一限制可以采用澆注技術(shù)解決，同時可以最大限度降低粘度和糊爛度。晶體網(wǎng)狀架構(gòu)的形成（Kacher et al., 1993abc），為含有SLS、SLES、SCI、CAB（椰油酰胺丙基甜菜堿）、脂肪酸、石蠟和硅油的澆注透明復(fù)合皂提供了所需的硬度和低磨損度（Whalley，2000）。

市場上的復(fù)合皂皂基是由不同的供應(yīng)商提供的，比如Stephenson、Galaxy、Tensachem和Unichema。Crystal ST是Stephenson熱澆注皂基，含有硬脂酸鈉/硬脂酸、月桂酸鈉/月桂酸，和SLS/SLES表面活性劑混合物，其他還有甘油/丙二醇/山梨醇（Stephenson，2003）。用于透明復(fù)合香皂的GALAXY SN-900系列含有25%-40%的皂基、25%-35%的乙二醇、10%-15%的陰離子表面活性劑（SLES)和兩性表面活性劑（CAB)、10%-15%的糖和10%-15%的水分（Galaxy Surfactants，2003）。近期的一個專利（Jaworski & Park，2002）聲稱一種使用合成洗滌劑成分和皂基的透明皂能達到先前無法做到的良好透明度、純凈度以及溫和度。其組分如下：40%-45%的表面活性劑（其中15%-35%是SLES類型）；10%-30%的多羥基醇（如聚乙二醇、甘油、山梨醇或者PEG）；15%-30%的皂基；5%-20%的烷醇酰胺作為泡沫增強劑。較適宜的pH是9.6，至少不要低于8.0（由于會降低純凈度和硬度）。令人驚奇的是，經(jīng)過檢測，盡管該產(chǎn)品pH相對較高，但其溫和度與Dove相當(dāng)（Frosch &Kligman, 1979; Jaworski & Park, 2002）。

配方中添加壬苯醇醚-10-羧酸和C12-15烷基苯酸鹽的透明和半透明復(fù)合皂已經(jīng)被商業(yè)化推廣(Finetex & Novakovic, 1989)。過去幾年中，以肌氨酸（Hampshire,1994）和?；劝彼幔ㄉ踔劣谟型该魍庥^的）（Ajinomoto,1994）為基礎(chǔ)的清潔皂也已經(jīng)商業(yè)化生產(chǎn)，盡管所采用的工業(yè)熱澆注生產(chǎn)效率低下。一種由韓國-日本合資生產(chǎn)的漂亮的圓形酰基谷氨酸復(fù)合皂已經(jīng)投產(chǎn)并銷往海外（Ajinomoto,1994）。這是一種被稱為Amino Crystal（氨基酸晶體）的凝膠皂，強調(diào)以氨基酸表面活性劑——三乙醇胺椰油谷氨酸鹽為主；其他添加劑是十二烷基葡萄糖苷、水解膠原蛋白、甘草酸二鉀、甘油、尿素、異丙醇。有兩點比較顯著：pH約為6（對于全透明的合成皂是很少見的），價格較低。

10 改進性能和外觀的添加劑

一個可預(yù)見的合成皂的缺點是它在水中的溶解性和糊爛，也就是肥皂的耐用問題。這個棘手又不經(jīng)濟的性質(zhì)是由一些表面活性劑的高溶解度和不恰當(dāng)?shù)呐浞綄?dǎo)致的。在特定配方下，那些糊狀物質(zhì)并不會因為糊狀層水分的減少而重新變回固態(tài)。配方中水分含量高將會使所希望得到的可控的凈相（也就是G相或者薄層相）轉(zhuǎn)化成粘滯的果凍狀的中間相。對烷基硫酸鹽合成皂而言，一個主要的解決方式是使用鉀鹽，從而降低糊爛度，獲得較為經(jīng)濟的皂基。

其他降低溶解度的添加劑是無機鹽，比如硫酸鈉和氯化鈉。一個最近的專利工藝生產(chǎn)復(fù)合皂使用了0.5%-10%的輔助溫和表面活性劑（Aronsom et al., 2001）；并使用質(zhì)子酸鹽（PAS）會同脂肪酸皂、游離脂肪酸和聚乙二醇來保護皮膚。所謂質(zhì)子酸就是一種能產(chǎn)生質(zhì)子的酸，比如布朗斯臺德酸。從無機和有機酸中選擇質(zhì)子酸鹽，這比無機氯化鈉/硫酸鈉和有機乳酸鈉/檸檬酸鈉要好。需要強調(diào)的是，比例FFA:PAS 為0.5∶1至3∶1（Aronsom et al., 2001）。

三價鋁可有效降低磺酸琥珀酸鹽配方的水溶解性（Hollstein & Spitz,1982）。加入硬脂酸鋅和聚氧乙烯山梨醇酯可以提供增滑性（Milwidsky,1985; Hollstein & Spitz, 1982）。理想的增滑劑是高分子量的聚氧乙烯（PEG 14M）（Aronsom et al.,2001）。羥乙基磺酸鈉被用于該類配方來降低磨損度（Tokosh & Cahn,1979）。

肥皂的外觀（水分保持和/或防開裂）助劑要從一長串清單中的水溶性有機物、鹽、灰土和蠟（最好石蠟）來選擇，以賦予肥皂溫和性、可塑性、堅固度、可加工性、光澤感和順滑感（Kacher et al.,1993abc）?？咕鷦┤缛忍减Ｌ姹桨泛腿壬怯糜诔艉涂咕阍淼暮迷?，盡管最近有人質(zhì)疑其應(yīng)用。

11 填充劑

填充劑被定義成廉價的用于降低肥皂成本的組分。在合成皂中填充劑并不是沒有任何作用的原料，它具有改善內(nèi)部結(jié)構(gòu)和增加肥皂強度的功能。填充劑也被叫做輔助的粘合劑。最有名的是糊精、淀粉和改性淀粉（降解、乙氧基）。

碳酸鈣粉也被用作填充劑來抵抗糊爛，而硼砂可以降低密度并減低磨損度。這些填充劑的缺點是粗糙的表面結(jié)構(gòu)、損失平滑感和喪失總體感觀吸引度。因此，添加不得超過一定的量。最近，Luzenac（Luzenac, 2002）創(chuàng)造性地發(fā)明了新的碳酸鈣用于肥皂和合成皂。

由Hollstein 和Spitz（1982）整理的填充劑清單中提及了硫酸鈉、磷酸氫鈣、磷酸氫鎂、磷酸二氫鈉、糊精、甘露醇。最新的清單中將包括碳酸鈣和高嶺土（1%-40%）、硅酸鋁粘土或者其他粘土、幾乎所有現(xiàn)存的陽離子和陰離子鹽和鹽的水合物（1%-40%）（Kacher et al., 1993abc）。與玉米淀粉相比，人們有時更愿意用小麥粉，因為后者可以降低?；u乙基磺酸鹽皂的磨損，其用量在25%-65%（O’Roark, 1966）。

（未完待續(xù)……）

（上海制皂有限公司張育新譯，劉偉毅校）