濃縮洗衣液表面活性劑復配選擇

郭曉丹 劉 保

（1. 廣州市日用化學工業(yè)研究所有限公司，廣東廣州，510660；2. 廣州市浪奇實業(yè)股份有限公司，廣東廣州，510660）

濃縮化是液體洗滌劑的重要發(fā)展方向之一[1-2]。普通洗衣液活性物要求≥15%，濃縮型洗衣液活性物要求≥25%，根據(jù)相關文獻數(shù)據(jù)[3]，洗衣液濃縮在45%～60%很容易出現(xiàn)凝膠現(xiàn)象，給配方師帶來研究煩惱。本課題旨在研究在活性物45%（三倍濃縮）的濃縮洗衣液中，常用表面活性劑的選擇及復配，滿足去污力、泡沫以及外觀無凝膠現(xiàn)象，澄清透明流動性液體性能的配比。

凝膠，指的是外界條件如溫度、外力、電解質或化學反應等的變化使體系由溶液或溶膠轉變?yōu)橐环N特殊的半固體狀態(tài)。分散相介質點互相連接，在整個體系內形成結構，液體包在其中，隨著凝膠的性能變化，體系不僅失去流動性，而且顯示出固體的力學性質，如具有一定的彈性、強度、屈服值等。此外，凝膠和真正的固體又不完全一樣，它由固液兩相組成，屬于交替分散體系，其結構強度往往有限，容易遭受變化，改變條件，例如改變溫度、介質成分或者外加作用力等，往往能使結構受到破壞，發(fā)生不可逆變形，結果產生流動。實驗過程中發(fā)現(xiàn)，在某個活性物區(qū)間的濃縮型洗衣液中，單純表活的復配，特別是含有較大比例的AES或者AEO-9等時較容易出現(xiàn)凝聚現(xiàn)象，出現(xiàn)溶解難、流動性差、渾濁、低溫穩(wěn)定性差的現(xiàn)象。這給生產和最終產品使用都帶來諸多不便[4-5]。

本實驗采用LAS、AES、AEO-9、650EC、MES、SOE-N-60（下面簡稱SOE）、SNS-80、TO-8、S-12、FMEE等表面活性劑作為主要去污成分，各配方在保持總活性物含量45%不變的條件下，研究不同表活的選擇及復配對于洗衣液去污、泡沫[6]、凝膠性能的影響，并提供配制45%濃縮洗衣液性價比高的應用方案。

1 實驗

1.1 原料與儀器

磺酸（96%、浪奇）、AES（70%）、AEO-9（100%、殼牌）、SOE-N-60（改性油脂乙氧基化物100%，中輕日化科技有限公司）、FMEE（脂肪酸甲酯乙氧基化物98%，亨斯曼）、C12-C14 MES（50%、奇寧）、TO-8（巴斯夫）、SNS-80（70%，中輕日化科技有限公司）、S-12（月桂酰肌氨酸鈉30%，中獅化學）、650EC（50%，巴斯夫）等表面活性劑及其他小料均為日用化工常用原料；碳黑（JB01）、蛋白（JB02）、皮脂（JB03）國標污布，中國日用化學工業(yè)研究院。

DHG-9070A型電熱恒溫鼓風干燥箱（上海一恒技儀器工業(yè)研究所）；WSD-3C型熒光白度計（北京康光儀器有限公司）；RHLQ-III立式去污機（中國日用化學工業(yè)研究院）；70CM-A羅氏泡沫儀（玻璃標準件廠）；ME204型分析天平（梅特勒-托利多（上海）有限公司）。

1.2 性能測試

(1) 泡沫性能測試

依據(jù) GB/T 7462-94表面活性劑的改進Ross-Miles法測定發(fā)泡力 對表面活性劑和洗衣液發(fā)泡性能進行測試。

(2) 洗衣液去污性能

依據(jù) GB/T 13174-2008衣料用洗滌劑去污力及循環(huán)洗滌性能的測定 對洗衣液的去污性能進行測定。

(3) 洗衣液滾筒洗衣機中泡沫測試

在家用滾筒洗衣機中，倒入洗衣液，做一個完整的洗滌測試，觀察泡沫情況。

圖1 發(fā)泡性能測試結果

2 結果與討論

2.1 單原料性能對比

2.1.1 泡沫性能

圖1是在150mg/kg硬水條件下，陰離子表面活性劑中，AES、C12-C14 MES、LAS具有較高的發(fā)泡力，SNS-80和S-12相對泡沫較低；

非離子表面活性劑中，650EC具有較高的泡沫、AEO-9和TO-8次之，F(xiàn)MEE、SOE-N-60則明顯泡沫較低。

在機洗產品中，洗滌劑產生較低的泡沫更易于漂洗。

滾筒洗衣機表面活性劑泡沫測試：將原料配制成15%活性物（參照普通型洗衣液活性物要求）的溶液，對比泡沫性能。測試結果見表1。

由表1可以看出，AES、LAS和650EC在主洗和第一次漂洗時都產生大量的泡沫，（其中AES產生最多泡沫），第二次漂洗以及洗滌結束后衣物仍有少量泡沫殘留；AEO-9、FMEE、TO-8、MES在主洗時有較多泡沫，兩次漂洗后泡沫逐漸減少到消失，衣物上也無泡沫殘留。S-12、SNS-80、SOE在主洗時泡沫相對較少，洗滌后衣物也無泡沫殘留。

2.1.2 去污性能

(1) 對JB01（碳黑污布）去污效果比較。

表1 滾筒洗衣機洗滌泡沫測試結果

續(xù)表1 滾筒洗衣機洗滌泡沫測試結果

從圖2可以看出，對碳黑污布去污效果高于標準洗衣液的有AES、AEO-9、LAS、C12-14 MES、TO-8、FMEE；對碳黑去污效果和標準洗衣液差不多的有SNS-80、SOE-N-60；650EC和S-12相對較弱。最常用的3種表面活性劑AES、LAS和AEO-9對碳黑污布去污效果都不錯。

圖2 對JB01去污效果的比較

(2) 對JB03（皮脂污布）去污效果比較。

從圖3可以看出，對皮脂污布去污效果高于標準洗衣液的有AEO-9、AES、FMEE、TO-8、SNS-90、C12-14 MES、SOE-N-60；其中，AEO-9和AES對皮脂去污效果最好；650EC、LAS和S-12則對皮脂污布去污效果較差。

圖3 對JB03去污效果比較

圖4為對JB01、JB03去污效果的對比。

圖4 對JB01、JB03去污效果的對比

3 45%活性物濃縮洗衣液的配方設計

3.1 二元復配體系

綜合以上表面活性劑泡沫和去污性能測試結果，陰離子表面活性劑對碳黑污布具有優(yōu)異的去污效果，但泡沫普遍較高，非離子表面表面活性劑對皮脂去污效果明顯、泡沫低，故實驗將二者進行復配（按照45%活性物配制），結果見表2。

從表2可見，與SOE復配，從改善凝膠性能看：SNS-80>LAS>650EC>AEO-9=AES，與FMEE復配，從改善凝膠性能看：SNS-80=650EC>LAS>AEO-9＞AES。與同一種陰離子表面活性劑復配，F(xiàn)MEE比SOE容易改善凝膠現(xiàn)象。

3.2 三元復配體系

3.2.1 LAS、AES、SOE/FMEE復配體系（LAS∶AES為1∶1）

在控制LAS和AES比值為1∶1的情況下，與非離子表面活性劑SOE或者FMEE進行復配，復配結果見表3。

從圖3數(shù)據(jù)可見：

(1) 在LAS、AES、SOE/FMEE的三元復配體系中，單純表活的復配（不加NaCl的情況下）從4∶1～1∶2的5個比例內，均容易會出現(xiàn)凝膠現(xiàn)象；在出現(xiàn)凝膠的配方中添加少量的NaCl可顯著改善凝膠外觀且呈澄清透明流動液體，并保持較好的低溫穩(wěn)定性。含F(xiàn)MEE體系中，隨著FMEE比例增加，凝膠現(xiàn)象逐漸消失，在比例1∶2不添加NaCl情況下，也能為澄清透明液體，而SOE則仍需要添加NaCl來改善凝膠效果。

然而，在大多數(shù)情況下，這種強硬的策略可能并不是必要的。在一些國家，自由選擇和自由投票的表象可能仍然存在，甚至公眾所受的實際控制越來越少。誠然，操縱選民情緒的企圖并不新鮮。但是，一旦有人獲得了操控人類內心的技術能力，民主政治就會演變成一場情緒化的木偶劇。

(2) 相同配比比例下，在4∶1～1∶1時，復配SOE或FMEE體系的泡沫差別不大，隨著SOE/FMEE比例增加（見1∶2～1∶4比例）SOE體系比FMEE體系發(fā)泡力略低。

圖5 在相同配比下，對比SOE/FMEE體系的去污效果

(3) 在相同配比下，對比SOE/FMEE體系的去污效果，從圖5可見，設定比例下的配方的碳黑去污效

果和標準洗衣液相當或者略高，而皮脂去污效果均優(yōu)于標準洗衣液；與FMEE復配的體系碳黑去污略高于與SOE復配的體系，對于皮脂去污效果二者則相類似。

表2 陰離子表面活性劑與非離子表面活性劑復配凝膠性能改善效果

表3 LAS與AES比值1∶1情況下和SOE復配結果

(4) 綜上所述，LAS、AES、SOE/FMEE的三元復配體系中，在改善凝膠效果方面，F(xiàn)MEE比SOE稍好，加入比例范圍更寬；在泡沫方面，在一定配比下，SOE表現(xiàn)比FMEE泡沫低；在去污力方面，含F(xiàn)MEE體系碳黑去污效果略高于含SOE體系，皮脂方面則二者相當，均高于標準洗衣液。

3.2.2 LAS、AEO-9和SOE/FMEE復配的體系（LAS∶AEO-9 為1∶1）

在控制LAS和AEO-9比值為1∶1的情況下，與非離子表面活性劑SOE/FMEE進行復配，復配結果見表4-表6。

圖6 含SOE體系去污力

表4 和FMEE復配結果

在含F(xiàn)MEE體系中，不添加NaCl情況下也會出現(xiàn)凝膠現(xiàn)象，添加少量的NaCl 1%左右明顯改善凝膠外觀，在1∶4比例下則不需要添加額外的NaCl就能保澄清透明；泡沫方面，在4∶1～1∶4的5個比例下，泡沫高度基本保持在110～117mm，5min的泡沫大約降低5～10mm；去污力方面，對碳黑或皮脂污布的去污效果均優(yōu)于標準洗衣液。

表5 和SOE復配結果

表6 和FMEE復配結果

綜上所述，在LAS、AEO-9、SOE/FMEE（LAS ∶AEO-9為1∶1）配比中：

(1) 改善凝膠方面，F(xiàn)MEE比SOE略有改善凝膠現(xiàn)象的性能。

(2) 泡沫方面，含SOE的體系比含F(xiàn)MEE的體系泡沫低約6mm（4∶1～1∶1）、22mm（2∶1～4∶1），隨著SOE比例增加，對降低泡沫的程度比FMEE的明顯。

(3) 去污力方面，含SOE體系對碳黑去污性能略低于FMEE體系，而皮脂去污效果則二者相當。

(4) 同比LAS、AES、SOE/FMEE（LAS∶AES為1∶1）的復配，LAS、AEO-9、SOE/FMEE（LAS∶AEO-9為1∶1）的體系泡沫更低一些，相同復配比例下泡沫低約30mm。而在改善凝膠性能方面，SOE/FMEE的用量可以更少，所以在這三元復配體系中，AEO-9優(yōu)于AES。

3.2.3 LAS、AEO-9（LAS∶AEO-9 為1∶2）和SOE/FMEE復配的體系

在控制LAS和AEO-9比值為1∶2的情況下，與非離子表面活性劑SOE或者FMEE進行復配，復配結果見表7。

從表7可見，相對于LAS∶AEO-9 1∶1的體系，AEO-9比例增加，LAS比例降低后，出現(xiàn)凝膠的溫度升高了；含F(xiàn)MEE的體系比含SOE的體系更早出現(xiàn)凝膠現(xiàn)象（4∶1～1∶1比例時），當非離子比例增加1∶2～1∶4時，F(xiàn)MEE則比SOE在改善凝膠方面作用更為明顯，凝膠出現(xiàn)的溫度降低了，甚至在1∶4時，F(xiàn)MEE體系不需要加NaCl就為澄清透明流動性液體（表8）。同樣，添加NaCl可以改善凝膠，含F(xiàn)MEE的體系改善凝膠需要的NaCl比SOE體系多；去污力方面，陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑復配比例在4∶1或1∶1情況下，其對碳黑或皮脂去污效果高于標準洗衣液（圖8）。

3.3 實例應用

(1) 結合以上表面活性劑復配方案配制洗衣液，在28#配方基礎上，用6%其他表面活性劑代替部分AEO-9。實驗結果見表9。

圖7 含F(xiàn)MEE體系去污力

圖8 去污力對比

表7 在LAS∶AEO-9為1∶2情況下和SOE復配結果

從表9可以看出，在配方體系中添加常用的椰油酸鉀皂后仍然能夠保持低溫澄清透明，且泡沫更低，更易于漂洗。設定配方對碳黑污布去污效果與標準洗衣液相當，皮脂污布去污效果均高于標準洗衣液（圖9）?？梢?，復配了C12-C14 MES、650EC、TO-8、SNS-80后也能滿足濃縮洗衣液泡沫、外觀、低溫穩(wěn)定性、去污的要求。

(2) 用AES代替 (1) 中配方33#的AEO-9，結果如表10。

圖9 在配方體系中添加椰油酸鉀后的去污力比較

表8 和FMEE復配結果

表9 在28#配方基礎上用6%椰油酸鉀皂代替部分AEO-9的實驗結果

表10 含皂配方體系中復配AES的實驗結果

表11 濃縮洗衣液在滾筒洗衣機洗滌中泡沫測試結果

由表10可見，在含皂的配方體系中，復配AES后，相對AEO-9容易出現(xiàn)渾濁的現(xiàn)象。提高FMEE或SOE比例能提高增溶和改善凝膠的作用；調整LAS和FMEE比例后，增溶性提高了，相對于AEO-9來說，在含皂和AES配方體系中，需要的FMEE/SOE比例比AEO-9含皂體系要多。此外，泡沫方面也能表現(xiàn)出含皂體系的低泡、消泡快易于漂洗的特點。

濃縮洗衣液滾筒洗衣機泡沫測試（均按15%活性物折算測試），結果見表11。

從表11可見，不含皂的AEO-9和AES體系在洗滌和第一次漂洗均有較多泡沫，且二者在滾筒洗衣機中泡沫表現(xiàn)相當，隨著漂洗泡沫逐漸減少；在AEO-9和AES配方中添加椰油酸鉀皂后泡沫明顯比無皂的體系少很多。

4 結論

在45%濃縮洗衣液配方中，表面活性劑復配結構圖如表12。

表12 表面活性劑復配結構

表12中優(yōu)選的性價比高的基礎表面活性劑配方體系：LAS+AEO-9+SOE+椰油酸鉀+NaCl。