環(huán)保型高效鞋面清洗劑的研制

胡心航，尹玉濤，秦 榛，雷淑慧，孫海杰

(鄭州師范學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，河南 鄭州 450044)

鞋面污垢的有效清除是長(zhǎng)期讓人們困擾的難題，污垢的主要成分為油脂、蛋白和炭黑[1]。對(duì)于油脂和蛋白，一般鞋面清洗劑很難清洗干凈，這將嚴(yán)重影響鞋面的美觀。圍繞這一課題，市場(chǎng)上出現(xiàn)了不少效果不錯(cuò)的鞋面清洗劑。但由于配方選擇不太合理，都存在著配方復(fù)雜、配制 工藝繁瑣、堿性偏高易腐蝕鞋面、生物降解困難等缺點(diǎn)。因此，環(huán)保高效的鞋面清洗劑的研制任然是值得研究的課題。

本文本著從源頭上杜絕環(huán)境污染的綠色研發(fā)理念[2-3]。針對(duì)鞋面清洗劑向綠色、功能化、傻瓜型和精細(xì)化發(fā)展的方向[3]，結(jié)合鞋面污垢的組成特點(diǎn)(國(guó)標(biāo))，經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)，研制出了一種原料廉價(jià)易得、配方簡(jiǎn)單。配制工藝簡(jiǎn)便、pH值接近中性且易生物降解的環(huán)保型高效鞋面清洗劑。該清洗劑配方用到的表面活性劑包括去污能力強(qiáng)且易生物降解的烷基糖苷(APG)[4]、乳化、去污和抗硬水性能好的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)、去污、乳化和發(fā)泡性能好的十二烷基硫酸鈉及十二烷基脂肪酸鈉、檸檬酸等。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑和儀器

1.1.1 試劑

APG1214烷基糖苷，臨沂邦普進(jìn)出口有限公司；脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉，山東優(yōu)索化工科技有限公司；十二烷基苯磺酸鈉，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；十二烷基硫酸鈉，天津市北辰方正試劑廠。

1.1.2 儀器

集熱式恒溫磁力攪拌器，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；WSB系列數(shù)顯微機(jī)型白度儀，杭州齊威儀器有限公司；DHG-9070A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；FA114型電子天平，上海海康電子儀器廠；最大泡壓法表面張力儀，南京桑力電子設(shè)備廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)原理

表面活性劑在水中溶解，增加其在水中濃度，會(huì)在溶液表面定向形成吸附膜，從而締合行成膠束，來改變?nèi)芤旱男再|(zhì)。故表面活性劑具有多種效果，對(duì)不同類型的污漬清潔能力也不同。選用不同表面活性劑，測(cè)得其去污能力，選擇較好的進(jìn)行復(fù)配，利用表面活性劑之間的協(xié)同效應(yīng)，使其加和，來增強(qiáng)其降低表面張力，乳化，分散，增溶效果已達(dá)到提高綜合清潔能力的目的。通過對(duì)復(fù)配組分去污能力測(cè)定，進(jìn)一步選取效果最好的復(fù)配體系，改變不同表面活性劑復(fù)配比例，得到最終產(chǎn)品[5-7]。

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

1.3.1 配置溶液

取一定量十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)，十二烷基硫酸鈉(SDS)，α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽(MES)，烷基糖苷(APG)，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)，分別配置成濃度0.02mol/L的溶液(在恒溫磁力攪拌器60℃的條件下攪拌溶解，冷卻室溫)，備用。

1.3.2 表面張力測(cè)定

取一定量待測(cè)溶液，用最大泡壓法分別測(cè)得其溶液表面張力，與溶液的表面張力相比較，觀察各溶液表面張力值得降低效果(重復(fù)三次，取平均值)。

1.3.3 污布制作

將棉白布剪成若干6cm×6cm的正方形布?jí)K，根據(jù)GB/T13174-2008的方法，分別制取蛋白污布(0.5g雞蛋)，皮脂污布(0.5g動(dòng)物油脂混合污垢)，碳黑污布(0.05g碳粉)，混合污布(0.17g雞蛋，0.17g動(dòng)物油脂混合污垢，0.017g碳粉)。

1.3.4 去污力測(cè)試

將上述污布放入WSD-Ⅲ型白度計(jì)測(cè)量白度測(cè)量其白度值B1。后將污布取出，置入200mL配置好的溶液中，在磁力攪拌器里控制水溫30℃進(jìn)行攪拌，15min后將污布取出，用水簡(jiǎn)單沖洗，放入烘箱進(jìn)行干燥。待其烘干后，再次放白度計(jì)測(cè)量白度B2。取兩次白度差值B3=B2-B1為溶液去污能力(重復(fù)三次，取平均值)，制成表格。

1.3.5 表面活性劑復(fù)配組分選擇

1.3.5.1 雙組份復(fù)配

分析單組份表面活性劑對(duì)不同污漬的清潔能力及其對(duì)溶液表面張力的降低效果，選取性能較好其綠色環(huán)保的兩種表面活性劑，保持其總摩爾濃度不變情況下，改變其物質(zhì)的量的比值，用上述方法配置溶液，且測(cè)得不同比值溶液的去污能力(重復(fù)三次，取平均值)，制成表格分析。

1.3.5.2 多組分復(fù)配及產(chǎn)品初步配置

選擇上述去污能力最好的物質(zhì)的量的比例，加入第三種表面活性劑進(jìn)行加和，方法同上，得到三種去污能力最好的比值。配置成基液，加入常見檸檬酸，香精，NaCl等輔料制成粗產(chǎn)品。

2 結(jié)果與討論

2.1 單組分表面活性劑性能

圖1 不同表面活性劑的去污能力

圖1給出了不同表面活性劑的去污能力。可以看出，對(duì)于油脂和蛋白質(zhì)污漬，烷基糖苷(APG)的去污能力最佳；對(duì)于炭黑污漬，α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽(MES)的去污能力最佳。因此，我們首先選用烷基糖苷(APG)和α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽(MES)復(fù)配來考察它們的去污能力。進(jìn)而，我們又選擇了對(duì)油脂和炭黑去污能力較好的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)，對(duì)三者進(jìn)行復(fù)配并考察了它們的去污能力。

2.2 雙組份復(fù)配性能

圖2 不同物質(zhì)的量比的烷基糖苷(APG)和α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽(MES)復(fù)配對(duì)混合污漬去污能力

圖2給出了不同物質(zhì)的量的烷基糖苷烷基糖苷(APG)和α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽(MES)復(fù)配對(duì)混合污漬去污能力?？梢钥闯?，隨烷基糖苷和α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽物質(zhì)的量的比逐漸增加，對(duì)混合污漬去污能力逐漸增加。當(dāng)烷基糖苷(APG)和α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽(MES)物質(zhì)的量比為0.8∶1.2時(shí)，對(duì)混合污漬的去污能力最大，達(dá)到了82%。如果繼續(xù)增加二者的物質(zhì)的量比去污能力反而降低。因此，我們確定烷基糖苷(APG)和α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽(MES)物質(zhì)的量最佳比為82%。

2.3 三組分復(fù)配性能

表1 同物質(zhì)的量比的烷基糖苷(APG)、α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽(MES)和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)三者復(fù)配去污性能

n(APG)∶n(MES)∶n(AES)去污力/%0.8∶1.2∶0820.8∶1.2∶0.4870.8∶1.2∶0.8960.8∶1.2∶1.2940.8∶1.2∶1.690

表1給出了不同物質(zhì)的量比的烷基糖苷(APG)、α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽(MES)和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)三者復(fù)配去污性能?？梢钥闯?，在烷基糖苷(APG)和α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽(MES)物質(zhì)的量最佳比0.8∶1.2條件下，加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)可以顯著提高去污能力。然而繼續(xù)增加脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)用量，去污能力反而降低。這表明三者最佳的復(fù)配比例為0.8∶1.2∶0.8。

2.4 清洗溫度的影響

在上述烷基糖苷(APG)、α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽(MES)和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)三者最佳配比條件下，并加入少量檸檬酸和氯化鈉，我們配制出了自制清洗液。并進(jìn)而考察了清洗溫度對(duì)自制清洗劑性能的影響。

表2 清洗溫度對(duì)自制清洗劑溫度的影響

從表2中可以看出，隨清洗溫度的升高，去污能力逐漸增加。當(dāng)清洗溫度40℃以上時(shí)，去污能力可達(dá)到100%。0℃自制清洗劑的去污能力為79%。清洗溫度為10℃，去污能力已達(dá)91%。由此可見，自制清洗劑的使用溫度在10℃均可。

2.5 自制清洗劑的穩(wěn)定性

將自制的清洗放置在30℃的保溫箱中，每隔一定時(shí)間觀察現(xiàn)象，并測(cè)定其去污性能。

表3 自制清洗劑的穩(wěn)定性

表3給出了自制清洗劑的穩(wěn)定性?？梢钥闯?，放置28天后，自制清洗劑沒有特殊氣味、無分層和渾濁，而且去污力仍為96%。并且其pH值在6.7～6.9，接近中性，可以減小對(duì)鞋面的腐蝕。

3 結(jié)論

采用廉價(jià)易得、易生物降解的工業(yè)表面活性劑為基本原料，自來水為溶劑，成功研制了一種綠色高效鞋面清洗劑。在十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)，十二烷基硫酸鈉(SDS)，α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽(MES)，烷基糖苷(APG)，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)等單組分表面活性劑中烷基糖苷(APG)和α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽(MES)的去污能力最強(qiáng)。烷基糖苷(APG)和α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽(MES)的物質(zhì)的量為0.8:1.2時(shí)，去污能力最強(qiáng)。烷基糖苷(APG)、α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽(MES)和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)的物質(zhì)的量比為0.8∶1.2∶0.8時(shí)，去污能力最強(qiáng)。在此基礎(chǔ)，我們調(diào)配出了自制鞋面清洗劑，使用溫度溫度為10℃以上，pH值6.7～6.9接近中性，且具有良好的穩(wěn)定性。