改性油脂乙氧基化物與平平加二元復(fù)配體系的性能研究

張 勇，周婧潔，孫永強(qiáng)，孫晉源，梁慧斌，武華萍

（中國日用化學(xué)研究院有限公司，山西 太原 030001）

近年來衣物用液體洗滌劑在中國洗滌劑市場上得到了迅猛發(fā)展，洗滌劑總量的持續(xù)增長必定拉動表面活性劑行業(yè)的快速增長［1-3］。對于液體洗滌劑的需求方面，國內(nèi)消費(fèi)者與歐美發(fā)達(dá)國家的消費(fèi)者之間的認(rèn)識有一定差距，但是綠色天然、健康溫和、安全環(huán)保、濃縮節(jié)能、多功能以及多用途化等趨勢不會改變［4, 5］。

改性油脂乙氧基化物（SOE-N-60）是一種以天然油脂為原料制得的綠色環(huán)保的非離子表面活性劑，其水溶液無凝膠相區(qū)，安全無刺激，在濃縮型洗滌劑中具有十分廣闊的應(yīng)用前景［6,7］。C12-14油脂是一種重要的表面活性劑原料，目前我國C12-14油脂來源主要依賴于進(jìn)口。平平加O-25、平平加O-20以C16-18油脂為原料，通過乙氧基化可得到一種具有很好去污性能的非離子表面活性劑，因其常溫下為固體，水溶液在高濃度下成凝膠狀態(tài)，在很大程度上限制了其使用。如果能將該非離子表面活性劑與其他產(chǎn)品復(fù)配，得到具有很好溶解性的液體產(chǎn)品，就可以有效代替C12-14油脂為原料的產(chǎn)品，使我國表面活性劑市場擺脫對國外C12-14油脂的依賴?；诖?，筆者期望通過將平平加O-25、平平加O-20與SOE-N-60復(fù)配改善產(chǎn)品常溫下的狀態(tài)，充分發(fā)揮其優(yōu)良的表面活性性能。本文主要考察SOE-N-60與平平加O-25、平平加O-20二元復(fù)配體系以不同比例復(fù)合時(shí)的性能，以期獲得綜合性能優(yōu)良的表面活性劑復(fù)配產(chǎn)品，為液體洗滌劑的開發(fā)提供新的原料支持和發(fā)展方向。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑與儀器

SOE-N-60，工業(yè)級，中輕日化科技有限公司；平平加O-25、平平加O-20，工業(yè)級，天津浩元精細(xì)化工股份有限公司；液體石蠟，分析純， 天津市科密歐化學(xué)試劑公司；乙酸乙酯，分析純，天津市天新精細(xì)化工開發(fā)中心；帆布片，上海市紡織工業(yè)技術(shù)監(jiān)督所 。羅氏泡沫儀、RHLQ-Ⅲ型立式去污機(jī)，中國日用化學(xué)研究院有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 水溶性

1.2.2 低溫流動性的測定

將復(fù)配產(chǎn)品（70%）置于50 mL的透明玻璃樣品瓶中，在一定溫度下靜置30 min后觀察其流動性。如樣品可以流動，等間隔降低溫度，間隔為0.5 ℃，30 min后觀察，試樣不再流動的最高溫度即為凝固點(diǎn)。

1.2.3 潤濕性能的測定

用去離子水配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15%的復(fù)配產(chǎn)品溶液，25 ℃下用吊鉤勾住帆布片浸入到溶液中，開始計(jì)時(shí)，帆布片開始下沉?xí)r結(jié)束計(jì)時(shí)。根據(jù)每個(gè)樣品所用的時(shí)間來判斷表面活性劑的潤濕性，時(shí)間越短潤濕性越好。

1.2.4 乳化性能的測定

將40 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15%的復(fù)配產(chǎn)品溶液和40 mL液體石蠟或大豆油加入到250 mL的錐形瓶中，每隔1 min搖動1次，每次上下?lián)u動5下，搖5次后將混合溶液倒入100 mL量筒中，開始計(jì)時(shí)，下層分出10 mL水溶液時(shí)結(jié)束計(jì)時(shí)。根據(jù)每個(gè)樣品所用的時(shí)間判斷表面活性劑的乳化性能，時(shí)間越長乳化性能越好。

1.2.5 去污性能的測定

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去污力的測定參照GB/T 13174-2008，用含CaCO30.25%的硬水配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.20%的表面活性劑水溶液，測定溫度為30 ℃。將配制好的表面活性劑溶液洗滌炭黑污布和皮脂污布，通過白度儀分別讀出洗前、洗后白度值，計(jì)算白度差值并同時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)液（已進(jìn)行了折算）的洗滌前后白度差作比值，得出去污比值。根據(jù)去污比值來判斷產(chǎn)品的去污性能，比值越高去污能力越強(qiáng)。

1.2.6 泡沫性能的測定

配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25%的復(fù)配溶液，在50 ℃下參照GB/T 13173.6-2008，用羅氏泡沫儀測定表面活性劑的泡沫性能。自刻度量筒底部注入試液至50 mL刻度線以上，關(guān)閉刻度量筒旋塞，靜止5 min，調(diào)節(jié)旋塞，使液面恰好在50 mL刻度處，打開液管的旋塞，使溶液流下，當(dāng)?shù)我汗苤械娜芤毫魍陼r(shí)，立即開啟秒表并讀取起泡高度，5 min時(shí)讀取第2次讀數(shù)，重復(fù)以上操作2～3次，試樣的發(fā)泡性能用起泡高度來表示，穩(wěn)泡高度用5 min的泡沫高度來表示，取至少3次誤差在允許范圍內(nèi)的結(jié)果平均值為最后結(jié)果。

2 結(jié)果與討論

2.1 水溶性

配制SOE-N-60與平平加O-25以及平平加O-20的二元復(fù)配產(chǎn)品，產(chǎn)品質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%，溫度為25 ℃。SOE-N-60與其他產(chǎn)品的質(zhì)量比分別為9∶1～1∶9，復(fù)配產(chǎn)品外觀見圖1和圖2。

如圖1所示，SOE-N-60與平平加O-25質(zhì)量比為9∶1，8∶2，7∶3，6∶4時(shí)，復(fù)配產(chǎn)品溶液均一透明，流動性好，當(dāng)二者質(zhì)量比為5∶5時(shí)復(fù)配產(chǎn)品黏度增加，開始流動緩慢，二者質(zhì)量比為4∶6時(shí)形成凝膠。

由圖2可知，SOE-N-60與平平加O-20的質(zhì)量比為9∶1，8∶2，7∶3，6∶4，5∶5時(shí)，復(fù)配產(chǎn)品均一透明，流動性能好，當(dāng)二者質(zhì)量比為4∶6時(shí)復(fù)配產(chǎn)品黏度增加，流動緩慢，二者質(zhì)量比為3∶7時(shí)開始形成凝膠，SOE-N-60的含量越高，復(fù)配產(chǎn)品溶液狀態(tài)越好。

2.2 低溫穩(wěn)定性

測定了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%的不同復(fù)配產(chǎn)品的凝固點(diǎn)，結(jié)果如表1所示。單一SOE-N-60的凝固點(diǎn)能夠達(dá)到-15 ℃，對于二元復(fù)配體系，SOE-N-60的加入大大改善了產(chǎn)品的凝固性能，高含量的SOE-N-60復(fù)配體系的凝固點(diǎn)較低，二者的質(zhì)量比為9∶1時(shí)產(chǎn)品的凝固點(diǎn)最低可以達(dá)到-9 ℃。隨著SOE-N-60含量的降低，產(chǎn)品的凝固點(diǎn)不斷升高。SOE-N-60與平平加O-25的質(zhì)量比為9∶1，8∶2，7∶3和6∶4的復(fù)配產(chǎn)品，SOE-N-60與平平加O-20的質(zhì)量比為9∶1，8∶2，7∶3，6∶4和5∶5的復(fù)配產(chǎn)品的凝固點(diǎn)均低于10 ℃，具有良好的低溫性能，這為平平加產(chǎn)品的應(yīng)用提供了較好的保證。

表 1 SOE-N-60與平平加O-25、平平加O-20不同質(zhì)量比下復(fù)配產(chǎn)品的凝固點(diǎn)Tab.1 Freezing points of different mass ratio compound products of SOE-N-60 with peregal O-25 and peregal O-20 respectively

2.3 潤濕性能

平平加O-25以及平平加O-20因?yàn)楸旧淼挠H水性太強(qiáng)，因此產(chǎn)品的潤濕性能很差，潤濕時(shí)間長達(dá)3～4 h，表2給出了SOE-N-60與平平加O-25、平平加O-20復(fù)配時(shí)的潤濕性能。由表2可以看出，與SOE-N-60的9.25 min的潤濕時(shí)間相比，復(fù)配產(chǎn)品的潤濕時(shí)間略有延長，但是相比于平平加O-25以及平平加O-20，均得到了較大的改善。表明復(fù)配體系產(chǎn)生了一定的協(xié)同相互作用，大大提高了潤濕性能。

表 2 SO E-N-60與平平加O-25、平平加O-20不同質(zhì)量比下復(fù)配產(chǎn)品的潤濕性能Tab.2 We tting properties of different mass ratio compound products of SOE-N-60 with peregal O-25 and peregal O-20 respectively

2.4 乳化性能

乳化性能是表面活性劑產(chǎn)品的一個(gè)重要性能，較好的乳化性能能將相應(yīng)的油脂更好的溶解到表面活性劑的膠束中，使油脂更容易被清洗，復(fù)配產(chǎn)品對大豆油和液體石蠟的乳化性能如圖3和圖4所示。

由圖3可以看出，由于平平加O-25對大豆油的乳化能力較差，SOE-N-60與平平加O-25復(fù)配產(chǎn)品的乳化性能隨著平平加O-25的比例不斷增加呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢。SOE-N-60與平平加O-20復(fù)配產(chǎn)品隨著平平加O-20的比例增加不斷增強(qiáng)，這是由于平平加O-20對大豆油具有良好的乳化性能，有效提升了復(fù)配產(chǎn)品的乳化性能。

由圖4可知，SOE-N-60與平平加對液體石蠟的乳化性能具有一定的增效效果，復(fù)配產(chǎn)品對液體石蠟的乳化性能均優(yōu)于單一產(chǎn)品。隨著平平加產(chǎn)品含量不斷增高，對液體石蠟的乳化性能不斷增強(qiáng)。SOE-N-60與平平加O-20的質(zhì)量比為5∶5時(shí)，產(chǎn)品對液體石蠟的乳化能力最強(qiáng)。

2.5 去污性能

去污力是衡量洗滌劑產(chǎn)品的重要指標(biāo)之一，測定了復(fù)配產(chǎn)品的去污性能并將其與單一產(chǎn)品進(jìn)行對比，其結(jié)果如圖5和圖6所示。由圖可以看出，SOE-N-60與平平加產(chǎn)品有協(xié)同增效效果，復(fù)配產(chǎn)品的炭黑及皮脂性能基本上均優(yōu)于單一的SOE-N-60，平平加O-20以及平平加O-25。復(fù)配之后，產(chǎn)品的去污性能均得到了改善，SOE-N-60與平平加O-20的質(zhì)量比為9∶1時(shí)產(chǎn)品對炭黑的去污性能最優(yōu)，SOE-N-60與平平加O-20的質(zhì)量比為6∶4時(shí)產(chǎn)品對皮脂的去污性能最優(yōu)。

2.6 泡沫性能

泡沫是一種復(fù)雜的分散體系，表面活性劑是典型的容易產(chǎn)生泡沫的體系，起泡性能好的物質(zhì)可用做起泡劑。但是表面活性劑生成泡沫的能力和其他一些性能（如潤濕、去污性能）并無一定關(guān)系。高泡沫的洗滌劑產(chǎn)品需要大量的水漂洗，不符合當(dāng)今環(huán)保節(jié)水化的要求，因此，低泡型的產(chǎn)品是當(dāng)前液體洗滌劑發(fā)展的主流趨勢［7-9］，復(fù)配產(chǎn)品的泡沫性能如圖7和8所示。由圖可以看出，復(fù)配體系的起泡性能略優(yōu)于SOE-N-60，穩(wěn)泡性能與SOE-N-60基本接近，適用于低泡液體洗滌劑產(chǎn)品的開發(fā)。

3 結(jié)論

1）SOE-N-60分別與平平加O-20、平平加O-25進(jìn)行復(fù)配，總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%。其中，SOE-N-60與平平加O-25復(fù)配產(chǎn)品的質(zhì)量比為9∶1，8∶2，7∶3，6∶4，SOE-N-60與平平加O-20的復(fù)配產(chǎn)品質(zhì)量比為9∶1，8∶2，7∶3，6∶4，5∶5時(shí)，復(fù)配產(chǎn)品均一透明、流動性良好，且凝固點(diǎn)低于10 ℃以下。

2）SOE-N-60與平平加O-20復(fù)配產(chǎn)品對大豆油的乳化性能隨著平平加O-20比例的增加而不斷增加，SOE-N-60與平平加O-25復(fù)配產(chǎn)品對大豆油的乳化性能隨著平平加O-25比例的增加而不斷降低。SOE-N-60與平平加O-20、平平加O-25對液體石蠟的乳化有增效效果，復(fù)配產(chǎn)品對液體石蠟的乳化性能優(yōu)于單一產(chǎn)品。

3）SOE-N-60與平平加O-20、平平加O-25的二元復(fù)配體系在去污性能方面均表現(xiàn)出一定的協(xié)同增效作用，復(fù)配產(chǎn)品的去污力均高于單一產(chǎn)品。

4）SOE-N-60與平平加O-20、平平加O-25的二元復(fù)配體系的泡沫均低于平平加，而高于SOE-N-60，適合用于低泡液體洗滌劑產(chǎn)品的開發(fā)。