蓖麻油聚氧乙烯醚羧酸鹽（REC-40）在洗衣液中的應(yīng)用研究

伍尤春 謝江美 梁順添 吳鷹花

（中山欖菊日化實(shí)業(yè)有限公司，廣東中山，528434）

在衣物清洗過程中，由于水、洗滌劑、待洗衣物在機(jī)械外力的作用下，通常都會(huì)產(chǎn)生一定程度的液體泡沫，即由氣體分散在液體中的分散體系。

對(duì)于洗滌劑來講，適當(dāng)?shù)呐菽潜匾模绕涫鞘窒匆挛飼r(shí)，能讓消費(fèi)者直觀感覺到洗滌劑的存在，并賦予柔和的手感；同時(shí)泡沫可以吸附和攜帶一定量的固體顆料污垢[1]。但是泡沫過于豐富，就會(huì)引發(fā)其他的負(fù)面問題：如機(jī)洗時(shí)溢缸，造成洗滌劑的損失與浪費(fèi)；形成較大的阻力，降低機(jī)械力對(duì)衣物的作用，影響洗滌效果[2]；漂洗困難，浪費(fèi)水電和人力。

洗衣液目前已為國(guó)內(nèi)消費(fèi)者普遍接受，大部分家庭，手洗與機(jī)洗兩種方式同時(shí)存在。根據(jù)我們的測(cè)試，產(chǎn)品初始泡沫高度為70～100mm，比較容易接受，手洗時(shí)不會(huì)感覺無(wú)泡，機(jī)洗時(shí)也不會(huì)溢缸，漂洗兩次基本干凈無(wú)泡。如果初始泡沫低于50 mm，手洗時(shí)就會(huì)感覺泡沫太差；高于120 mm，兩次漂洗很難干凈。

蓖麻油是一種典型的不干性油脂，具有良好的低溫流動(dòng)性，在皮革、涂料、橡膠、航空、日化各種行業(yè)均有廣泛應(yīng)用。蓖麻油羧酸鹽經(jīng)過乙氧基化后，得到蓖麻油聚氧乙烯醚羧酸鹽(REC-40)，既具有一般肥皂的特點(diǎn)，又有更好的水溶性，非常適合應(yīng)用于洗衣液配方。

本文重點(diǎn)考察了REC-40在洗衣液中的消泡抑泡功能，也初步進(jìn)行了去污清潔與配方穩(wěn)定性探討，希望能對(duì)其實(shí)際應(yīng)用有所幫助。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑與儀器

蓖麻油聚氧乙烯醚羧酸鈉（REC-40，EO數(shù)40）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉（AES）、α-烯烴磺酸鈉（AOS）、脂肪醇硫酸鈉(K12)、十二烷基苯磺酸（LAS）、脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO9）、椰子油酸皂、消泡劑D（有機(jī)硅乳液）、EDTA、工業(yè)鹽、香精、防腐劑、檸檬酸；無(wú)水氯化鈣（分析純）、七水硫酸鎂（分析純）。

硬水配制:下述所有試驗(yàn)中配制的硬水，其物質(zhì)的量的比Ca2+:Mg2+=6:4；配制方法參照GB/T 13173 《表面活性劑 洗滌劑試驗(yàn)方法》

立式去污機(jī)、羅氏泡沫儀、海爾波輪洗衣機(jī)、冰箱、白度計(jì)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 對(duì)照樣品選擇

目前國(guó)內(nèi)的洗衣液，幾乎是清一色的非結(jié)構(gòu)型產(chǎn)品，在配方設(shè)計(jì)時(shí)，往往會(huì)選擇兩種或兩種以上的表面活性劑復(fù)配，從而達(dá)到提高產(chǎn)品綜合性能的目標(biāo)，這樣一來，洗衣液的泡沫會(huì)更為豐富、穩(wěn)定[3]。為了改善洗衣液的漂洗性能，必須復(fù)配一定量的消泡抑泡劑，廣泛使用的有皂基和有機(jī)硅乳液兩種類型：

有機(jī)硅乳液的特點(diǎn)是表面張力小、消泡速度快、用量小、成本低；不足之處就是對(duì)產(chǎn)品透明度有一定影響，有時(shí)會(huì)引起析油和在衣物上形成硅斑[4]。不同廠家與不同規(guī)格的產(chǎn)品，性能也有較大差異，為了確保實(shí)驗(yàn)的代表性，選擇國(guó)際知名企業(yè)產(chǎn)品，也是國(guó)內(nèi)洗衣液企業(yè)普遍使用的消泡劑D。

皂基本身就是表面活性劑，而且技術(shù)成熟、安全性高、來源易得，但脂肪酸碳鏈長(zhǎng)度與結(jié)構(gòu)的不同，也會(huì)造成消泡抑泡效果的差異，因此選擇其中消泡抑泡效果最好的椰子油酸皂作為皂基的代表[5]。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)配方設(shè)計(jì)

如前所述，國(guó)內(nèi)主流洗衣液為了去污性能均衡，通常是以陰離子表面活性劑與非離子表面活性劑共同復(fù)配，陰離子表面活性劑常用AES、磺酸、AOS、K12等，為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果普遍性，共設(shè)計(jì)三組實(shí)驗(yàn)配方，見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)配方

以實(shí)驗(yàn)配方為空白樣品，分別添加消泡劑D、椰子油酸皂、REC-40三種不同的消泡劑，然后分別測(cè)定每種消泡劑在不同濃度、不同鈣鎂濃度、不同溫度下的泡沫情況，與空白樣品進(jìn)行對(duì)比。

1.3 泡沫測(cè)試

按國(guó)標(biāo)GB/T13173《洗滌劑發(fā)泡力的測(cè)定（Ross-Miles法）》進(jìn)行操作。

1.4 實(shí)際洗滌測(cè)試

將白大褂用洗衣粉統(tǒng)一清洗曬干后，每次取兩件放入洗衣機(jī)中，水位調(diào)到中檔，清洗時(shí)間35 min，加入15 g待測(cè)洗衣液后開機(jī)洗滌。第一次洗滌結(jié)束排水前，拍照；第二次也就是最后一次漂洗結(jié)束排水前，拍照。洗滌用水為自來水，水溫為常溫。

1.5 去污力測(cè)試

按GB/T13174對(duì)洗衣液測(cè)定去污。

1.6 低溫穩(wěn)定性

將待測(cè)樣放（0±2）℃冰箱1個(gè)月，觀察樣品是否出現(xiàn)混濁、沉淀或分層現(xiàn)象。

2 結(jié)果與討論

2.1 空白配方的起泡情況

各種表面活性劑自身起泡、穩(wěn)泡與泡沫性狀各有區(qū)別，但經(jīng)過復(fù)配后，一般洗衣液的泡沫都保持在170 mm以上，而且非常穩(wěn)定，這與趙建紅的測(cè)試結(jié)果基本一致[6]，空白配方的發(fā)泡力測(cè)試結(jié)果見表2，測(cè)試溫度40 ℃。

表2 空白配方在不同鈣鎂濃度下的起泡力

從測(cè)試的結(jié)果可以看出，三款洗衣液雖然配方不同，但在不添加任何消泡抑泡劑的情況下，發(fā)泡力都很好，泡沫穩(wěn)定，配方的差異影響不大，水質(zhì)硬度的變化對(duì)泡沫也沒有明顯的影響。

使用150 mg/kg的標(biāo)準(zhǔn)硬水，改變測(cè)試溫度，測(cè)試結(jié)果見表3。

表3 空白配方在不同溫度下的起泡力

從表3的結(jié)果可以看出，三個(gè)空白配方的發(fā)泡力都隨著溫度的升高而提高，但泡沫的穩(wěn)定性有所下降。這應(yīng)該是由于溫度的升高，溶液表面張力的降低，導(dǎo)致發(fā)泡力提高，但溫度升高的同時(shí)，又會(huì)降低溶液的表面黏度，加速了氣泡液膜的蒸發(fā)與氣泡間空氣擴(kuò)散，提高了消泡速度[7]?？紤]這一規(guī)律的普遍性，后面用羅氏泡沫儀測(cè)試樣品泡沫高度時(shí)不再考察溫度變化的情況，都按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的40℃進(jìn)行測(cè)試。

2.2 配方1加入消泡抑泡劑后的起泡情況

在配方1的基礎(chǔ)上，分別加入0.2%的消泡劑D、2%的椰子油酸皂、2%的REC-40，測(cè)試其發(fā)泡力，結(jié)果見表4。

表4 配方1加入低濃度消泡抑泡劑后在不同鈣鎂濃度下起泡力

接著在配方1的基礎(chǔ)上，提高消泡抑泡劑的用量，分別加0.4%的消泡劑D、4%的椰子油酸皂、4%的REC-40，測(cè)試其發(fā)泡力，結(jié)果見表5。

表5 配方1加入中濃度消泡抑泡劑后在不同鈣鎂濃度下的起泡力

在配方1的基礎(chǔ)上，再次提高消泡抑泡劑的用量，分別加0.6%的消泡劑D、6%的椰子油酸皂、6%的REC-40，測(cè)試其發(fā)泡力，結(jié)果見表6。

表6 配方1加入高濃度消泡抑泡劑后在不同鈣鎂濃度下的起泡力

從以上的測(cè)試結(jié)果可以看出，消泡劑D的消泡效果跟水質(zhì)硬度沒有太大的關(guān)系，當(dāng)然用羅氏泡沫儀也不能真正體現(xiàn)其消泡效果。在測(cè)試過程中，很多次可以看靜態(tài)泡沫上層明顯變稀變薄，甚至中間已經(jīng)出現(xiàn)空洞，但最高位置卻保持不變，并且隨著使用濃度的增加，這種現(xiàn)象更加明顯。

REC-40與椰子油酸皂都屬于脂肪酸皂，依靠與水中的鈣、鎂離子生成不溶于水的鈣、鎂皂來起到消泡抑泡的作用，所以在去離子水中看不出任何效果。隨著水質(zhì)硬度的升高，消泡抑泡的作用明顯提高，但水質(zhì)硬度超過100 mg/kg后，雖然還有增效，但增速已經(jīng)趨于平緩。增加用量后，其消泡抑泡效果也會(huì)相應(yīng)增加，但超過4%以后，增效也不明顯，REC-40的效果總體優(yōu)于椰子油酸皂。

2.3 配方2加入消泡抑泡劑后的起泡情況

在配方2的基礎(chǔ)上，加入0.2%的消泡劑D、2%的椰子油酸皂、2%的REC-40，測(cè)試其發(fā)泡力，結(jié)果見圖1。

圖1 配方2加入低濃度消泡抑泡劑后在不同鈣鎂濃度下起泡力

在配方2的基礎(chǔ)上，加入0.4%的消泡劑D、4%的椰子油酸皂、4%的REC-40，測(cè)試其發(fā)泡力，結(jié)果見圖2。

圖2 配方2加入中濃度消泡抑泡劑后在不同鈣鎂濃度下起泡力

在配方2的基礎(chǔ)上，加入0.6%的消泡劑D，6%的椰子油酸皂、6%的REC-40，測(cè)試其發(fā)泡力，結(jié)果見圖3。

圖3 配方2加入高濃度消泡抑泡劑后在不同鈣鎂濃度下起泡力

測(cè)試的結(jié)果和配方1基本相似，消泡劑D的消泡效果不受水硬度變化影響，但在羅氏泡沫儀上不能很好表現(xiàn)。REC-40與椰子油酸皂則隨著水硬度的升高，消泡抑泡效果明顯提升，但水硬度超過100mg/kg以后，增效比較緩慢。提高使用濃度，消泡抑泡效果也會(huì)增加，但超過4%的用量后，增效也平緩，REC-40的效果總體優(yōu)于椰子油酸皂。

2.4 配方3加入消泡抑泡劑后的起泡情況

在配方3的基礎(chǔ)上，加入0.2%的消泡劑D，2%的椰子油酸皂、2%的REC-40、測(cè)試其發(fā)泡力，結(jié)果見圖4。

圖4 配方3加入低濃度消泡抑泡劑后在不同鈣鎂濃度下起泡力

在配方3的基礎(chǔ)上，加入0.4%的消泡劑D、4%的椰子油酸皂、4%的REC-40，測(cè)試其發(fā)泡力，結(jié)果見圖5。

圖5 配方3加入中濃度消泡抑泡劑后在不同鈣鎂濃度下起泡力

在配方3的基礎(chǔ)上，同樣加入0.6%的消泡劑D、6%的椰子油酸皂、6%的REC-40，測(cè)試其發(fā)泡力，結(jié)果見圖6。

圖6 配方3加入高濃度消泡抑泡劑后在不同鈣鎂濃度下起泡力

測(cè)試的結(jié)果與配方1、配方2基本類似。通過對(duì)三組不同配方的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，我們可以認(rèn)為，REC作為一款新穎的消泡抑泡劑，在不同的配方條件下，不同的水溫與不同的水質(zhì)條件下，都具有良好的消泡抑泡效果，優(yōu)于目前普通使用的椰子油酸皂。

2.5 實(shí)際洗滌漂洗

如前所述，在使用羅氏泡沫儀測(cè)試各組試樣時(shí)，發(fā)現(xiàn)其數(shù)據(jù)表現(xiàn)有一定的缺陷，主要反映的是產(chǎn)品的靜態(tài)泡沫，不能真實(shí)體現(xiàn)產(chǎn)品的實(shí)際漂洗性能。比如添加消泡劑D的產(chǎn)品，利用羅氏泡沫儀測(cè)試其發(fā)泡力時(shí)，初始泡沫和5min后的泡沫高度幾乎沒有差異，但會(huì)出現(xiàn)泡沫稀薄和中空的現(xiàn)象，因此我們進(jìn)行實(shí)際模擬洗滌測(cè)試。綜合前面羅氏泡沫儀的測(cè)試結(jié)果和配方的性價(jià)比考慮，只選擇0.4%的消泡D、4%的椰子油酸皂、4%的REC-40這一配方組進(jìn)行考察。測(cè)試結(jié)果見圖7、圖8、圖9。

圖7 配方1加0.4%消泡劑D洗滌漂洗結(jié)果

圖8 配方1加4%椰子油酸皂洗滌漂洗結(jié)果

圖9 配方1加4%REC-40洗滌漂洗結(jié)果

配方2、配方3的實(shí)際模擬洗滌最終結(jié)果與配方1類似，不再一一展示。

從實(shí)際的模擬洗滌漂洗情況可以看出，消泡劑D雖然在羅氏泡沫儀上表現(xiàn)平平，但在實(shí)際洗滌時(shí)，卻有不俗表現(xiàn)，洗滌過程中還有較高的泡沫，兩次漂洗過后，基本做到了干凈無(wú)泡。椰子油酸皂在洗滌時(shí)表現(xiàn)較好，泡沫比消泡劑D還低，但兩次漂洗后，卻還有少量泡沫殘留。REC-40與椰子油酸皂的表現(xiàn)相同，開始洗滌時(shí)泡沫較低，不同的是兩次漂洗后也做到了干凈無(wú)泡。

2.6 去污力測(cè)試

采用標(biāo)準(zhǔn)洗衣粉作為參考樣品，使用0.3%洗衣液濃度，250 mg/kg的硬水，洗滌溫度30 ℃，洗滌時(shí)間20 min，每個(gè)洗滌缸放置國(guó)標(biāo)污布JB-01、JB-02、JB-03各4片，分三次同車測(cè)試，與實(shí)際洗滌漂洗實(shí)驗(yàn)一樣，只考察0.4%消泡劑D，4%椰子油酸皂、4%REC-40的配方樣品，測(cè)試結(jié)果見表7、表8、表9。

表7 配方1加消泡抑泡劑后去污測(cè)試結(jié)果

表8 配方2加消泡抑泡劑后去污測(cè)試結(jié)果

表9 配方3加消泡抑泡劑后去污測(cè)試結(jié)果

從上表的測(cè)試結(jié)果可以看出，就三個(gè)基礎(chǔ)配方來講，配方2的綜合去污效果最好，配方3次之，配方1最差，但碳黑污布表現(xiàn)較好。

三種消泡劑對(duì)去污的影響來看，消泡劑D為乳化硅油，盡管用量較少，還是對(duì)去污力產(chǎn)生了一定的負(fù)面影響。椰子油酸皂本身就是表面活性劑，對(duì)去污有正面幫助，REC-40對(duì)配方的去污性能幫助更大。

2.7 穩(wěn)定性測(cè)試

將測(cè)試樣品放入冰箱，設(shè)置溫度0 ℃，一個(gè)月后取出觀察，結(jié)果見表10。

表10 基礎(chǔ)配方加消泡抑泡劑后的穩(wěn)定測(cè)試結(jié)果

椰子油酸皂配方小樣出現(xiàn)析出主要是由脂肪酸的溶解性造成，椰子油酸本身是混合脂肪酸，其中C16以上脂肪酸占比達(dá)到近20%，使得Krafft點(diǎn)升高，在低溫時(shí)比較容易生成層狀水合結(jié)晶體而析出，可以通過調(diào)整配方的增容性以及pH解決。REC-40的碳鏈為蓖麻油酸，分子結(jié)構(gòu)中的羥基與雙鍵破壞了空間排序，低溫下也不容易出現(xiàn)相分離，另外乙氧基化也改善了整體的水溶性。

經(jīng)過穩(wěn)定性測(cè)試后的配方樣品，再次檢測(cè)其發(fā)泡力、去污力與漂洗性，測(cè)試結(jié)果沒有出現(xiàn)變化與異常波動(dòng)。

3 結(jié)論

（1）REC-40是一款優(yōu)異的消泡抑泡劑，相比目前普遍使用的椰子油酸皂，在大多數(shù)的洗衣液配方中，擁有更好的消泡抑泡性能。

（2）REC-40作為一種羧酸鹽表面活性劑，與一般的脂肪酸皂一樣，其消泡抑泡的性能會(huì)受到水質(zhì)硬度影響，在水硬度超過100 mg/kg后，增效比較緩慢；用量則以4%左右的性價(jià)比為最佳。

（3）對(duì)于實(shí)際洗滌漂洗性能的改善，REC-40作用明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的椰子油酸皂，達(dá)到了有機(jī)硅乳液相同的效果。

（4）REC-40比椰子油酸皂有更好的去污性能，有機(jī)硅乳液對(duì)產(chǎn)品去污沒有幫助。

（5）REC-40由于分子結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，相比一般的脂肪酸皂，在洗衣液中更加穩(wěn)定。