餐具洗滌劑的低溫濁點影響因素研究

鄒 寬 廖 宇

中山欖菊日化實業(yè)有限公司，廣東中山，528434

餐具洗滌劑作為日常生活清潔用品，除了滿足基本的去污、除菌、護膚等功能外，人們對外觀的需求越來越高，市售的餐具洗滌產(chǎn)品中，透明瓶洗潔精的占比也逐年提升。影響外觀的濁點、色澤等感官指標在餐具洗滌劑國家標準GB/T 9985—2000中雖未作強制要求[1]，但這兩項指標與黏度指標在業(yè)內(nèi)已成為共識，是產(chǎn)品開發(fā)過程和生產(chǎn)廠家控制性能的重要指標。適宜的黏稠度使洗滌劑在冬天有流動性，夏天不至于太稀，較低的濁點使洗滌劑在低溫環(huán)境下不易混濁或凝固。

液體餐具洗滌劑配方一般由表面活性劑、增稠劑、螯合劑、防腐劑、香精、去離子水等組成[2]，本實驗就常用的三種表面活性劑和無機鹽增稠劑、高分子增稠劑對低溫濁點的影響進行研究，以探討餐具洗滌劑降低濁點的一般規(guī)律與方法。

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

直鏈烷基苯磺酸，工業(yè)級，廣州立智化工有限公司。乙氧基化烷基硫酸鈉（AES），工業(yè)級，廣州立智化工有限公司。椰油酰胺丙基氧化胺，工業(yè)級，廣州花語精細化工有限公司。液堿（32%），工業(yè)級，江門市廣悅電化有限公司。高分子增稠劑（HS-T），肇慶市宏昊生物科技有限公司。NaCl，分析純，天津市大茂化學試劑廠。去離子水，實驗室自制。

NDJ-5S型數(shù)字式黏度計，上海衡平儀器儀表廠生產(chǎn)；攪拌器，艾卡IKA RW 20 Digital；電子天平，梅特勒-托利多METTLER TOLEDO PL2002；pH計，上海儀電科學儀器股份有限公司生產(chǎn)。

1.2 正交設計

1）餐具洗滌劑配方中，氧化胺作為增稠劑和穩(wěn)泡劑，一般在洗滌劑中含量較低，因此將其作為定量，以磺酸含量5%～10%、AES含量5%～15%和NaCl含量0.5%～1%三個影響因素的三個水平進行正交試驗，設計9組配方見表1。用磺酸與液堿攪拌反應生成十二烷基苯磺酸鈉（LAS），再依次加入AES、氧化胺和NaCl，攪拌均勻。

2）對9組配方樣品用低溫鹽水浴和溫度計進行濁點測試，試驗結果見圖1，正交分析結果見表2。

表2 正交試驗結果分析

圖1 濁點測試結果

其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別為表1中各對應列上1、2、3水平效應的估計值，其計算式是：

表1 正交試驗設計

Ⅰi ＝ 第i列上對應水平1（2，3）的數(shù)據(jù)和。K1為1水平數(shù)據(jù)的綜合平均=Ⅰ/水平1的重復次數(shù)。

R為極差，表明因子對結果的影響幅度。

2 結果與討論

2.1 影響低溫濁點的因素

由圖1和表2可以看出，餐具洗滌劑配方中各組分的含量直接影響低溫濁點的高低，磺酸和NaCl含量越低濁點越低，AES含量越高濁點越低。

在水中加入表面活性劑后，當其濃度達到臨界膠束濃度（critical micelle concentration，CMC）時開始形成膠束，膠束型溶液在低溫狀態(tài)由于凝聚而首次呈霧狀或混濁時的最高溫度，即為溶液的濁點，CMC值越大，濁點越低；CMC值越小，濁點越高。由磺酸、AES等陰離子表面活性劑復配成的洗滌劑，在添加無機鹽NaCl之后，溶液中的反離子吸附于膠束中的極性基團上，同電荷的極性基團之間排斥力減小，使得CMC值降低；NaCl的濃度越大，其影響越明顯[3]。隨著乙氧基化烷基硫酸鈉（AES）含量的增加，溶液的CMC值將變大，更不易于形成膠束，因此在設計餐具洗滌劑基礎配方時，要降低溶液的濁點，可適當增加AES的用量，減少磺酸和NaCl的用量。

2.2 高分子增稠劑的應用

國標要求手洗餐具洗滌劑總活性物的含量要為15%及以上，滿足去污力要求?；撬嵊捎谄鋬?yōu)異的洗滌效果和成本優(yōu)勢，在設計低濁點洗滌劑時，配比量不可過低。AES與磺酸相互配伍時，可起到增加去污功能、減少對皮膚刺激、降低配方設計中不利影響的作用，但從配方成本方面考慮的話，配比量不能過高。因此，餐具洗滌劑的低溫濁點主要由NaCl含量決定。而無機鹽NaCl作為離子型表面活性劑的增稠劑[4]，降低其含量會導致洗滌劑的黏度偏低，對產(chǎn)品的外觀質(zhì)量不利。

要讓洗滌劑保持一定的黏度，同時減少配方中的NaCl含量，需要通過引入其他原料來解決黏度對于NaCl含量的依賴。HS-T是一款含聚醚官能團的聚丙烯酸酯，其結構既具有聚醚的表面活性，又具有聚丙烯酸的增稠性能（圖2）。HS-T與氫氧化鈉反應后形成的聚丙烯酸鈉是具有親水基團的高分子化合物，由于其分子內(nèi)陰離子基的離子現(xiàn)象使分子鏈增長，使得洗滌劑表觀黏度增大而形成高黏性溶液[5]，從而在減少NaCl含量的情況下保持洗滌劑黏度不降低。

圖2 HS-T的原料結構

以總活性物含量為15%、pH為7.0～8.0、黏度為2 500 mPa·s設計餐具洗滌劑配方，同時對比HS-T體系和非HS-T體系的NaCl用量和低溫濁點表現(xiàn)，配方設計見表3。用磺酸與液堿攪拌反應生成十二烷基苯磺酸鈉（LAS），加入HS-T進行中和反應，再依次加入AES、氧化胺和NaCl，攪拌均勻。各配方低溫濁點的測試結果見圖3。

圖3 濁點測試結果

表3 增稠劑配方設計及其空白對照

由圖3可以看出，添加了增稠劑HS-T的洗滌劑產(chǎn)品，其濁點均低于未添加HS-T的空白對照組，說明在配方中加入一定比例的增稠劑HS-T，可以用更低含量的NaCl使產(chǎn)品黏度達到預設的要求，從而實現(xiàn)降低洗滌劑低溫濁點的效果。

3 結論

以磺酸、AES為表面活性劑，輔以氧化胺和無機鹽助劑的餐具洗滌劑體系，提高AES用量，降低磺酸和NaCl用量，均可以使產(chǎn)品的低溫濁點更低。通過在產(chǎn)品中使用高分子增稠劑HS-T，可以在保持洗滌劑黏度不降低的情況下減少NaCl用量，以改良產(chǎn)品的低溫濁點。