布草主洗液技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

丁建華

濰坊市洗滌劑工程技術(shù)研究中心，山東濰坊，261000

布草是指在酒店、醫(yī)院、學(xué)校、火車等公共場所使用的床單、被套、毛巾、衣物、臺布、椅套等公用纖維紡織品的統(tǒng)稱。不同于家庭衣物洗滌，布草洗后衛(wèi)生和外觀要求較高，而且每次洗滌量大，必須使用專業(yè)的設(shè)備、專用的洗滌劑和洗滌工藝進(jìn)行清洗。

GB/T 35744－2017《公用紡織品清洗質(zhì)量要求》[1]對住宿、交通、餐飲等場合使用的公用紡織品清洗質(zhì)量要求做了規(guī)定，主要涉及的指標(biāo)有水洗后白度、色牢度、潔凈度和衛(wèi)生指標(biāo)等。布草洗滌劑品種繁多，常見的有通用洗衣粉、強(qiáng)力洗衣粉、彩漂粉、氯漂粉等粉體洗滌劑和主洗液、助洗堿液、乳化劑、氯漂液、氧漂液等液體洗滌劑。鑒于液體洗滌劑的生產(chǎn)工藝簡單，可采用液體分配器自動加料，具有加料精確，溶解迅速和節(jié)省人力的優(yōu)點[2]，隨著飯店洗滌業(yè)和社會大中型水洗廠向自動化、環(huán)保型發(fā)展，液體洗滌劑市場占比越來越大，行業(yè)對液體布草洗滌劑特別是主洗液的質(zhì)量提升的呼聲也越來越高。

1 主洗液的技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

目前國內(nèi)尚未制訂主洗液的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，可供參考的標(biāo)準(zhǔn)有QB/T 1224－2012《衣料用液體洗滌劑》[3]和QB/T 4528－2013《工業(yè)洗衣用乳化劑》[4]。QB/T 1224－2012對普通洗衣液pH（25 ℃，1%）的上限要求是10.5，總活性物質(zhì)量分?jǐn)?shù)的下限要求是15%。QB/T 4528－2013規(guī)定乳化劑的pH（25 ℃，1%）上限10.5，總表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)下限要求是40%。

目前市售的主洗液多以堿性為主，不同企業(yè)制定的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的質(zhì)量指標(biāo)相對隨意，尤其是總活性物質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異較大，對產(chǎn)品去污性能的約束力差，不利于行業(yè)的發(fā)展，制定主洗液的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)迫在眉睫。

1.2 配方技術(shù)現(xiàn)狀

主洗液配方一般由非離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、螯合劑、增溶劑、聚合物、堿性助劑、熒光增白劑等成分組成。

1.2.1 非離子表面活性劑

非離子表面活性劑水溶液表面張力低、臨界膠束濃度低，膠束聚集數(shù)大，具有良好的乳化、潤濕、分散、去污、加溶作用，在水溶液中不會離解成帶電的離子，而是以中性非離子分子或膠束狀態(tài)存在，它的疏水基是由疏水性化合物如脂肪醇、烷基酚、脂肪酸、脂肪胺等提供，其親水基是能與水形成氫鍵的醚基、多元醇、乙醇胺等[5]。GB/T 26396－2011《洗滌用品安全技術(shù)規(guī)范》[6]中對主洗液使用的表面活性劑的生物降解性做了相關(guān)規(guī)定，滿足生物降解性的常用的非離子表面活性劑有脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO系列）、烷基糖苷（APG）、脂肪胺聚氧乙烯醚、烷醇酰胺（6501）、嵌段聚醚（L61、L64）等。由于AEO系列活性劑性能優(yōu)異，來源穩(wěn)定，價格比其他非離子表面活性劑便宜，目前在主洗液中用量最大。烷基酚聚氧乙烯醚（APEO）生物降解產(chǎn)物具有生物激素毒性，已在GB/T 26396-2011中明確規(guī)定，禁止用于洗滌產(chǎn)品中，然而由于APEO出色的乳化力和潤濕力，價格相對便宜，目前仍然在許多小廠家中被使用。使用非離子表面活性劑時需要注意，非離子表面活性劑在水中的溶解度隨著溫度升高而降低，當(dāng)加熱至一定溫度，非離子表面活性劑與水之間的氫鍵被破壞，溶液就變得渾濁，這個溫度叫做“濁點”。除了加熱，無機(jī)電解質(zhì)加到溶液中以后，達(dá)到一定濃度，也可以降低非離子表面活性劑的濁點，使溶液變混或者表面活性劑析出，導(dǎo)致產(chǎn)品穩(wěn)定性變差，這就是電解質(zhì)的鹽析作用[7]。因為主洗液使用的溫度較高，含有大量的鹽類助洗劑，為了提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性和高溫使用性能，主洗液中一般將非離子表面活性劑與陰離子表面活性劑或者增溶劑復(fù)配使用。

1.2.2 陰離子表面活性劑

陰離子表面活性劑品種繁多，大多數(shù)耐堿性能較好，隨著水溫的上升，在水中的溶解度變大，非常適合在主洗液中使用。可用于主洗液的陰離子表面活性劑有十二烷基苯磺酸鈉（LAS）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉（AES）、α-烯基磺酸鈉（AOS）、仲烷基磺酸鈉、烷基二苯醚二磺酸鈉、脂肪酸甲酯磺酸鈉（MES）、脂肪酸皂等。LAS是主洗液最常用的陰離子表面活性劑，具有原料來源充足、去污力強(qiáng)的優(yōu)點，缺點是在硬水中去污力下降。AES、AOS去污力強(qiáng)，耐硬水性能優(yōu)于LAS，在主洗液中的用量越來越大。仲烷基磺酸鈉具有優(yōu)異的潤濕力，溶解度高，有一定的降黏作用，可配置濃縮型的主洗液，缺點是價格偏高。烷基二苯醚二磺酸鈉是最早實現(xiàn)工業(yè)化的雙親水基Gimini型表面活性劑，由于其獨特的雙磺酸鹽結(jié)構(gòu)，使之具有優(yōu)異的水溶解性、耦合性及表面活性和卓越的去污性能、分散能力及抗硬水能力，在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高濃度無機(jī)鹽和漂白劑溶液中均有很好的溶解性和穩(wěn)定性[8]，目前烷基二苯醚二磺酸鈉的價格偏高，限制了它在主洗液中的大規(guī)模應(yīng)用。MES源自天然油脂，具有優(yōu)良的表面活性、鈣皂分散性能、抗硬水性能和去污性能，缺點是耐堿性較差、低溫易析出，只能應(yīng)用于中性主洗液中，而且用量不能太大。脂肪酸皂是主洗液最常用的表面活性劑之一，一般是由天然植物油脂來源的脂肪酸中和制得，除了清潔性能，還能控制洗滌體系的泡沫，適合水硬度較低的水洗環(huán)境。林康文等[9]設(shè)計了高皂基、低皂基兩種主洗液，考察了水質(zhì)對主洗液去污性能的影響，并對體系的控泡性能進(jìn)行了測定，結(jié)果顯示，主洗液中脂肪酸皂的提升可顯著降低洗滌泡沫及改善漂洗性能。

1.2.3 增溶劑

主洗液中常用的增溶劑是二甲苯磺酸鈉、異丙苯磺酸鈉、乙醇、異丙醇、尿素、醇醚溶劑等。一定含量的增溶劑可以保證主洗液配方的低溫儲存穩(wěn)定性和高溫使用性能，而且可以降低體系的黏度，以實現(xiàn)液體分配器的連續(xù)自動加料。

1.2.4 螯合劑與聚合物

螯合劑的作用是螯合洗滌液中的鈣、鎂、鐵等金屬離子，軟化水質(zhì)，與表面活性劑協(xié)同去污。主洗液中應(yīng)用量比較多的無磷螯合劑有乙二胺四乙酸四鈉（EDTA-4Na）、次氨基三乙酸鈉（NTA）、檸檬酸鈉、葡萄糖酸鈉等。傳統(tǒng)的聚合物常用的有聚丙烯酸鈉、馬來酸與丙烯酸共聚物鈉鹽，它們分子中含有多個羧基，對鈣鎂離子具有較好的螯合作用。聚丙烯酸鹽能使污垢的團(tuán)粒變小，穩(wěn)定地分散在洗滌液中，不沉淀，提高抗再沉積能力。馬來酸-丙烯酸共聚物電荷密度高，有較好的分散能力，能將聚集的污垢粒子分散在洗滌液中，防止污垢顆粒因絮凝產(chǎn)生大顆粒并沉積到織物上，從而提高抗再沉積能力[10]，在主洗液中用量不能太大，用量太大容易導(dǎo)致產(chǎn)品分層。申請?zhí)枮镃N201580034507.1的發(fā)明專利[11]公開了一種包含丙烯酸系聚合物的工業(yè)洗衣劑組合物，其配方包含丙烯酸系聚合物、表面活性劑、溶劑和水調(diào)理聚合物，所述丙烯酸系聚合物具有至少40 wt%的丙烯酸系單體的聚合殘基，所述水調(diào)理聚合物選自氨基羧酸鹽、聚丙烯酸酯、聚羧酸酯、聚羧酸及其組合，該洗滌劑使用聚合物可提高污垢去除和污垢懸浮能力，以防止污垢再沉積到紡織品上和工業(yè)洗衣機(jī)內(nèi)，有效清潔工業(yè)衣物污垢中常見的包含高濃度的油和金屬微粒的污垢，并防止其再沉積。

1.2.5 其他助劑

熒光增白劑吸收光線中的紫外光轉(zhuǎn)化為可見的藍(lán)光，微量增白劑吸附在織物上，對白色織物有增白作用，對彩色織物有增艷作用。QB/T 2953-2008《洗滌劑用熒光增白劑》[12]規(guī)定，洗滌劑使用的增白劑按分子結(jié)構(gòu)分類兩大類：二苯乙烯基聯(lián)苯類和雙三嗪氨基二苯乙烯類，常見的主要品種有CBX-S、CF-351、CBW、BLF、33#、31#等。

堿性物質(zhì)可皂化油脂，在主洗液中可明顯增強(qiáng)表面活性劑對油性污漬的清潔力，常用的堿性物質(zhì)有氫氧化鈉、氫氧化鉀、硅酸鈉、三乙醇胺、純堿等。

2 發(fā)展趨勢

2.1 主洗液新原料

2.1.1 新型表面活性劑

為了代替對環(huán)境不友好的APEO，行業(yè)多家企業(yè)先后推出了分子中帶有支鏈的異構(gòu)十醇聚氧乙烯醚、異構(gòu)十三醇聚氧乙烯醚、仲醇聚氧乙烯醚等產(chǎn)品，這一類產(chǎn)品具有傾點低、水溶性好、潤濕性好、乳化性好、去污力強(qiáng)、泡沫低的優(yōu)點，而且與陰離子表面活性劑相容性好，非常適合于主洗液的配制。

人們環(huán)保意識的加強(qiáng)也推動了表面活性劑的革新，植物來源的表面活性劑越來越受到人們的關(guān)注，腰果酚聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯乙氧基化合物（FMEE）、改性油脂乙氧基化合物（SOE）、油脂乙氧基化合物磺酸鹽（SNS80）等產(chǎn)品逐漸在各種洗滌劑中得到推廣應(yīng)用。腰果酚聚氧乙烯醚是由腰果殼油提煉的高純度腰果酚與環(huán)氧乙烷聚合而成，具有表面張力低、分散油污性能好、去污力強(qiáng)、低泡易漂等特性，與陰離子表面活性劑配伍性好，尤其與LAS和AES配伍有很好的協(xié)同增效作用[13]。FMEE是由天然油脂衍生物脂肪酸甲酯經(jīng)乙氧基化而成，具有生物降解性優(yōu)異，去污力好，泡沫低、易漂洗的優(yōu)點。SOE和SNS80生物降解性好，產(chǎn)品溫和無刺激、在水中無凝膠相區(qū)、低泡易漂洗，適合配制低溫、濃縮型液體洗滌劑[14]。

2.1.2 生物酶

醫(yī)院布草經(jīng)常會沾有較多的血跡，酒店賓館的毛巾、床單、客衣中也經(jīng)常有人體分泌的汗?jié)n、皮脂、血污等。傳統(tǒng)工藝是使用高堿和高溫清洗以及漂白才能將這些污漬去除，而蛋白酶和脂肪酶等酶制劑在低溫洗滌條件下很容易地將這些有機(jī)污漬去除[15]。另外，在餐臺布的清洗中，淀粉酶也有非常好的效果。纖維素酶可以作用于織物本身，對織物纖維進(jìn)行處理，在不影響織物纖維強(qiáng)度的情況下可以改善織物的毛躁表面，從而起到抗再沉積和白度維護(hù)的效果[16]。文獻(xiàn)[17]報道，酶制劑在商用清潔中可以代替一部分表面活性劑和堿，提高洗滌性能，降低返洗率。

2.1.3 綠色螯合劑和新型聚合物

含磷螯合劑會引起水體富營養(yǎng)化，逐漸被棄用，NTA被懷疑有潛在的致癌性，EDTA也被認(rèn)為對環(huán)境不友好，容易造成重金屬富集。隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)和相關(guān)法規(guī)的日趨嚴(yán)格，這些傳統(tǒng)的螯合劑將不再適用未來的洗滌行業(yè)，未來對環(huán)境和人體友好的綠色螯合劑將會受到歡迎，谷氨酸二乙酸四鈉（GLDA）、甲基甘氨酸二乙酸（MGDA）、亞氨基二琥珀酸鹽（IDS）、聚天冬氨酸（PASP）等氨基酸綠色螯合劑有很強(qiáng)的螯合金屬離子的能力和良好的溶解性，未來將會代替?zhèn)鹘y(tǒng)螯合劑應(yīng)用在主洗液中。

傳統(tǒng)的丙烯酸聚合物在濃縮的表面活性劑體系中存在配伍問題，可以選擇超支化聚合物或者疏水改性的聚合物來替代。文獻(xiàn)[18]報道，超支化聚合物（例如聚乙烯亞胺乙氧基化物Sokalan? HP 20）相較于常規(guī)的丙烯酸類聚合物，具有更加高效的分散性能，可以有效提升配方循環(huán)洗滌性能。文獻(xiàn)[19]報道，疏水改性的聚合物（例如丙烯酸和苯乙烯疏水改性的共聚物Alcosperse 747）擁有對鈣鎂離子較強(qiáng)的螯合力，可以加速其他表面活性劑的溶解速度，而且抗再沉積能力十分突出，對親水性顆粒污垢和油性污垢均具有很好的分散能力。

2.2 主洗液配方技術(shù)發(fā)展趨勢

2.2.1 結(jié)構(gòu)型主洗液

有些主洗液因為配方中洗滌助劑的含量較低，在使用時需要配合螯合劑、堿、分散劑等助洗劑進(jìn)行協(xié)同洗滌，助洗劑的添加可以降低表面活性劑的使用量，如果將大量的洗滌助劑和表面活性劑制備成結(jié)構(gòu)型主洗液，既可以減少洗滌時添料的工序，又能減少包裝物和運輸成本，也能加快主洗液代替助劑含量較高的工業(yè)洗衣粉的趨勢，目前市場上已經(jīng)有類似產(chǎn)品在使用。結(jié)構(gòu)型主洗液可參照QB/T 1224-2012《衣料用液體洗滌劑》[3]對結(jié)構(gòu)型洗衣液的定義：一種具有特殊內(nèi)部結(jié)構(gòu)的洗衣液，外觀呈均勻漿狀液體，固含量不低于40%，非表面活性劑助劑含量之和不低于20%，在洗衣液內(nèi)部，表面活性劑組分有規(guī)則的聚合形成液晶結(jié)構(gòu)，并均勻分散在連續(xù)的水相中，助洗劑穩(wěn)定懸浮在體系中。結(jié)構(gòu)型洗衣液含有較多的無機(jī)鹽助洗劑，屬于熱力學(xué)不穩(wěn)定體系[20]，對穩(wěn)定性要求較高，而且液體分配器要求準(zhǔn)確計量，決定了結(jié)構(gòu)型主洗液粘度不能太高，因此配方穩(wěn)定性和低粘性能，是結(jié)構(gòu)型主洗液需要解決的技術(shù)難題。

2.2.2 低溫型主洗液

近年來，能源價格的提高導(dǎo)致蒸汽價格大幅上升，水洗廠面臨成本上漲的壓力，迫切需求開發(fā)低溫工業(yè)洗滌產(chǎn)品。申請?zhí)枮镃N201811438007.6的專利[21]公開了一種具有低溫催化漂白功效的高濃縮主洗液及其制備方法，配方成分含有十二烷基苯磺酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基聚葡糖苷、漂白催化劑、油酸鉀、硬脂酸鉀、螯合劑、泡沫抑制劑、分散劑等，制備的濃縮主洗液具有去污力強(qiáng)、配方合理、制備工藝簡單、制造成本低、易于漂洗、易生物降解、綠色環(huán)保等優(yōu)點，同時在低溫環(huán)境下也具有催化漂白功效，有利于保護(hù)所洗滌物品的纖維結(jié)構(gòu)，使用范圍廣。申請?zhí)朇N201710338325.4的專利[22]公開了一種冷水洗滌劑及其制備方法，配方成分含有二苯乙烯基聯(lián)苯磺酸鹽增白劑、氮川三乙酸鈉、十二烷基硫酸鈉、α-烯基磺酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚合性增白劑、聚丙烯酸鈉、水等，該冷水洗滌劑配合洗衣粉使用，能快速溶解硬水質(zhì)中所有重污及油漬，不傷布料，高效增白，立竿見影，洗后令毛巾、床單光潔雪白。即使在常溫水中也有良好的去污、增白效果，減少二氧化碳排放。

3 結(jié)語

水洗自動化和環(huán)保低碳的需求推動了主洗液的快速發(fā)展，新型表面活性劑和環(huán)境友好原料的應(yīng)用也將越來越廣泛，更高技術(shù)含量、更節(jié)能、更高效的布草主洗液將會是商業(yè)洗滌劑的發(fā)展方向。