辛烷基磺酸鈉在有機(jī)酸體系中的增稠性能應(yīng)用研究

梁水嬌 宋晶晶 盧宇毅

廣州市盛邦化工科技有限公司，廣東廣州，510620

國內(nèi)市售液體潔廁劑有選擇鹽酸類無機(jī)酸，復(fù)配脂肪胺聚醚類表面活性劑和助劑制成黏稠產(chǎn)品，也有選擇使用檸檬酸、草酸等有機(jī)酸，復(fù)配黃原膠等多糖類增稠劑和助劑解決掛壁和鋪展問題[1-2]。多糖類增稠劑通常會(huì)面臨需預(yù)分散、加熱溶解等復(fù)雜配方工藝，在有機(jī)酸潔廁劑體系中有可快速分散且有效增稠的原料則可為實(shí)際生產(chǎn)提供便利性。

辛烷基磺酸鈉具有良好的鋪展?jié)櫇裥阅?，與配方中的助劑、漂白劑相容，在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿體系中有良好的溶解性和穩(wěn)定性。辛烷基磺酸鈉、二甲苯磺酸鈉等常見于洗滌劑中作為水溶助長劑，用來改善體系的透明度，降低配方黏稠度[3]。增稠與降黏本是相互矛盾的，如何在配方中平衡是配方設(shè)計(jì)時(shí)的一大考驗(yàn)。

本文主要考察了辛烷基磺酸鈉在有機(jī)酸體系中的增稠性能，也初步進(jìn)行了酸性增稠劑在有機(jī)酸體系中的穩(wěn)定性試驗(yàn)，為后續(xù)實(shí)際的配方應(yīng)用提供一定的參考價(jià)值。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑與儀器

辛烷基磺酸鈉PAS-8S（斯泰潘）；酸性增稠劑L-70（陽離子和特殊表活復(fù)配物、廣州市盛邦化工）；油胺聚氧乙烯（2）醚Fentacare O02（索爾維）；酸性增稠劑LT-302（陽離子和特殊表活復(fù)配物、廣州啟正化工）；檸檬酸，草酸等有機(jī)酸均為市售工業(yè)品；IKA RW 20 攪拌器，IKA公司；旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)NDJ-5S，上海越平科學(xué)儀器。

1.1.1 黏度測試

參照GB/T 15357―2014《表面活性劑和洗滌劑旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測定液體產(chǎn)品的黏度和流動(dòng)性質(zhì)》，設(shè)定測試溫度為25℃，采用2號(hào)轉(zhuǎn)子12轉(zhuǎn)。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)配方設(shè)計(jì)

辛烷基磺酸鈉在有機(jī)酸體系中的增稠性能，設(shè)計(jì)了四種配方類型進(jìn)行考察。第一種如表1使用4.5%檸檬酸，調(diào)整酸性增稠劑的量，添加適量的PAS-8S，觀察黏度變化；第二種如表2使用2.5%L-70，調(diào)整檸檬酸的添加量，添加適量的PAS-8S，觀察黏度變化；第三種如表3保持同等添加量的有機(jī)酸，更換有機(jī)酸的類型，添加適量的PAS-8S，觀察黏度變化；第四種如表4保持同等添加量的酸性增稠劑，更換酸性增稠劑的類型，添加適量的PAS-8S，觀察黏度變化。

表1 保持有機(jī)酸量不變，變化酸性增稠劑L-70用量

表2 酸性增稠劑的量保持不變，變化檸檬酸用量

表3 不同的有機(jī)酸對比

表4 不同的酸性增稠劑對比

2 結(jié)果與討論

測試過程中發(fā)現(xiàn)PAS-8S在體系中逐漸提高添加量會(huì)出現(xiàn)混濁現(xiàn)象，靜置后分層。發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象的后續(xù)添加量不作為考察對象。為方便整理，當(dāng)黏度低于20cps時(shí)，黏度記錄為0。

2.1 酸性增稠劑量對黏度的影響

由表5可知，L-70的量為1.5%時(shí)，PAS-8S的添加量為0.4%時(shí)呈透明液體，達(dá)到0.6%時(shí)會(huì)有兼容性問題。L-70的量為2.5%時(shí)，PAS-8S的添加量為1.8%時(shí)呈透明液體，添加量達(dá)到2.0%時(shí)會(huì)有兼容性問題。L-70的量為3.5%時(shí)，PAS-8S的添加量為1.4%時(shí)呈透明液體，添加量達(dá)到1.6%時(shí)會(huì)有兼容性問題。PAS-8S在體系中的兼容性與L-70的量有關(guān)，無線性關(guān)系。由表6、圖1可知，PAS-8S添加量較低時(shí)，對體系黏度無幫助；隨著PAS-8S的添加量增加，體系黏度有提升，但過量后會(huì)有下降趨勢。L-70的量為2.5%，PAS-8S的添加量為1.6%時(shí)黏度達(dá)到高峰。這一現(xiàn)象是由于L-70含有陽離子表面活性劑，添加陰離子PAS-8S，在溶液中形成了陰陽離子表面活性劑混合體系中，由于分子間正/負(fù)離子的強(qiáng)靜電吸引作用，相互復(fù)配后容易形成棒狀膠團(tuán)，使黏度增加[4-5]。當(dāng)PAS-8S過量即濃度超過CMC后發(fā)生聚集，出現(xiàn)混濁、分相等情況[6]。

圖1 保持有機(jī) 酸量不變，不同PAS-8S添加量時(shí)黏度變化情況

表5 保持有機(jī)酸量不變，PAS-8S添加量對配方體系外觀的影響

表6 保持有機(jī)酸量不變，PAS-8S添加量對配方體系黏度的影響

2.2 有機(jī)酸添加量對黏度的影響

由表7可知，檸檬酸的量為2.5%時(shí)，PAS-8S的添加量達(dá)到或超過1.2%時(shí)會(huì)有兼容性問題。檸檬酸的量為4.5%時(shí)，PAS-8S的添加量達(dá)到或超過2.0%時(shí)會(huì)有兼容性問題。檸檬酸的量為6.5%時(shí)，PAS-8S的添加量達(dá)到或1.2%時(shí)會(huì)有兼容性問題。PAS-8S在體系中的兼容性跟檸檬酸的量有關(guān)，無線性關(guān)系。

表7 酸性增稠劑的量保持不變， PAS-8S添加量對配方體系外觀的影響

由表8、圖2可知，PAS-8S添加量較低時(shí)，對體系黏度無幫助；隨著PAS-8S的添加量增加，體系黏度有提升，但過量后會(huì)有下降趨勢。檸檬酸的量為4.5%，PAS-8S的添加量為1.6%時(shí)黏度達(dá)到高峰。

圖2 酸性增稠劑的 量保持不變，不同PAS-8S添加量時(shí)黏度變化情況

表8 酸性增稠劑的量保持不變，PAS-8S添加量對配方黏度的影響

2.3 不同有機(jī)酸對黏度的影響

2.3.1 兼容性及增稠情況

由表9可知，有機(jī)酸為檸檬酸時(shí)，PAS-8S的添加量為1.8%時(shí)保持透明。有機(jī)酸為草酸時(shí)，PAS-8S的添加量為1.2%時(shí)保持透明。

表9 更換有機(jī)酸，PAS-8S添加量對配方體系外觀的影響

從表10、圖3可知，PAS-8S添加量較低時(shí)，對體系黏度無幫助；隨著PAS-8S的添加量增加，體系黏度有提升，但過量后會(huì)有下降趨勢。有機(jī)酸為檸檬酸時(shí)，PAS-8S的添加量為1.6%黏度達(dá)到高峰。PAS-8S對體系黏度影響程度與有機(jī)酸種類有關(guān)，相同添加量的有機(jī)酸，檸檬酸體系黏度提升的幅度更大。

圖3 更換有機(jī)酸，不同PAS-8S添加量時(shí)黏度變化情況

表10 更換有機(jī)酸，PAS-8S添加量對配方黏度的影響

2.3.2 穩(wěn)定性

表11為檸檬酸和草酸體系添加PAS-8S的黏度在第1、15、30、90天時(shí)變化情況，B組（檸檬酸）在1.4%、1.6%、1.8%時(shí)變化曲線見圖4，F(xiàn)組（草酸）在1.4%、1.6%、1.8%時(shí)變化曲線見圖5，由表11和圖4、圖5可知，草酸體系中，黏度下降的趨勢更明顯。除了黏度有下降的趨勢，其樣品外觀顏色也隨時(shí)間變黃程度加深，草酸具有較強(qiáng)的氧化性影響含胺類產(chǎn)品的穩(wěn)定性，最終影響樣品的黏度及外觀。使用L-70酸性增稠劑時(shí)添加PAS-8S，檸檬酸的穩(wěn)定性更好。

圖4 更換有機(jī)酸，不同PAS-8S添加量時(shí)B組黏度穩(wěn)定性情況

圖5 更換有機(jī)酸，不同PAS-8S添加量時(shí)F組黏度穩(wěn)定性情況

表11 更換有機(jī)酸，不同PAS-8S添加量時(shí)黏度穩(wěn)定性情況

2.4 酸性增稠劑對黏度的影響

由表12可知，在PAS-8S添加量為1.4%～1.8%時(shí)，外觀都呈透明，此時(shí)兼容性良好。由表13可知，不同的酸性增稠劑，PAS-8S對配方體系的黏度影響不一致。在實(shí)際配方測試中可根據(jù)具體需求選擇合適的酸性增稠劑對比。

表12 更換酸性增稠劑，不同PAS-8S添加量時(shí)外觀情況

表13 更換酸性增稠劑，不同PAS-8S添加量時(shí)黏度變化情況

3 結(jié)論

本論文研究了不同條件下，辛烷基磺酸鈉/有機(jī)酸（檸檬酸、草酸）/增稠劑體系的增稠性能，結(jié)果表明，配方為4.5%檸檬酸、2.5%L-70、1.6%PAS-8S時(shí)可獲得較高的黏度，同時(shí)也有良好的穩(wěn)定性。

除PAS-8S外，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測試其他短碳鏈的磺酸鹽，如二甲苯磺酸鈉、異丙苯磺酸鈉等在有機(jī)酸體系中也有增稠性能。無論選擇哪種短碳鏈磺酸鹽都需要考慮酸性增稠劑、有機(jī)酸的種類及其用量。如具體符合市場的產(chǎn)品還需綜合考慮成本、清潔力、掛壁性及鋪展性。