不同表面活性劑在噴霧洗潔精配方中的去油效果探討

張少雄 陸穎芳 黃 平

廣東優(yōu)凱科技有限公司，廣東佛山，528244

1 前言

目前，洗潔精行業(yè)出現(xiàn)了高度同質(zhì)化，洗潔精產(chǎn)品大同小異，缺乏創(chuàng)新，阻礙了洗潔精行業(yè)的發(fā)展[1]。作為常見的洗滌產(chǎn)品，洗潔精的發(fā)展應(yīng)以消費者的要求為導(dǎo)向，在產(chǎn)品上進(jìn)行創(chuàng)新。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展促使了人們文化水平的提高，使得人們對生活質(zhì)量有了更高的要求。并且，消費者對洗潔精產(chǎn)品也有了更高的要求，洗潔精產(chǎn)品需具備高效去污去油、溫和、使用便利等特點。因此，開發(fā)便利的使用方式、尋找適用的表面活性劑以及研究高效去油的配方具有必要性。

眾所周知，十二烷基苯磺酸鈉（LAS）是洗滌劑常用的表面活性劑，具有較好的油污去除能力，價格便宜，在洗滌劑配方中用量大，但是十二烷基苯碳鏈?zhǔn)鞘突碓?，相比其他表面活性劑在綠色環(huán)保性上還是不夠好，而且該原料色澤深，往往會影響產(chǎn)品的外觀。含LAS表面活性劑的配方體系是比較傳統(tǒng)的。

脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉（AES）是常見的用于洗滌劑配方開發(fā)的陰離子表面活性劑，是非離子表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）經(jīng)硫酸化劑硫酸化、再經(jīng)堿性中和劑中和制得的改性產(chǎn)品。其分子結(jié)構(gòu)中同時含有烷氧基的非離子親水基團(tuán)和硫酸酯基的陰離子親水基團(tuán)，具有兩類表面活性劑的優(yōu)點，AES顯現(xiàn)出較好的起泡能力、乳化能力和去污能力[2]。仲烷基磺酸鈉（SAS60）是陰離子表面活性劑，在強堿、高溫條件下具有極強滲透力，兼具乳化、脫油、洗滌功能。與陰離子、非離子表面活性劑配伍性好，可顯著提高效果。脂肪酸甲酯磺酸鈉（MES）是一款高效的陰離子表面活性劑，具有良好的水溶性，在高硬度的環(huán)境下也有較好的清潔能力。羥乙基月桂二甲基氯化銨（HY）是一款特殊的陽離子表面活性劑，與陰離子、非離子表面活性劑在一定配比下可改變原有體系膠束結(jié)構(gòu)，降低配方表面張力，提高產(chǎn)品多種性能。AEO-9是脂肪醇聚氧乙烯醚（C12-14碳鏈結(jié)構(gòu)），具有優(yōu)良的潤濕、乳化、去污洗滌性，能與各種陰離子、陽離子、非離子表面活性劑以及其他助劑組合使用，從而獲得協(xié)同效應(yīng)和高性能產(chǎn)品。C12-14仲醇醚（仲醇1209）為仲醇聚氧乙烯醚，能溶于水和多種有機溶劑，具有優(yōu)良的潤濕、乳化、去污性，能與各種陰離子、陽離子、非離子表面活性劑以及其他助劑組合使用，從而獲得協(xié)同效應(yīng)和高性能產(chǎn)品。C12-14脂肪醇聚乙氧基聚丙氧基化物（EP2454）是脂肪醇EO-PO嵌段聚醚，具有極好的潤濕性、分散特性，其耐硬水能力和抗酸堿能力也比較優(yōu)異，在低泡的同時具有極佳的表面活性和洗滌能力。

本研究是不采用LAS表面活性劑，以AES、烷基糖苷（APG）、椰油酰胺丙基甜菜堿（CAB）作為主要的表面活性劑，開辟另一種新型特殊的配方體系。選取不同類型的表面活性劑進(jìn)行復(fù)配，包括陰離子、陽離子和非離子等表面活性劑，探討不同類型的表面活性劑對配方的理化性質(zhì)、去油效果的影響，為噴霧型餐具洗滌劑增強去油效果研究提供參考。

2 實驗

2.1 材料和儀器

2.1.1 材料

A E S，購自浙江贊宇科技股份有限公司；APG，購自上海發(fā)凱化工有限公司；CAB，購自廣州天賜高新材料股份有限公司；SAS，購自廣州化學(xué)試劑廠；MES、AEO-9，購自馬石油；HY陽離子表面活性劑、EP2454非離子表面活性劑，購自科萊恩；仲醇1209，購自江蘇賽科化學(xué)有限公司；檸檬酸、檸檬酸鈉，購自廣州化學(xué)試劑廠。

2.1.2 儀器

羅氏泡沫儀/恒溫水浴鍋，廠家為上海隆拓儀器實驗設(shè)備有限公司，型號為SYG-512；數(shù)顯攪拌器，廠家為IKA，型號為RW20；電子秤，廠家為力辰科技有限公司，型號為YP3001B；pH計，廠家為梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司，型號為FE-28S；數(shù)字旋轉(zhuǎn)黏度計，廠家為上海方瑞儀器有限公司,型號為NDJ-8S。

2.2 實驗方法

2.2.1 洗潔精噴霧配方設(shè)計及小樣配制

每個配方的活性物含量大約為10%，以AES、APG、CAB等作為主要的表面活性劑，各表面活性劑按一定比例添加配制成總活性物濃度為10%的溶液，用于復(fù)配的表面活性劑包括陰離子表面活性劑SAS60、MES，陽離子表面活性劑HY，以及非離子表面活性劑AEO-9、仲醇1209、EP2454（表1）。

表1 用于復(fù)配的表面活性劑

2.2.2 pH值測定

樣品放置在不同溫度下儲存4周后，采用pH計測定樣品原液的pH值。

2.2.3 黏度測定

把樣品放置在恒溫水浴鍋中恒溫至25 ℃，估計待測樣品的黏度范圍，選擇合適的轉(zhuǎn)子。把轉(zhuǎn)子連接到螺桿，調(diào)節(jié)升降臺使轉(zhuǎn)子浸入被測液體中，直到轉(zhuǎn)子液面標(biāo)志和待測樣品液面持平。調(diào)節(jié)黏度計的面板，選擇適合的轉(zhuǎn)速，測量黏度值。

2.2.4 羅氏泡沫測定

按照GB/T 13173—2021標(biāo)準(zhǔn)方法中羅氏泡沫法，采用硬水150 mg/kg，測試樣品的發(fā)泡力，對比樣品初始泡沫量、5 min泡沫量和10 min泡沫量。

2.2.5 去污性能測定

2.2.5.1 國標(biāo)去污力測定

按照GB/T 9985—2022附錄A.2中泡沫位法，在盤子上均勻涂抹一定量的人工合成的污垢，晾干后，把盤子放在一定濃度下的表面活性劑溶液中進(jìn)行洗滌。洗滌的終點為溶液的表面泡沫層消失為一半為止，去污力的大小即用所洗盤子的個數(shù)來表示。

2.2.5.2 去油率測定

人工油污按照火鍋油和植物油1︰1配制，實驗前將玻璃片洗凈，晾干后稱重，其重量記為M0；滴入0.20 g的人工油污，并將油污均勻的鋪在玻璃片上，記總重量為M1；將玻璃片放置在0 ℃下1 h，加速老化，隨后取出恢復(fù)室溫；往50 ml固定體積塑料管中加入30 ml的待測樣品，放入玻璃片，靜置5 min后取出，立即用500 ml 250 ppm硬水漂洗，晾干后稱重，記為M2。去油率計算公式見公式1。

3 結(jié)果與討論

3.1 pH值、黏度測試結(jié)果

樣品放置4周后，對樣品pH值和黏度進(jìn)行測定，對比4周前后的pH值和黏度的變化。樣品的pH值和黏度變化如表2所示。由表2可得，弱酸性的樣品均無明顯變化，所有樣品的黏度均為＜100 mPa·s，且放置4周后無變化。

表2 樣品原始pH值與常溫放置4周后變化

3.2 泡沫性能測試結(jié)果

洗潔精在使用過程中會產(chǎn)生豐富的泡沫，泡沫的性能，如泡沫的大小、泡沫產(chǎn)生量等都會直接影響消費者對該洗潔精的評價。本實驗通過GB/T 13173—2021標(biāo)準(zhǔn)方法中羅氏泡沫法測定了6個配方的發(fā)泡力，結(jié)果顯示6個配方的泡沫高度均＞120 cm，均屬于高泡型配方。在0 min時，A配方樣品的泡沫高度明顯高于其他，從10 min的泡沫高度結(jié)果來看，所有配方的泡沫都沒明顯消除，較為穩(wěn)定，其中F配方樣品泡沫比其他樣品相對低一些（圖1）。

圖1 配方泡沫測試結(jié)果對比

3.3 去污性能測試結(jié)果

目前，越來越多的研究趨向于表面活性劑復(fù)配體系，適當(dāng)?shù)膹?fù)配可以有效提高配方的性能[3]。在本研究中，采用了不同類型的表面活性劑進(jìn)行了復(fù)配研究。

去污力是衡量洗潔精質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)。通過國標(biāo)GB 9985—2022的泡沫位法，測定了各個配方的去污力。由圖2可知，C配方樣品去污力最強，其洗盤數(shù)為3個，F(xiàn)配方樣品的去污力最弱，洗盤數(shù)僅有1.5個，而其他配方的去污力相當(dāng)，洗盤數(shù)均為2.5個。洗盤數(shù)結(jié)果顯示，F(xiàn)配方樣品效果最差，是由于EP2454的親水基團(tuán)（聚氧乙烯基）和親油基團(tuán)（聚氧丙烯基）交錯混合排列，在空間上相互阻礙，導(dǎo)致了液膜之間空隙的形成，減弱了液膜的強度，最終所形成的泡沫膜壁更容易破裂，從而具有低泡特性[4]，而國標(biāo)GB 9985—2022泡沫位法不適用于低泡餐具洗滌劑，所以去污力測試的實驗結(jié)果顯示F配方樣品的去污力較弱。

圖2 國標(biāo)去污力測試結(jié)果對比

采用國標(biāo)GB 9985—2022的泡沫位法測定去污力時，需要將洗潔精稀釋至規(guī)定的濃度再進(jìn)行試驗，而本研究中的配方應(yīng)用的產(chǎn)品是噴霧型洗潔精，作用效果一般是通過原液來體現(xiàn)。因此，本研究采用了一種新的評價方法來測定樣品的去油率。經(jīng)試驗，由圖3可知，C配方樣品表現(xiàn)出優(yōu)秀的去油能力，相當(dāng)其他樣品去油率的2倍，而其他配方的去油率相當(dāng)。

圖3 去油率結(jié)果對比

一般液體污垢的去除過程主要是液體油污以鋪展的油膜存在于基質(zhì)表面，在洗滌劑優(yōu)先潤濕的作用下，逐漸卷縮成為油珠，經(jīng)乳化最后被沖洗以至離開表面[5]。

C配方樣品，HY是特殊陽離子表面活性劑，能夠很好的與陰離子表面活性劑兼容，協(xié)同增效，更容易與陰離子表面活性劑形成臨界膠束，CMC更低，能夠明顯提高表面活性效能。過去，陽離子表面活性劑和陰離子表面活性劑的復(fù)配被認(rèn)為是不恰當(dāng)?shù)?，從理論上看，一般認(rèn)為陰離子和陽離子會在溶液中直接相互作用，從而產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)，降低表面活性劑的性能。然而，據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，陰-陽離子表面活性劑復(fù)配具有增效效應(yīng)，可以降低表面張力和CMC[6]，CMC越小，形成膠團(tuán)所需濃度就越低，去污所需濃度也越低，洗滌性能越好。因此，本研究中的C配方樣品作為陰-陽離子表面活性劑復(fù)配體系體現(xiàn)出了優(yōu)秀的去油能力。

4 結(jié)論

本研究通過探討陰離子表面活性劑SAS60、MES，陽離子表面活性劑HY，以及非離子表面活性劑AEO-9、仲醇1209、EP2454在噴霧洗潔精復(fù)配配方中的去油效果，發(fā)現(xiàn)陽離子表面活性劑HY能明顯提高配方去油效果，并且泡沫豐富，各項指標(biāo)穩(wěn)定，無異常。本研究豐富了噴霧類型洗潔精配方的基礎(chǔ)研究，進(jìn)一步拓寬了陰-陽離子表面活性劑復(fù)配體系，為開發(fā)去油洗潔精噴霧配方的應(yīng)用研究提供參考。