特殊非離子表面活性劑在濃縮洗滌劑中的應(yīng)用

盧宇毅 梁水嬌 宋晶晶

廣州市盛邦化工科技有限公司，廣東廣州，510623

洗滌劑的濃縮化是行業(yè)發(fā)展的趨勢，相較于普通的洗滌劑，濃縮化的洗滌劑在生產(chǎn)、包裝、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和排放上對環(huán)境更加友好。

目前行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T 1224－2012《衣料用液體洗滌劑》要求普通洗衣液總活性物含量在15%及以上，濃縮洗衣液總活性物含量在25%及以上。為了推廣和規(guī)范濃縮洗滌劑，引導(dǎo)消費(fèi)者正確選購濃縮洗滌劑產(chǎn)品，中國洗滌用品工業(yè)協(xié)會(huì)推出了“濃縮洗滌劑認(rèn)證標(biāo)識(shí)”，要獲得“濃縮洗衣液標(biāo)識(shí)”，總活性物含量需達(dá)到30%以上，獲得“濃縮+洗衣液標(biāo)識(shí)”，總活性物含量需達(dá)到45%以上[1]。

相較于國外濃縮洗衣液高度普及的情況，我國的濃縮洗衣液使用率還是明顯偏低，濃縮型的洗衣液在國內(nèi)還處于起步狀態(tài)[2]。洗滌劑濃縮化會(huì)面臨一系列的技術(shù)挑戰(zhàn)，大部分陰離子表面活性劑溶解度有限，非離子表面活性劑在常溫下的溶解速度較慢，并在高濃度下極易出現(xiàn)凝膠，成為制約濃縮化的瓶頸。

為了解決上述問題，通常會(huì)在配方中加入特殊非離子表面活性劑，改進(jìn)配方的穩(wěn)定性。本文將探究兩個(gè)特殊的直鏈醇烷氧基化物EcoSense EP2308和EP2325，與AEO-9和異構(gòu)醇醚在濃縮洗滌劑中的應(yīng)用對比，為設(shè)計(jì)濃縮洗滌劑配方提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料和設(shè)備

材料：檸檬酸鈉，氯化鈉，氫氧化鈉，丙二醇，十二烷基苯磺酸，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉（AES），脂肪醇聚氧乙烯醚-9（AEO-9），異構(gòu)醇醚L（異構(gòu)十醇-8EO），單乙醇胺（MEA）。以上產(chǎn)品均來源于市售。

EcoSense EP-2308（特殊的直鏈醇烷氧基化物，陶氏化學(xué)），以下簡稱EP2308；EcoSense EP-2325（特殊的直鏈醇烷氧基化物，陶氏化學(xué)），以下簡稱EP2325；碳黑污布JB-01、蛋白污布JB-02、皮脂污布JB-03、標(biāo)準(zhǔn)白布JB-00 (中國日用化學(xué)工業(yè)研究院)。

設(shè)備：立式去污機(jī)(中國日用化學(xué)工業(yè)研究院)；黏度計(jì)NDJ-5S(上海越平科學(xué)儀器)；pH計(jì)(上海儀電科學(xué)儀器)；數(shù)顯攪拌器(IKA)；白度計(jì)(北京康光光學(xué)儀器)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)配方

本文進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的濃縮洗滌劑配方有兩個(gè)，分別是三倍濃縮洗衣液和洗衣凝珠，配方采用的陰離子表面活性劑為十二烷基苯磺酸和AES；非離子表面活性劑有AEO-9、EP2308、EP2325、異構(gòu)醇醚L；三倍濃縮洗衣液采用的中和劑是氫氧化鈉，洗衣凝珠采用的中和劑是單乙醇胺（MEA）；配方采用丙二醇作為溶劑；未添加香精與色素。

1.2.2 去污力測試

參照GB/T 13174－2021標(biāo)準(zhǔn)測試方法，采用碳黑、蛋白、皮脂三種國標(biāo)污布，洗滌時(shí)間20 min，轉(zhuǎn)速120 r/min，測試溫度30 ℃，測試水硬度250ppm。洗滌之后，得到污布洗滌前后的白度差值，計(jì)算測試樣品和對標(biāo)樣品白度差值的比值，得到白度比值，白度比值大于1，即測試樣品去污力優(yōu)于對標(biāo)樣品，白度比值越高，去污力越強(qiáng)。三倍濃縮洗衣液的測試濃度是0.67 g/L，洗衣凝珠的測試濃度是0.5 g/L，標(biāo)準(zhǔn)洗衣液測試濃度2 g/L。

2 結(jié)果與討論

2.1 三倍濃縮洗衣液中性能對比

三倍濃縮洗衣液配方見表1，配方A1為配方基體，非離子表面活性劑是22%AEO-9，配方A2～A4是分別使用4%的EP2308、EP2325、異構(gòu)醇醚L替換基體中（配方A1）4%的AEO-9，對比A1～A4的去污力、外觀和黏度的差異。

表1 三倍濃縮洗衣液配方

去污力測試使用配方基體作為標(biāo)準(zhǔn)，即配方A1，當(dāng)去污比值大于1.0時(shí)，則說明配方的去污力優(yōu)于配方基體。測試方法參照GB/T 13174－2021，測試濃度均為0.67 g/L，測試結(jié)果見圖1。

圖1 三倍濃縮洗衣液去污力測試結(jié)果

根據(jù)圖1測試結(jié)果可知，對于碳黑污布的清洗，配方A1～A4的碳黑去污性能差別不大；對于蛋白污布的清洗，配方A2、A3、A4都有小幅度提升，其中配方A2、A3的提升幅度比A4稍大，蛋白去污性能更強(qiáng)；對于皮脂污布的清洗，配方A2、A3提升幅度非常明顯，配方A4無明顯提升。測試結(jié)果說明了在該三倍濃縮洗衣液配方中，使用4%的EP2325或EP2308替換4%的AEO-9，對配方的蛋白去污力稍有提升，對皮脂去污力的提升幅度大。

測試配方A1～A4的黏度和在5 ℃下放置1個(gè)月的穩(wěn)定性，結(jié)果見表2。從結(jié)果可以看出，經(jīng)過非離子表面活性劑替換的配方A2～A4，黏度都有所下降；在5 ℃下放置1個(gè)月后，配方A1和A4外觀呈渾濁狀態(tài)，配方A2和A3可保持透明。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，在該三倍濃縮洗衣液配方中，使用4%的EP2325或EP2308替換4%的AEO-9，可降低配方黏度，改善配方的低溫穩(wěn)定性。

2.2 高陰離子表面活性劑含量的濃縮洗衣液性能對比

常用的陰離子表面活性劑磺酸、AES的溶解度有限，因此在高濃縮的洗滌劑配方中，磺酸、AES的添加量也受限。設(shè)計(jì)高陰離子表面活性劑含量的三倍濃縮洗衣液配方，探究特殊的非離子表面活性劑對配方穩(wěn)定性是否有改善，配方和常溫外觀見表3，配方的陰離子表面活性劑為16%的磺酸和18%的AES，配方B1的非離子表面活性劑是18%的AEO-9，配方B2和配方B3分別用4%的異構(gòu)醇醚L和EP2325替換4%的AEO-9。從結(jié)果可以看出，配方B1和配方B2在常溫下呈渾濁的外觀，配方B3是透明外觀。使用4% EP-2325替換4% AEO-9，可以改善高陰離子表面活性劑濃縮配方的穩(wěn)定性，且效果優(yōu)于異構(gòu)醇醚L。

表3 高陰離子表面活性劑濃縮洗衣液配方及外觀（B1～B3）

保持配方的總活性含量不變，繼續(xù)將陰離子表面活性劑的占比提高，配方和外觀見表4。相較于B1配方，磺酸和AES各提高1%的活性含量，非離子表面活性劑下降2%，可以看出，配方B4和B5的外觀渾濁，配方B6仍可保持透明。

表4 高陰離子表面活性劑濃縮洗衣液配方及外觀（B4～B6）

繼續(xù)保持配方的總活性物含量不變，將兩個(gè)陰離子表面活性劑再各提高1%的活性含量，非離子表面活性劑下降2%，配方和外觀見表5。由表5可以看出，配方B8即使用EP2325作4%的替換后，配方樣品外觀是渾濁狀態(tài)，當(dāng)將EP2325的替換量提高至10%，即配方B10，配方外觀可澄清透明；配方B9使用異構(gòu)醇醚L 10%作替換，配方外觀呈渾濁狀態(tài)。

表5 高陰離子表面活性劑濃縮洗衣液配方及外觀（B7～B10）

在該配方體系類型中EP2325有助于提高陰離子表面活性劑占比，保持良好的透明度，從而增加配方設(shè)計(jì)的靈活性。

2.3 洗衣凝珠中性能對比

洗衣凝珠是濃縮洗滌劑的一種，活性含量通常在50%以上，含水量一般要求在15%以下，因此在高活性含量、低含水量的條件下，為了使配方穩(wěn)定且去污力性能優(yōu)異，常常會(huì)添加如異構(gòu)醇醚的特殊非離子表面活性劑。本實(shí)驗(yàn)將對比特殊非離子表面活性劑EP2308、EP2325、異構(gòu)醇醚L，以及常用非離子表面活性劑AEO-9，對洗衣凝珠配方的去污力影響。

表6是基礎(chǔ)洗衣凝珠配方，配方C1的非離子表面活性劑是30%的AEO-9，配方C2～C4分別用8%的EP2308、EP2325、異構(gòu)醇醚L替換8%的AEO-9。去污力測試結(jié)果見圖2。從圖2可以看出，配方C1～C4的碳黑去污力無明顯區(qū)別，均優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)洗衣液；配方C1～C4的蛋白去污力與標(biāo)準(zhǔn)洗衣液比較接近；配方C1～C4的皮脂去污力均明顯優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)洗衣液，其中配方C3的皮脂去污力最強(qiáng)，其次是配方C2，配方C1和C4的皮脂去污力較接近。

表6 洗衣凝珠測試配方（C1～C4）

圖2 洗衣凝珠（C1～C4）去污力測試

測試結(jié)果說明，將配方中用8%的EP2308或EP2325替換8%的AEO-9，碳黑和蛋白去污力無明顯提升，皮脂去污力可以得到明顯的提升，其中EP2325的提升幅度更大；若使用異構(gòu)醇醚L去替換，碳黑、蛋白、皮脂去污力均無明顯的提升。

2.4 洗衣凝珠配方中不同替代量對比

為了更詳細(xì)地了解EP2325對洗衣凝珠去污力的影響，使用不等量的EP2325替換AEO-9，測試洗衣凝珠配方的去污力變化情況。測試配方見表7，配方D1的非離子表面活性劑是30%的AEO-9，配方D2～D5分別使用3%、4%、5%、6%的EP2325替換8%的AEO-9，測試結(jié)果見圖3。從測試結(jié)果看出，配方D1～D5碳黑去污力接近，與標(biāo)準(zhǔn)洗衣液無明顯差距；配方D2的蛋白去污力較低，其他配方的蛋白去污力和標(biāo)準(zhǔn)洗衣液接近；配方D2和配方D3因?yàn)楸砻婊钚詣┑目偤坑忻黠@的降低，皮脂去污力較低，配方D1與配方D4的皮脂去污力接近，優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)洗衣液，配方D5的皮脂去污力最強(qiáng)。

表7 洗衣凝珠測試配方（D1～D5）

圖3 洗衣凝珠（D1-D5）去污力測試

由測試結(jié)果可知，使用3%或4%的EP2325替換8%的AEO-9，洗衣凝珠的去污力會(huì)有下降；當(dāng)EP2325提升到5%時(shí)，洗衣凝珠的去污力接近；當(dāng)EP2325提升到6%時(shí)，洗衣凝珠的皮脂去污力有明顯的提升。

3 結(jié)論

本文探究了特殊非離子表面活性劑EP2308和EP2325在濃縮洗滌劑中的應(yīng)用，與脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9、異構(gòu)醇醚L對比，在三倍濃縮洗衣液中，EP2325、EP2308可改善配方低溫穩(wěn)定性，顯著提高皮脂去污力，EP2325可提高配方中陰離子表面活性劑的含量，讓配方設(shè)計(jì)更加具有靈活性；在洗衣凝珠配方中，EP2325、EP2308可提高配方皮脂去污力。在凝珠配方中，使用6% EP2325替換配方中8% AEO-9，皮脂去污力明顯提升。