過碳酸鈉在濃縮洗衣粉中的應(yīng)用研究

吳曉圓 何 成,2 梁勇偉 劉 英,2

1. 納愛斯浙江科技有限公司，浙江杭州，310051；

2. 浙江省綠色清潔技術(shù)及洗滌用品重點實驗室，浙江麗水，323000

濃縮洗衣粉是一種高品質(zhì)、高性能的洗滌產(chǎn)品，不僅具有良好的性價比，而且可以節(jié)約資源，降低洗滌劑對環(huán)境的影響。當(dāng)前，在國家倡導(dǎo)節(jié)能減排的大環(huán)境下，洗衣粉實現(xiàn)濃縮化，將是洗滌行業(yè)對實現(xiàn)節(jié)能、降耗和減排目標(biāo)的一大貢獻。目前濃縮洗衣粉生產(chǎn)工藝比較成熟，一般采用附聚成型工藝，將液體原料噴灑入固體原料中，通過機械力攪拌混合，充分捏合、分散、老化成為小顆粒，再借助黏附力附聚為較大的顆粒制備而成。附聚成型生產(chǎn)濃縮洗衣粉工藝簡單、耗能低。另外，也可利用噴霧干燥設(shè)備，將料漿噴霧干燥作為基粉，再進行附聚成型生產(chǎn)濃縮粉。在基粉制備時，通過優(yōu)化配方結(jié)構(gòu)，大幅度提高料漿固含量，節(jié)省能耗；在后續(xù)附聚成型時，加入非離子表面活性劑和功能助劑，通過優(yōu)化工藝參數(shù)，控制粉體顆粒度，提高得率。

濃縮洗衣粉優(yōu)點突出，生產(chǎn)工藝成熟，但目前市場接受度較低，主要與消費者的洗滌習(xí)慣、產(chǎn)品賣點宣傳等有關(guān)。過碳酸鈉原料由于自身易熱分解，不能配置料漿進行高塔噴粉，更適合濃縮洗衣粉工藝添加，可以在濃縮洗衣粉中添加過碳酸鈉提升產(chǎn)品性能。

濃縮洗衣粉主要成分包括表面活性劑、助劑、添加劑[1]等，其中添加劑用于增強洗滌劑的性能和效果。過碳酸鈉作為新型高效洗滌助劑，具有很強的去漬、漂白和殺菌的作用。過碳酸鈉在水溶液中可以產(chǎn)生過氧化氫和純堿，使溶液呈堿性同時釋放出活性氧，破壞色基團去除有色污漬，對洗滌劑中有芳香味的有機添加劑及增白劑無破壞作用；具有很強的去漬和殺菌作用，不會損傷織物，而且無毒無害對環(huán)境友好。本實驗選取過碳酸鈉作為洗滌助劑，探索過碳酸鈉在濃縮洗衣粉體系中的應(yīng)用。

1 實驗部分

1.1 主要試劑與儀器

粉狀十二烷基苯磺酸鈉（LAS，60%），工業(yè)級，江蘇清婷洗滌用品有限公司；脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO-9，99%），工業(yè)級，陶氏化學(xué)公司；元明粉，工業(yè)級，江蘇瑞洪鹽業(yè)有限公司；碳酸鈉，工業(yè)級，江蘇華昌化工有限公司；4A沸石，工業(yè)級，山東鋁業(yè)集團；D型增白劑，工業(yè)級，山西青山化工有限公司；蛋白酶、脂肪酶，工業(yè)級，諾維信（中國）投資有限公司；粉狀過碳酸鈉（活性氧≥13%）和漂白活化劑四乙酰乙二胺（TAED），均為工業(yè)級，浙江金科化工有限公司；羧甲基纖維素鈉，化學(xué)純，浙江欣奇化工有限公司；國標(biāo)洗衣粉、JB-00國標(biāo)棉白布、JB-01碳黑污布、JB-02蛋白污布、JB-03皮脂污布，中國日用化學(xué)工業(yè)研究院。

Terg-O-Tometer型立式去污機，中國日用化學(xué)工業(yè)研究院；CM-700d型色差儀，日本柯尼卡美能達(dá)公司；NZ94-2152型羅氏泡沫儀，北京中西遠(yuǎn)大科技有限公司；DHG-9270型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒公司。

1.2 濃縮洗衣粉制備

將LAS、羧甲基纖維素鈉、碳酸鈉、4A沸石、元明粉按照比例稱量并混合攪拌，再加入非離子表面活性劑AEO-9和酶、香精等小料，混合均勻，并將過碳酸鈉和漂白活化劑以實驗要求的添加量加入樣品中，混合均勻制成濃縮洗衣粉樣品（活性物占比：LAS為12%、AEO-9為10%）。

1.3 有色污布制備

紅茶污布：將10 g普洱茶加入100 g沸水中，保持5 min。過濾后降至室溫，將JB-00棉白布靜置入茶水中浸泡2 min，浸軋機轉(zhuǎn)速30 r/min，壓力0.2 MPa，二浸二軋后烘干得到紅茶污漬。

紅酒污布：JB-00棉白布靜置入紅酒原液中浸泡2 min，浸軋機轉(zhuǎn)速30 r/min，壓力0.2 MPa，二浸二軋后烘干得到紅酒污漬。

咖啡污布：配置過程參考紅酒污布制備，三浸三軋，其他工藝步驟相同。

1.4 測試方法

溶解性能：稱取樣品4.000 g，量取500 mL硬水（250 ppm）倒入燒杯中，將燒杯放至攪拌器下進行攪拌（攪拌速度1000 r/min，攪拌時間90 s）。攪拌停止后，將燒杯中殘留物用預(yù)先恒重（M1）的篩網(wǎng)（80目）過濾，將過濾后的篩網(wǎng)放入105 ℃烘箱中烘干，再測其重量（M2），即得：

發(fā)泡力：參考GB/T 13173-2021《表面活性劑洗滌劑試驗方法》，水硬度150 ppm，40 ℃，溶液濃度2.5 g/L，讀取初始和5 min時的泡沫高度。

布病性附睪、睪丸炎影像學(xué)提示單側(cè)或雙側(cè)睪丸、附睪炎癥，排除由其他病原感染、外傷或腫瘤等原因引起的附睪炎或睪丸炎，可診斷該病。

活性氧含量：參考GB/T 13173-2021《表面活性劑 洗滌劑試驗方法》，稱取10.000 g樣品，移入2000 mL的燒杯中，容量瓶中裝入35 ℃的蒸餾水1000 mL后倒入2000 mL燒杯中進行攪拌（攪拌速度1000 r/min，攪拌時間90 s），攪拌停止后，用移液管移取100 mL溶液于裝有50 mL緩沖液的錐形瓶中，用高錳酸鉀溶液滴定至淡粉紅色，記錄高錳酸鈉溶液濃度（c），讀取滴定管讀數(shù)（V）。

去污力：參考GB/T 13174-2021《衣料用洗滌劑去污力及循環(huán)洗滌性能的測定》，樣品粉溶液濃度0.1%，標(biāo)準(zhǔn)粉溶液濃度0.2%，水硬度250 ppm，利用去污實驗機，在溫度為30 ℃、攪拌轉(zhuǎn)數(shù)為120 r/min，洗滌時間為20 min條件下同機對比，測定樣品的去污力比值。

有色污漬去污性能：參照去污力測試方法，樣品粉溶液濃度0.1%，標(biāo)準(zhǔn)粉溶液濃度0.2%，水硬度250 ppm，利用去污機，在溫度為30 ℃、攪拌轉(zhuǎn)數(shù)為120 r/min，洗滌時間為20 min條件下，測試不同污布洗滌前后的色差變化。

2 結(jié)果與討論

2.1 過碳酸鈉對粉體溶解性能的影響

從圖1可知，在30 ℃條件下添加不同含量過碳酸鈉的濃縮洗衣粉與不添加過碳酸鈉的濃縮洗衣粉溶解度數(shù)值相近，溶解情況較好，未溶物都在1%以內(nèi)；而在10 ℃條件下高添加量過碳酸鈉粉體溶解性變差，15%和20%過碳酸鈉添加量的濃縮洗衣粉未溶物增多。實驗結(jié)果說明：過碳酸鈉在常溫下具備較好的溶解度，低溫下溶解性受限。

圖1 不同含量過碳酸鈉濃縮洗衣粉的溶解性

為提升濃縮洗衣粉的低溫溶解性，在10%過碳酸鈉濃縮粉A中添加漂白活化劑四乙酰乙二胺（TAED），結(jié)果見圖2。0.5%用量的TAED可提升過碳酸鈉濃縮洗衣粉的低溫溶解性。漂白活化劑是一種有機過氧酸前驅(qū)體[2]，可以與過碳酸鈉釋放的過氧氫根離子反應(yīng)生成更加活潑的過氧酸，一同使用可加速過碳酸鈉的分解，以此提高溶解性。

圖2 不同含量過碳酸鈉濃縮洗衣粉的低溫溶解性

2.2 過碳酸鈉對粉體泡沫性能的影響

從圖3可知，未添加過碳酸鈉的濃縮洗衣粉初始泡沫高度低，消泡快，隨著過碳酸鈉用量的增加，濃縮洗衣粉粉體泡沫變多。過碳酸鈉會在水中分解，產(chǎn)生氣體從而加劇粉體泡沫的產(chǎn)生，使泡沫變得豐富。

圖3 不同含量過碳酸鈉濃縮洗衣粉的羅氏泡沫儀結(jié)果

2.3 過碳酸鈉在粉體內(nèi)的活氧分解速率

過碳酸鈉會隨著時間的變化發(fā)生分解，對環(huán)境條件要求較高，將按照1.2所述制備的過碳酸鈉濃縮洗衣粉置于45 ℃、濕度70%的恒溫恒濕箱內(nèi)，定期測試活氧分解率（下降量與初始量的比值），結(jié)果見圖4。

圖4 不同含量過碳酸鈉在濃縮洗衣粉中的活氧量變化

2.4 過碳酸鈉對粉體去污力的影響

過碳酸鈉在水中溶解后分解出碳酸鈉和過氧化氫，碳酸鈉不僅可以給溶液提供一定堿度，促進過氧化氫發(fā)揮功效，而且可以促進洗滌過程中的污垢水解，加速污垢從織物上剝離，提升去污效果，圖5是不同比例過碳酸鈉的濃縮洗衣粉對國標(biāo)碳黑、蛋白和皮脂污布的去污效果。

圖5 不同含量過碳酸鈉濃縮洗衣粉的去污力

由圖5可以看出，過碳酸鈉對國標(biāo)碳黑污布和皮脂污布的去污力隨著過碳酸鈉用量增加而增強，對國標(biāo)蛋白污布的去污力隨著過碳酸鈉用量增加略有下降，添加量超過15%后下降明顯。過碳酸鈉分解釋放氧化物質(zhì)，加速了皮脂、蛋白等污漬的分解，但同時也降低了蛋白酶的活性，對蛋白污布去污力產(chǎn)生影響。

2.5 過碳酸鈉對有色污漬的去污效果

紅茶、紅酒、咖啡等可脫色污漬需要過碳酸鈉反應(yīng)分解達(dá)到去除污漬的目的[3]，圖6是這些有色污漬含有的色素基團。過碳酸鈉在水中溶解后可以釋放出漂白活性粒子，破壞發(fā)色團共軛基團，去除茶葉、紅酒、咖啡中衍生的多酚類分子[4]，從而較好地去除污垢，達(dá)到去除有色污垢的作用。

圖6 有色污漬所含色素

采用特制的有色污漬布片，測試濃縮洗衣粉對有色污漬的去污效果，結(jié)果見表1。色差值Δz越大，表示洗去的污漬越多，洗滌劑的去污效果越好。

表1 有色污漬的去污效果

由表1可以看出，過碳酸鈉對紅茶、咖啡和紅酒的去污效果明顯。過碳酸鈉用量越高，對有色污漬的去污效果越好。

2.6 過碳酸鈉對粉體白度的影響

將1.2中不同配方的濃縮洗衣粉與未加過碳酸鈉原料的濃縮洗衣粉置于45 ℃、濕度70%的恒溫恒濕箱內(nèi)考察粉體的白度變化，結(jié)果見圖7。

圖7 不同含量過碳酸鈉濃縮洗衣粉的白度

由圖7可知，隨著粉體過碳酸鈉含量的增加，粉體白度隨時間的增加而降低。分析其原因，濃縮洗衣粉原料增白劑中三嗪氨基二苯乙烯類化合物含有碳碳雙鍵（C＝C），具有較低的光穩(wěn)定性[5]，在過碳酸鈉存在的條件下，會進行一系列的光致降解反應(yīng)從而產(chǎn)生變黃現(xiàn)象。

3 結(jié)論

（1）過碳酸鈉對國標(biāo)碳黑和皮脂污布去污力有增強，會影響國標(biāo)蛋白污布的去污力；與漂白活化劑復(fù)配可提升低溫溶解性。

（2）過碳酸鈉對有色污漬紅茶、紅酒、咖啡污布的去污效果好。過碳酸鈉用量越高，濃縮洗衣粉對有色污漬去污效果越好，泡沫也變得豐富。

（3）高含量過碳酸鈉在高溫高濕條件下會自身加速分解，對粉體白度產(chǎn)生影響。

（4）在實際應(yīng)用過程中，可自行選取適宜的過碳酸鈉添加量以獲得對應(yīng)需求性能。在濃縮洗衣粉體系，建議用量一般不超過10%。