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    產品技術

    常用表面活性劑的性能分析比較

    來源: 石家莊市海森化工有限公司  日期:2016-11-09 09:00:00  屬于:產品技術
    標簽:aes
    文章摘要:主要探討了陰離子、非離子、兩性離子三類表面活性劑的去污力、泡沫性能,考察了NaCl對表面活性劑的增稠作用,并進行了對比分析。結果表明,MES、AES、AEO-7、AEO-9和CAB的去污力較為突出;陰離子表面活性劑屬于高泡型洗滌原料,非離子表面活性劑屬于低泡型洗滌原料;NaCl對表面活性劑的增稠效果只有當添加量在一定范圍內時才有效。該結論為洗滌產品的配方研發提供了依據。
    隨著洗滌劑工業的科技進步與基礎性研究的不斷深入,新型表面活性劑不斷問世,從而給了洗滌劑配方設計者更多的選擇與機遇。然而,洗滌劑種類與性能的日益細分化以及環境要求的不斷提高,也給洗滌劑原料生產商提出了新的挑戰,促使他們不斷開發和生產出新的原料。

    從市場上的表面活性劑用量和品種來看,洗滌劑中使用最多的當數陰離子表面活性劑(烷基硫酸鹽類、烷基磺酸鹽類等),其次是非離子表面活性劑(脂肪醇聚氧乙烯醚類、烷基酰醇胺類等),再次是兩性離子表面活性劑(甜菜堿類、咪唑啉類等)而陽離子表面活性劑在纖維上的吸附性大、去污力小,且價格昂貴,一般主要用于柔順劑。
    表面活性劑對洗滌劑的去污性能、泡沫量、外觀、環保特性等都起著極為重要的作用。一款得到市場廣泛認可且性價比較高的洗滌產品配方,一般很少采用單一品種的表面活性劑,而是要將多種表面活性劑復配使用。因此,洗滌劑配方中表面活性劑的合理選擇與應用至關重要。
    本文將通過比較分析常見的幾種表面活性劑AES、AESA、K12、K12A、LAS、AOS、MES、APG0810、APG0814、AEO-7、AEO-9、6501和CAB的去污力、發泡力和NaCl增稠作用,為研發新的洗滌產品和優化成品配方提供參考依據。

    1.實驗部分
    1.1原料與儀器

      原料:脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)(70%);脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸銨(AESA)(70%);十二烷基硫酸鈉(K12)(94%);十二烷基硫酸銨(K12A)(70%);直鏈烷基苯磺酸(96%),實驗中預先用液堿中和為直鏈烷基苯磺酸鈉(LAS);α-烯基磺酸鈉(AOS)(35%),脂肪酸甲酯磺酸鈉(MES)(40%);烷基糖苷(APG0810、0814)(44%);脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-7)(97%)、(AEO-9)(99%);椰子油脂肪酸二乙醇酰胺(6501)(90%);椰油酰胺基甜菜堿(CAB)(30%)。本實驗所用原料配制液參考QB/T1224-2012,按各原料的15%活性物配制。
    試劑材料:蒸餾水;NaOH、GaCl2、MgSO4、NaCl(分析純);污布、標準洗衣液。
    儀器:RHLQ-III型立式去污機,;METTERPM1200型天平,;NDJ-5S型黏度計;WSD-3型全自動白度計;羅氏泡沫儀;電熱恒溫水浴鍋DK-S26。

    1.2實驗方法
    1.2.1去污力的測定

      按QB/T1224-2012《衣料用液體洗滌劑》中普通型洗衣液去污力的測試標準及GB/T13174-2003《衣料用洗滌劑去污力及抗污漬再沉積能力的測定》的測試方法進行去污力測定。各原料配制液和標準洗衣液的試驗濃度均為0.2%,用CaCl2和MgSO4配制成250mg/kg的硬水。取JB-01(炭黑污布)、JB-02(蛋白污布)、JB-03(皮脂污布)三種污布測定原料配制液和標準洗衣液的去污力,并計算其去污值。

    1.2.2泡沫性能測試

      按GB/T13173-2008《表面活性劑洗滌劑試驗方法》中《洗滌劑發泡力的測定(Ross-Miles法)》的方法用羅氏泡沫儀測定泡沫性能。用CaCl2和MgSO4配制成150mg/kg的硬水,取硬水溶解原料配制液,濃度為0.25%,置于(40±0.5)℃的恒溫水浴中陳化后測定。

    1.2.3不同濃度的NaCl對原料黏度的影響測定

      在各原料配制液中分別加入0%、0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%和1.8%的NaCl,稱量180g樣品于200g規格的燒杯中,置于(30±0.5)℃的恒溫水浴中恒溫后測定其黏度。NDJ-5S型黏度計參數設定為3#轉子,30rpm。

    2.結果與討論
    2.1原料去污力測試

      為使污垢更易于從基質上脫落并穩定地懸浮于介質中,不再沉積到基質上,從而產生去污的效果,表面活性劑起著關鍵作用。通過實驗分別測定了13種常用表面活性劑對三種標準污布的去污力,結果見表1。
    如表1所示,根據對炭黑污布的去污力測試結果,幾種常用陰離子表面活性劑的去污力表現如下:MES>K12A>AOS>AES(=1.00)≈AESA>LAS>K12;常用非離子表面活性劑的表現依次為:AEO-7>AEO-9(>1.00)>APG0814>6501>APG0810;兩性離子表面活性劑CAB的去污力比值大于1.00。其中,MES、AEO-7、AEO-9、CAB、K12A、AES和AOS對炭黑污布的去污效果均較好。
    對于蛋白污布而言,常用陰離子表面活性劑去污力表現依次為:MES>AESA>AES>K12(>1.00)>K12A>AOS>LAS;非離子表面活性劑依次為:AEO-7>AEO-9(>1.00)>APG0814>APG0810>6501;兩性離子表面活性劑CAB的去污力比值大于1.00。其中,MES、CAB、AESA、AES、AEO-7、AEO-9和K12對蛋白污布的去污效果都相對較好,尤其是MES高達1.24,而LAS只有0.48。
    對于皮脂污布的去污力,陰離子表面活性劑為:AES>MES>AESA(>1.00)>K12A>AOS>K12>LAS;非離子表面活性劑為AEO-9>AEO-7>APG0814(=1.00)>APG0810>6501;兩性離子表面活性劑CAB大于1.00。其中,AEO-7、AEO-9、AES、MES、CAB和AESA對皮脂污布的去污效果都較好,尤其是AEO-9高達1.55,而LAS只有0.43。

    2.2原料的發泡性能測定

      泡沫性能是表面活性劑的重要指標之一。泡沫本身雖無實質性去污作用,但是卻有攜帶污垢的作用,有利于去污。由表2可知,陰離子表面活性劑都具有良好的發泡性,泡沫豐富,穩泡性好,都是良好的起泡劑。相比較而言,非離子表面活性劑的泡沫量較少,尤其是6501,泡沫高度只有30mm,在實際應用中常用作抑泡劑。在實際應用中,應根據產品的具體需求來控制洗滌產品的泡沫量,選擇合適的表面活性劑進行復配。
    2.3不同濃度的NaCl對原料黏度的影響

      對于液體洗滌劑而言,黏稠度是其重要的理化指標。黏度大小不僅影響感官,更主要是影響產品使用效果。而在無機鹽中,NaCl是最有效的增稠劑,在洗滌劑中具有顯著的增稠效果,且其成本低,易于控制。在實驗中,我們考察了13種常用表面活性劑中添加不同比例的NaCl(0~1.8%)對黏度的影響,結果見表3。
    從表3可知,對于15%活性物的表活性劑,添加0%至1.8%的NaCl后,陰離子表面活性劑如AES、K12和AOS的黏度沒有改變,AESA添加1.5%NaCl后黏度開始變大,K12A中NaCl添加量達到1.2%后黏度開始變大;在LAS和MES中,從一開始添加NaCl其黏度就開始變大,但二者有差異:LAS的黏度變化有波動,而MES的黏度隨著NaCl添加量的增加而急劇上升;對于非離子表面活性劑APG和AEO系列,添加NaCl后其黏度沒有變化;而添加NaCl卻會使6501的黏度下降,但只在一定范圍內波動;兩性離子表面活性劑CAB的黏度在添加不同濃度的NaCl后沒有任何變化。

    3.結論

      洗滌產品的去污能力、泡沫性能、黏度高低是衡量該產品性能的基本指標。其中,在去污效果方面,MES、AES、AEO-7、AEO-9和CAB對三款污布的去污力都較為突出,可以作為衣物類洗滌劑配方的首選原料。
    在泡沫性能方面,陰離子表面活性劑屬于高泡型洗滌原料,非離子表面活性劑屬于低泡型洗滌原料。在研發洗滌配方時,應根據產品的泡沫需求,選擇適合的原料進行配伍。比如,對于洗手液、手洗餐具洗滌劑等配方多是高泡型的,還要求其泡沫細膩綿厚、手感較好;而用于洗衣機、洗碗機等機器清潔設備的洗滌劑配方多是低泡型的,以防止泡沫過多給這些洗滌機器帶來嚴重的機械效率問題。
    在增稠性方面,NaCl并不是對所有的表面活性劑都有增稠作用,在配方中如需以NaCl作為增稠劑,則應使用對NaCl的增稠作用效果顯著的表面活性劑,如LAS和MES。但是NaCl的增稠效果只有當添加量在一定范圍內時才有效,過高或過低都不能保持洗滌產品的穩定性。
    總體來說,表面活性劑是能夠根據各種洗滌劑的類別和要求賦予產品基礎架構的主要成分,它體現了洗滌劑的基本性質和功效。因此,全面充分地了解表面活性劑的性能是研發洗滌產品的基礎。而根據表面活性劑的基本性能進行復配,盡可能地達到協同增效的效果,則對整個配方的設計起著向導作用。


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