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精细化学品配方设计 第四章:洗涤剂
2.非离子型表面活性剂
•脂肪醇聚氧乙烯(3,7,9,10,15,20,25)醚 (平平加、AEO或OS系列) 无色至浅黄色透明液体,9以上为膏状体;水溶 性随数码的增加而提高,具有良好的润湿、乳化、 去污和耐硬水性。 •壬基酚聚氧乙烯(4,9,10)醚(OP或TX系列) 无色至浅黄色油状黏稠体,性能与平平加相似, 但生物降解性差,主要用于工业清洗剂中。 •6501(椰子油酸二乙醇酰胺,Ninol) 1:2型,淡黄色透明油状液体,可溶于水,具有 清洗、增泡稳泡、增粘及轻微柔发效果。 •MEA(椰子油酸单乙醇酰胺) 1:1型,白色至淡黄色固体,不溶于水,比6501 皮脂腺分泌出约1~2克的皮脂,其中含: 游离脂肪酸: 25% 甾醇类: 1.5% 角鲨烯: 5% 脂肪: 25% 烃类: 2% 甘油的单酯和双酯: 10% 蜡: 20% 其它: 8.5% 甾醇酯: 3%
污垢的存在方式
人们衣服上的上述污垢一般不是单独存 在的,它们会相互复合在一起,随着时间的 推移或受外界条件的作用,它们还会发生分 解或聚合反应,形成更加复杂的污垢物质。
阴离子表面活性剂
仲烷基磺酸钠(硫酸钠)(SAS) 月桂醇聚氧乙烯醚硫酸三乙醇胺盐(TA-40) 磺基琥珀酸单月桂酯二钠(琥珀酸酯201) 壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠 脂肪酸甲酯磺酸钠(MES,α-磺基脂肪酸甲酯钠盐) 琥珀酸二酯磺酸钠(丁二酸酯磺酸钠) 烷基醇酰胺磷酸酯(净洗剂6503) 脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸三乙醇胺盐(PET) N-酰基谷氨酸盐(AGA) 油酰氨基酸钠(雷米邦A) N-油酰基-N-甲基牛磺酸钠(209净洗剂,依捷邦T) 3-油酰氨基-2-甲氧基苯磺酸钠(净洗剂LS,净洗剂MA)
羧酸盐型咪唑啉两性表面活性剂 月桂基羧甲基钠型咪唑啉醋酸盐 椰油两性醋酸钠 N-十二烷基丙氨酸 椰油酰胺基丙基氧化胺
4. 阳离子表面活性剂
•十二烷基二甲基苄基氯化铵(1227,洁而灭) 无色透明粘稠状液体或固体,具有良好的泡沫和 化学稳定性,耐热耐光,有杀菌、乳化、抗静电、 柔软调理等多种性能。 •十六烷基三甲基氯化铵(1631) 浅黄色膏状物,具有良好的抗静电和柔软性能,并 有优良的杀菌防霉作用。淡黄色固体,有醇类溶剂的 气味,具有乳化作用,与阴离子SAA复配形成不溶于 水的中性盐。负性洗涤作用,使污垢牢固的结合在载 体上。可使头发形成膜式缔合,修复和润滑头发。 •十八烷基三甲基氯化铵(1831) 白色固体,具有柔软、抗静电、消毒、杀菌乳化 等多种性能,是护发素的主要成分之一。 •聚纤维素醚季铵盐(阳离子瓜儿胶、SJR-400,GW-400) 浅黄色粉末或固体,易溶于热水
16. 溶剂
软水(去离子水)、乙醇、异丙醇、丙酮、环己 烷、溶剂油
17. 保湿剂
甘油、丙二醇、甲壳素水解物、植物提取物、 聚乙二醇、乳酸钠
18. 营养素
维生素(A、B、C、D、E、H)及其衍生物、细胞激 素、肾上腺皮脂激素、各种氨基酸、动植物提取液
19. 香精、色素(一般用量0.1%~0.2%)
在固体型洗涤剂中,还常用到沸石、速溶层状偏硅酸 钠、元明粉、碳酸盐、硅酸钠
洗涤剂的洗涤性是表面活性剂的润湿性、 渗透性、乳化性、分散性、增溶性和发泡性 等全部基本特性的综合表现。
去污作用方式和影响因素
具体的去污作用方式有: 1. 化学反应去污 2. 卷离作用去污 3. 乳化作用去污 4. 增溶作用去污 5. 分散作用去污 6. 其它作用去污 影响洗涤效果的因素 影响洗涤作用的因素 1. 表面张力 1. 表面活性剂的浓度 2. 增溶作用 2. 洗涤温度 3. 泡沫 3. 吸附作用 4. 纤维的品种和物理特性 4. 表面活性剂的疏水基长度 5. 水的硬度 5. 乳化和起泡
3.两性表面活性剂的特性
椰油酰胺基丙基甜菜碱(CAB-30)
浅黄色低粘度透明液体,含量30%,与各类表面活 性剂复配性好,在广泛pH范围内稳定,刺激性小。
十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)
无色至微黄色黏稠液体,活性物含量30%,优良的 去污、柔软、抗静电、钙皂分散力、发泡和润湿性 能,等电点pH=5.6-6.14。易生物降解,毒性低。
三、洗涤剂配方的发展趋势
A. 环境保护的要求:
生物降解(表面活性剂四聚丙烯苯磺酸钠ABS直 链的烷基苯磺酸钠LAS、 助剂(三聚磷酸钠STPP4A沸石聚羧酸盐),泡 沫,富营养化。
B.配方技术进步的促进
SAA:肥皂AS ABS LAS 多元复配 助剂:碳酸钠、硅酸钠聚磷酸盐 4A沸石与 聚羧酸盐层状硅酸盐 功能添加剂:漂白剂CMC 光学增白剂 蛋白酶淀粉酶 纤维素酶复合酶 防沾色剂和污垢释放剂
液体洗涤剂的配方结构
液体洗涤剂的配方结构通常如下: 1. 表面活性剂:15%~30%;
2. 洗涤助剂:5%~20%;
3. 溶剂:50%~80%。
有关表面活性剂的性能和应用原理已在第二章第二 节中讨论过了,本节主要讨论洗涤剂常用表面活性 剂以及助剂的品种和去污原理。
一、洗涤剂用表面活性剂
1. 阴离子表面活性剂
污垢在织物纤维上的微观结合力有静电 力、诱导力和色散力。它们没有饱和性和 方向性,都属于范德华力。
二、洗涤剂的去污机理和影响因素
洗涤剂的去污作用就是用洗涤剂破坏污垢与 纤维之间的氢键,削弱或降低上述范德华力,作 用过程可表示为:
织物…污垢 + 洗涤剂 溶解 润湿 乳化 洗脱 织物 + 污垢…洗涤剂 分散 悬浮 排放
阴离子表面活性剂的特性
• NAES (脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵,35%) 比AES稀,水溶性好,刺激性更低。与LAS配 合使用时可获得高泡体系。 • K-12(十二烷基硫酸钠,80%以上) 白色浅黄色粉末,发泡性好,通称发泡剂, 是牙膏和高档香波的起泡原料。 • K-12A(十二烷基硫酸铵,27~30%) 无色或浅黄色膏状体,发泡性好,脱脂力低, 是高档香波的首选原料。 • 烷基磺酸盐和烯基磺酸盐(AOS) 是工业洗涤剂的重要原料,具有优越的洗涤性 能和配伍性,最具发展前途。
二、洗涤剂配方的发展方向
1. 液体化
2. 无磷化
3. 浓缩化
4. 功能化
5. 专用化
本章主要讨论液体洗涤剂的配方设计
第二节 洗涤剂配方的基本理论
一、污垢的成分及特性
1. 油性污垢 2. 水溶性污垢 3. 固体污垢
水分: NaCl: 脂肪物: 人体汗液的成分: 98.4% 尿 素: 0.57% 乳酸盐: 0.40% 0.08% 0.5%
•高级脂肪酸皂(皂片、皂粉): 白色或浅黄色蜡状固体,溶于热水和酒精,在软 水中具有丰富的泡沫和较高的去污力,但其水溶液的 碱性较高(pH10),具有低刺激和温和的洗涤效果,是 液体皂和香波的主要成分。 •AES(脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠,70%) 无色或浅黄色膏状体,加少量水时会变稠,含水 量达60%时溶解,有较好的泡沫力、去污力、润湿力 和低的皮肤刺激性,是中高档香波的主要去污成分。 •LAS(直链烷基苯磺酸及其钠盐) 棕色粘稠膏体(或乳白色浆状物),去污力和发 泡力良好,综合性能优良。
面成膜,柔顺、滑爽头发
•聚氯化二甲基二烯丙基铵(聚季铵盐550) •高分子阳离子表面活性剂(迪恩普,DNP)
5.特殊类型表面活性剂
•聚硅氧烷聚醚共聚物(乳化硅油) 乳白色膏体,不溶于清水,在头发表面成 膜,增加头发的梳理性和柔顺、滑爽感) •聚丙烯酰胺(啫喱胶,拉丝剂) •含氟表面活性剂 •羊毛脂衍生物
7.防头屑剂
六氯代苯羟基喹啉、聚乙烯吡咯烷酮碘(PVP -I)、吡啶硫酮锌(ZPT)、十一碳烯酸衍生物
8.抗静电剂
高级醇磷酸盐、聚季铵盐
其它添加剂(续)
9.滋润剂
异三十烷、液体石蜡、橄榄油、乙氧基化羊 毛脂、蛋白质水解物、毛发水解物
10. pH调节剂
各种磺酸、柠檬酸、磷酸、硼酸钠、磷酸二氢 钠、乙二胺四乙酸(二钠)(EDTA)
洗涤剂配方的发展趋势
C.产品的发展
产品多功能,形式多样化,低温、节水、环 保,对人畜安全
液体化: 无磷化: 浓缩化: 功能化: 专用化: 使用方便、节约能源 保护水生动植物,环境友好 高效、节约包装和运输费用 洗净、柔软、抗静电、漂白等 针对不同用途设计配方,充分利用资源
11. 漂白剂及活化剂
双氧水、过硼酸钠、过碳酸钠、过焦磷酸钠、 过硫酸钠、氯胺-T、二氯异氰尿酸及其盐、次氯 酸钠、漂白粉、四乙酰乙二胺(TAED)、壬酰基苯 磺酸钠(NOBS)
其它添加剂(续)
12. 酶(一般用量0.5%~2%)
蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶
13. 柔软剂
季铵盐型和两性离子表面活性剂
阳离子表面活性剂
•椰油烷基三甲基氯化铵 •双十六烷基三甲基氯化铵(DPDMAC) •十六烷基三甲基溴化铵(1631-Br) •双十八烷基二甲基氯化铵(D1831) •十二烷基二甲基苄基溴化铵(新洁而灭) •烷基咪唑啉阳离子表面活性剂 •十二烷基二甲基氧化铵(OA-12) •十八烷基二甲基氧化铵(OA-18) •聚多元醇胺(P-551黑马牌增稠剂) •氯化二甲基二烯丙基胺丙烯酰胺共聚物(聚季铵盐 3330)与阴离子SAA复配不会产生沉淀。增加香波的稠厚感,在头发表
4.增溶剂
甲苯磺酸盐、低碳醇、乙二醇单丁醚、烷基磷酸 盐、尿素
其它添加剂
5.抗污垢再沉淀剂(一般用量0.5%~1%)
CMC、羟丙基甲基纤维素、乙基羟乙基纤维素、 甲基羟乙基纤维素、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮 (PVP)、聚丙烯酸钠、马来酸-丙烯酸共聚物
6. 荧光增白剂(一般用量0.1%~0.3%)
二苯乙烯衍生物,常用的有VBL、VBU、VBA、 31#、33#、CBS
二、洗涤助剂
1. 螯合剂
STPP、焦磷酸钠、羧甲基丙醇二酸钠(SCMT)、氮 川三乙酸钠(NTA)、EDTA、葡萄糖酸钠
2. 增稠剂(一般用量1%~4%)
天然及合成树脂、聚乙二醇酯类、CMC、羟乙基纤 维素、乙基羟乙基纤维素、甲基羟丙基纤维素