异构醇聚氧乙烯醚在高浓缩洗衣液中的应用研究

赵 扬，耿靖坤，高 翌

（河南矛盾日化股份有限公司，河南 开封 475004）

异构醇聚氧乙烯醚在高浓缩洗衣液中的应用研究

赵 扬，耿靖坤，高 翌

（河南矛盾日化股份有限公司，河南 开封 475004）

高浓缩洗衣液是洗衣液的发展方向，但存在溶液稳定性差和水中难分散的问题。异构醇聚氧乙烯醚环境相容性好，是取代烷基酚乙氧基化物的较好产品。通过对泡沫、去污、溶液的稳定性和水溶分散性进行试验研究，证实异构醇聚氧乙烯醚是一种去污性好的低泡性型非离子表面活性剂。异构醇聚氧乙烯醚及其复配AES、AEO-9的高活性物溶液具有很好的稳定性和水溶分散性。用异构醇聚氧乙烯醚取替溶剂，优选出含总活性物73%的高浓缩洗衣液配方。该配方的稳定性很好，去污效果优于市售的品牌洗衣液。

高浓缩；洗衣液；非离子表面活性剂；异构醇聚氧乙烯醚

目前，国内生产的洗衣液多为普通型，活性物含量在20%左右。在发达国家，浓缩化已成为洗涤剂工业可持续发展和技术创新的主要趋势。2008年，西欧市场洗衣液中的表面表面活性剂含量一般在15%～45%，某品牌产品的活性物甚至高达55%[1]。

近年来，中国洗涤用品工业协会加大了推进洗涤剂浓缩化工作的力度，将之作为推动洗涤用品行业转型升级的主要内容。2011年，在前期推进洗衣粉浓缩化工作的基础上，又启动了洗涤剂浓缩化工作，涵盖的产品对象扩大到洗衣液和洗衣粉[2]。随着人们环保意识的不断增强，各种浓缩型洗涤剂成为合成洗涤剂的发展方向。

洗衣液本身就具有节能、减排的属性。高浓缩洗衣液可以进一步大大节约企业包装费用和运输成本，降低不必要的能源浪费。由于活性物的含量很高，高浓缩洗衣液配方容易出现溶液凝胶和水中分散性差等现象。经查找高浓缩洗衣液的资料，相关信息较少。有人曾通过加入助溶剂乙醇的办法尝试解决这个问题[3]，但加入的乙醇或异丙醇等溶剂本身去污力作用较小，还存在很大的气味。而且，这种方法与洗衣粉中大量使用元明粉一样存在浪费，还可能存在一定的安全隐患。

异构醇聚氧乙烯醚（简称异构醇醚）是异构醇和环氧乙烷反应生成的非离子型表面活性剂。与典型的直链AEO如十二碳醇相比，支链型AEO有更好的清洁效果，对油脂的乳化效果也较理想，且较低摩尔环氧乙烷加成物比相同分子质量的直链醇环氧乙烷加成物具有更好的润湿性能[4-5]。生物降解性测定结果显示，AES和异构13醇AEO7只需1d就能完全降解，好于TX-10和LAS的生物降解性。异构13醇醚系列产品的表面活性高、环境相容性好，是取代烷基酚乙氧基化物的较好产品[6-7]。本实验通过对异构醇醚泡沫、去污等性能进行试验，进而优选出高浓缩的洗衣液配方，为其在高浓缩洗衣液中的推广应用提供参考依据。

1. 试验部分

1.1 主要原料与设备

SF-70（C10异构醇醚7EO），98%，埃克森美孚；SF-90（C10异构醇醚9EO），98%，98%，美孚；1309（C13异构醇醚9EO），98%，埃克森美孚；1307（C13异构醇醚7EO），98%，埃克森美孚；AES（脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠），70%，湖南丽臣；AEO-9（脂肪醇聚氧乙烯醚），99%，吉林石化；增白剂CBW-02，陕西石化研究院。

标准污布：碳黑污布（JB-01）、皮脂污布（JB-03），中国日用化学工业研究院。

WSD-Ⅲ型白度计，北京康光仪器有限公司；QW-2型立式去污机，中国日用化学工业研究院。

1.2 试验方法

1.2.1 去污试验

表面活性剂质量分数为0.04%（以100%活性物计），高浓缩洗衣液和普通洗衣液分别按照0.1%和0.3%浓度进行测试。按GB/T 13174-1991测定去污力，用250ppm的硬水配成的溶液，去污差值＝洗后白布读数－洗前白布读数。

1.2.2 泡沫试验

表面活性剂泡沫按0.05%的浓度（异构醇醚与AES复配中按照有效物含量质量比2∶1），高浓缩洗衣液和普通洗衣液分别按照0.1%和0.3%浓度进行测试。按GB/T 7462-1994，采用150ppm硬水，使用罗氏泡沫仪恒温，在40℃记录当时和5min后的泡沫高度。

1.2.3 溶液稳定性试验

将表面活性剂按有效物含量（表面活性剂复配按照有效

物含量质量比2∶1）配制成不同浓度的溶液，并放置在0℃冰箱中，观察溶液的状态看是否出现凝胶或结块等现象。

1.2.4 水溶分散性试验

将约1g表面活性剂或含1g表面活性剂的溶液倒入100g 10℃或20℃的蒸馏水中，用玻璃棒搅拌，观察在水中的分散情况。

2. 结果与讨论

2.1 去污性能

采用JB-01碳黑污布和0.04%的浓度进行表面活性剂去污试验。由表1看出，异构醇醚的去污性能机关低于AEO-9，但好于AES，因此也具有很好的去污效果。值得注意的是，非离子表面活性剂较阴离子表面活性剂具有更低的CMC值。

此外，异构醇醚中1309的去污性能最好，异构醇醚C13的去污性能略好于异构醇醚C10。这说明，同系表面活性剂随着疏水基碳链增长，cmc值下降而去污性能提高。去污力检测结果与相关资料相符。

2.2 泡沫性能

泡沫是洗涤衣物过程中出现的现象，也是衡量表面活性剂功能与应用范围的一项主要指标。泡沫丰富的洗涤剂适合手洗，但不易漂清；低泡的洗涤剂适合机洗，可节省清洗时间和用水量。

表2和表3关于泡沫性能的试验结果显示，AEO-9和异构醇醚的泡沫都比AES的泡沫要低很多，且异构醇醚的泡沫稳定性不如AEO-9。异构醇醚中，含碳链较长的1309和1307的泡沫较高。异构醇醚复配AES后泡沫高度和稳定性提高明显，其中SF-70和SF-90同AES复配的泡沫高度基本达到AES的泡沫高度。由此看出，异构醇醚的泡沫高度和泡沫稳定性较差，复配AES后其泡沫性能大幅提高，显示这两者之间具有很好的复配性能。

表1 表面活性剂的去污性能

表2 异构醇醚的泡沫性能

表3 异构醇醚与AES复配的泡沫性能

2.3 溶液稳定性

常温下，LAS含量超过20%的水溶液会出现混浊现象，AES或AEO-9含量超过30%时则会出现凝胶和结块现象。普通洗衣液中由于表面活性剂含量较低，一般不存在这个问题。浓缩型洗衣液中的表面活性剂含量很高，尤其是在低温下，由于溶解度、凝固点等原因，更易出现凝胶和结块现象。

通过溶液的低温稳定性试验（表4），发现异构醇醚SF-70比1307具有更好的水溶液稳定性，含量80% SF-70的水溶液仍然是透明液体。总活性物在80%的SF-70与AEO-9复配或SF-70与AES复配也不会出现凝胶和结块问题。但值得注意的是，其总活性物含量在50%附近时却存在凝胶现象。活性物高于40%的1307与AEO-9复配或1307与AES复配基本呈膏状和凝胶形态。由此可见，无论是单独异构醇醚溶液，还是与AES等复配，SF-70与1307相比都具有更好的溶液稳定性。这也反映，同系表面活性剂的疏水基碳链越短，其在水中的溶解度越高。

2.4 水溶分散性

和国外洗涤温度较高不同，我国多数地区居民的洗涤温度在冬天和在夏天相差很大，一般在常温下（即自来水的温度）洗涤，这就要求洗涤剂在低温时要易于分散溶解。普通洗衣液的活性物较低，一般不存在水溶分散性问题。但活性物含量超过30%的液洗产品往往容易出现分散性不好的问题，倒入室温的水中易形成团状，且很难分散开，给消费者使用带来不便。

将1g异构醇醚等表面活性剂或按有效物含量2∶1复配的不同浓度溶液倒入10℃或20℃水中，观察在水中的溶解分散性，结果见表5和表6。该实验显示，异构醇醚具有很好的水溶分散性能，其中SF-70和SF-90的水溶分散性最好，能瞬间分散在水中，丝毫没有凝胶现象；1307和1309的水溶分散性较好；AEO-9的水溶分散性最差，倒入水中会结成块状，经过长时间搅拌才能溶解。此外，总活性物40%的SF-70与AEO-9复配或SF-70与AES复配，其水溶性也很好，在10℃能瞬间分散在水中。总活性物60% 和80%的SF-70和AEO-9复配后加入10℃水中呈丝状，20℃基本无任何凝胶现象；而同浓度下SF-70和AES的复配结块很严重，10℃分散性很差。上述实验结果说明，产品中表面活性剂浓度过高和洗涤水温太低都会造成其水溶分散性变差，活性物很高的SF-70与AEO-9复配物的水溶性明显好于SF-70与AES复配。

表4 表面活性剂的低温稳定性试验（实验温度0℃）

表5 表面活性剂的水溶分散性能

表6 SF-70复配AEO-9与SF-70复配AES溶液的水溶分散性能

2.5 配方试验

洗衣液由表面活性剂、助洗剂、增效剂等多种成分组成。衣料用液体洗涤剂的行业标准（QB/T 1224-2007）中明确规定，表面活性剂的浓度为普通型≥12%、浓缩型≥25%，并且外观稳定性好（40±2℃恒温24h，不分层；-5±2℃恒温24h，不分层，不沉淀）的均匀液体。由于洗衣液不能添加过多的五钠（沸石）等助剂，因此洗衣液配方中一定要选择去污性能强的表面活性剂。AES和AEO-9是目前市售洗衣液中使用较多且去污性能较理想的表面活性剂。通过试验用异构醇醚、AEO-9、AES复配优选出低温稳定性好的高浓缩洗衣液配方7#和11#（表7和表8）。试验发现，在配方中总活性物一定的情况下，AES和AEO-9的复配量太多容易出现凝胶现象，且AES相对AEO-9该现象更为明显。

参考洗衣液行业标准，用自配高浓缩洗衣液7#和11#与市售的普通洗衣液进行性能对比试验（见表9）。结果显示，自配高浓缩洗衣液对碳黑污布的去污力高于标准粉和市售洗衣液；自配高浓缩洗衣液对皮脂污布的去污力与市售洗衣液相近，但都低于标粉。另一方面，自配高浓缩洗衣液的产品稳定性很好，泡沫适中，溶水有少量丝状凝胶现象但易溶解。

表7 A组配方

表8 B组配方

表9 自配高浓缩洗衣液与市售品牌洗衣液性能对比试验

3. 结论

1）异构醇醚具有很好的去污性能，其中1309＞1307＞SF70＞SF90。

2）异构醇醚属于低泡类表面活性剂，异构醇醚与AES复配后泡沫高度和稳定性可大大提高。

3）异构醇醚中碳链较短的SF70比1307具有更好的水溶分散性和高活性物溶液的稳定性。

4）不用任何溶剂，优选出含异构醇醚、AEO-9、AES的高浓缩洗衣液配方。

5）与市售产品相比，自配的两种高浓缩洗衣液都具有很好的去污性能和产品稳定性。

[1] Helianna Kola. 从西殴和美国市场看洗衣液的配方革新[J]. 中国洗涤用品工业, 2011(4): 63-65.

[2] 李晓辉, 姚晨之. 《衣料用液体洗涤剂》新修订标准解读[J]. 日用化学品科学, 2011, 34(10): 44-46.

[3] 林炯婧, 张秀娜. 超浓缩洗衣液的配制及性能研究[J]. 日用化学品科学, 2011,34(10): 24-25.

[4] 李清, Jeff Huh. 硬表面清洗剂配方中表面活性剂的选择(摘要) [C]. 2011（第31届）中国洗涤用品行业年会. 北京: 中国洗涤用品工业协会, 2011: 21-33.

[5] 陶艳. 特殊功能性表面活性剂在民用硬表面清洁剂中的应用[C]. 2011（第八届）中国日用化学工业论坛. 广州: 中国日用化学工业研究院, 2011: 52-59.

[6] 赵郁梅, 秦勇, 张高勇. 表面活性剂生物降解度的测定[J]. 日用化学工业,2002, 32(6): 60-62.

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