都贺鑫 张宇梁 谭景轩 李广博 鲁宇凡 陈智昊
摘 要:本文重点对手工皂传统的热制法进行了改进,并对冷制法进行了一定程度的探究。通过手工皂的设计性实验,体验实验的自主性与趣味性,激发自主创造的激情,增强对化学实验的兴趣,提高创新能力和实践能力。
关键词:手工皂;粘稠
随着社会经济水平的逐渐提高,传统皂类已经无法完全满足人们日常生活的需求,手工皂应运而生。目前来看,手工皂价格居高不下,其原因除了使用高档油品、添加贵重香料之外,还有人工成本。降低人工成本,提高制作速度和品质是值得研究的一个话题。
我们使用热制法获得粘稠状皂基,并加入了色素溶液以测试其效果,具体方案如下:
实验器材:500mL烧杯,玻璃棒,温度计(量程0~100℃),酒精灯,三角架,石棉网,托盘天平,量筒。
实验用品:菜籽油,氢氧化钠固体,蒸馏水,绿色素的丙酮溶液。
实验步骤:①称取10g氢氧化钠,加适量水配制成饱和溶液。②量取95mL菜籽油,加入盛有饱和NaOH溶液的烧杯中。③将烧杯置于垫有石棉网的三角架上加热,控制温度在80℃-90℃,用玻璃棒搅拌反应40min。④待混合液变得粘稠且颜色较深时,撤去酒精灯。自然冷却后将皂液入模使其自然干燥。
实验结果:获得茶色不透明的皂液,粘稠度较大。加入绿色素的丙酮溶液,搅拌均匀后获得绿色的半成品,放置一周后得到产品。
反思与改进:①由于原料的限制,没能在产品中添加更多物质来测试其对手工皂性质和功能的影响。②获得的皂液还需要长时间的晾晒才能获得成熟的皂基,这与市场上的热制法是一致的。
结论:①加热到90℃之后反应速度明显快于40℃的热制法工艺。②可以在获得的皂液中加入不同物质,以得到不同功能的手工皂。
一、传统手工皂热制法的改进
传统手工皂一般选用植物油在40℃左右反应,时间较长。所得到的产品需要放置1个月左右才可以成形。这样制出的手工皂,由于植物油的不饱和度较高容易腐坏变质,产生难闻气味,不能使用。
热制法的改进方法,主要有3个方面。
(1)换用饱和脂肪酸甘油酯或单一不饱和脂肪酸甘油酯。饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸相比,饱和脂肪酸的稳定性较佳,比较不容易氧化,这些油脂包括有椰子油、棕榈油等。而单一不饱和脂肪酸的稳定性比多元不饱和脂肪酸更佳,因此在油脂的使用选择上橄榄油、榛果油、茶油这类单一脂肪酸比例较高的油脂会更适合。
(2)适当提高反应温度。适当提高反应温度可以更快获得皂基,再将皂基微热融化再加工,会获得更好的效果。为了使得反应能够较为安全,温度控制在80℃~90℃即可,能够在几十分钟之内获得半成品。
(3)小幅度提高NaOH的比例。根据油的不同,NaOH和油的比例也会不同,但平均来说在1:8.5的质量比。实际上,换用1:8左右的质量比能够使得反应速度更快,且获得皂品的pH能够控制在弱碱性范围内。可以加入丙酸来中和残余NaOH,同时有很好的防腐作用,抑制霉菌的生长。
二、手工皂制作方法的改进方法探究
制作手工皂除了热制法之外还可以使用无水乙醇冷制。冷制的优点在于免于加热、便于操作,且能保持油品的有益成分不至于因为加热遭到破坏,缺点则是反应速度慢,往往需要一个月左右的时间才能够成型,而且需要使用无水乙醇,增加了成本。
冷制法的关键有三点:
(1)由于NaOH在无水乙醇中的溶解度有限,所以往往需要减少NaOH的用量使用料最省,但要保证NaOH和油类能够恰好反应。一般来说,NaOH和油类的质量比为1:8.7左右,根据不同的油,比例也有不同。
(2)先配置NaOH的乙醇溶液,再加入油。这样可以防止NaOH溶解不完或者乙醇浪费且降低溶液的浓度。油和乙醇基本可以混溶,所以不用考虑油的问题。
(3)反应体系要密闭。一般情况下手工皂可以直接成型,所以反应容器可以直接选用模具。但要注意用保鲜膜等物品使得容器密闭,否则由于乙醇的挥发,反应还未完成,混合物就基本处于干态,反应无法继续进行。
冷制法获得的皂基由于里面还掺有部分无水乙醇,所以需要经过1~2天的晾晒,以便获得成型的皂基。
三、手工皂未来的发展方向
手工皂之所以能够出类拔萃,远胜于工厂化生产的皂类,重点在于它的精细程度和工厂化不能比拟的制作工艺。未来手工皂的发展也是要重点突出它的优势。因此我们除了要摸索更加简便快捷、降低成本的制皂方式,还要发现更多的配方来丰富手工皂的用途,提高手工皂的市场地位。
对于中学生,手工皂本身是一项危险性小,操作简单的化学实验,并且贴近生活,可以作为课外化学实验的优良项目。同学们可以在制作手工皂的过程中培养对化学学习的兴趣,提高化学素养,并收获乐趣。
参考文献:
[1]沈倩.手工皂的发展及制备[J].高校理科研究,2011,14,512-514.
[2]谭大志,冉媛媛,周立静.手工肥皂的实验设计[J].实验室科学,2010,3(13),66-68.
[3]詹玲瑾,刘嘉蕙.乐在手工皂[M].台湾:培根文化出版,2003:14-15.
[4]魏雪萍.时尚DIY个性香皂篇[M].广州:广州出版社,2006.
[5]王慎敏.日用化学品[M].北京:化学工业出版社,2005.
(作者单位:湖北省十堰市东风高中)