环保型高效鞋面清洗剂的研制

胡心航，尹玉涛，秦 榛，雷淑慧，孙海杰

(郑州师范学院 化学化工学院，河南 郑州 450044)

鞋面污垢的有效清除是长期让人们困扰的难题，污垢的主要成分为油脂、蛋白和炭黑[1]。对于油脂和蛋白，一般鞋面清洗剂很难清洗干净，这将严重影响鞋面的美观。围绕这一课题，市场上出现了不少效果不错的鞋面清洗剂。但由于配方选择不太合理，都存在着配方复杂、配制 工艺繁琐、碱性偏高易腐蚀鞋面、生物降解困难等缺点。因此，环保高效的鞋面清洗剂的研制任然是值得研究的课题。

本文本着从源头上杜绝环境污染的绿色研发理念[2-3]。针对鞋面清洗剂向绿色、功能化、傻瓜型和精细化发展的方向[3]，结合鞋面污垢的组成特点(国标)，经过大量实验，研制出了一种原料廉价易得、配方简单。配制工艺简便、pH值接近中性且易生物降解的环保型高效鞋面清洗剂。该清洗剂配方用到的表面活性剂包括去污能力强且易生物降解的烷基糖苷(APG)[4]、乳化、去污和抗硬水性能好的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、去污、乳化和发泡性能好的十二烷基硫酸钠及十二烷基脂肪酸钠、柠檬酸等。

1 实验部分

1.1 试剂和仪器

1.1.1 试剂

APG1214烷基糖苷，临沂邦普进出口有限公司；脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，山东优索化工科技有限公司；十二烷基苯磺酸钠，天津市科密欧化学试剂有限公司；十二烷基硫酸钠，天津市北辰方正试剂厂。

1.1.2 仪器

集热式恒温磁力搅拌器，巩义市予华仪器有限责任公司；WSB系列数显微机型白度仪，杭州齐威仪器有限公司；DHG-9070A型电热恒温鼓风干燥箱，上海精宏实验设备有限公司；FA114型电子天平，上海海康电子仪器厂；最大泡压法表面张力仪，南京桑力电子设备厂。

1.2 实验原理

表面活性剂在水中溶解，增加其在水中浓度，会在溶液表面定向形成吸附膜，从而缔合行成胶束，来改变溶液的性质。故表面活性剂具有多种效果，对不同类型的污渍清洁能力也不同。选用不同表面活性剂，测得其去污能力，选择较好的进行复配，利用表面活性剂之间的协同效应，使其加和，来增强其降低表面张力，乳化，分散，增溶效果已达到提高综合清洁能力的目的。通过对复配组分去污能力测定，进一步选取效果最好的复配体系，改变不同表面活性剂复配比例，得到最终产品[5-7]。

1.3 实验步骤

1.3.1 配置溶液

取一定量十二烷基苯磺酸钠(SDBS)，十二烷基硫酸钠(SDS)，α-磺基脂肪酸甲酯钠盐(MES)，烷基糖苷(APG)，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)，分别配置成浓度0.02mol/L的溶液(在恒温磁力搅拌器60℃的条件下搅拌溶解，冷却室温)，备用。

1.3.2 表面张力测定

取一定量待测溶液，用最大泡压法分别测得其溶液表面张力，与溶液的表面张力相比较，观察各溶液表面张力值得降低效果(重复三次，取平均值)。

1.3.3 污布制作

将棉白布剪成若干6cm×6cm的正方形布块，根据GB/T13174-2008的方法，分别制取蛋白污布(0.5g鸡蛋)，皮脂污布(0.5g动物油脂混合污垢)，碳黑污布(0.05g碳粉)，混合污布(0.17g鸡蛋，0.17g动物油脂混合污垢，0.017g碳粉)。

1.3.4 去污力测试

将上述污布放入WSD-Ⅲ型白度计测量白度测量其白度值B1。后将污布取出，置入200mL配置好的溶液中，在磁力搅拌器里控制水温30℃进行搅拌，15min后将污布取出，用水简单冲洗，放入烘箱进行干燥。待其烘干后，再次放白度计测量白度B2。取两次白度差值B3=B2-B1为溶液去污能力(重复三次，取平均值)，制成表格。

1.3.5 表面活性剂复配组分选择

1.3.5.1 双组份复配

分析单组份表面活性剂对不同污渍的清洁能力及其对溶液表面张力的降低效果，选取性能较好其绿色环保的两种表面活性剂，保持其总摩尔浓度不变情况下，改变其物质的量的比值，用上述方法配置溶液，且测得不同比值溶液的去污能力(重复三次，取平均值)，制成表格分析。

1.3.5.2 多组分复配及产品初步配置

选择上述去污能力最好的物质的量的比例，加入第三种表面活性剂进行加和，方法同上，得到三种去污能力最好的比值。配置成基液，加入常见柠檬酸，香精，NaCl等辅料制成粗产品。

2 结果与讨论

2.1 单组分表面活性剂性能

图1 不同表面活性剂的去污能力

图1给出了不同表面活性剂的去污能力。可以看出，对于油脂和蛋白质污渍，烷基糖苷(APG)的去污能力最佳；对于炭黑污渍，α-磺基脂肪酸甲酯钠盐(MES)的去污能力最佳。因此，我们首先选用烷基糖苷(APG)和α-磺基脂肪酸甲酯钠盐(MES)复配来考察它们的去污能力。进而，我们又选择了对油脂和炭黑去污能力较好的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)，对三者进行复配并考察了它们的去污能力。

2.2 双组份复配性能

图2 不同物质的量比的烷基糖苷(APG)和α-磺基脂肪酸甲酯钠盐(MES)复配对混合污渍去污能力

图2给出了不同物质的量的烷基糖苷烷基糖苷(APG)和α-磺基脂肪酸甲酯钠盐(MES)复配对混合污渍去污能力。可以看出，随烷基糖苷和α-磺基脂肪酸甲酯钠盐物质的量的比逐渐增加，对混合污渍去污能力逐渐增加。当烷基糖苷(APG)和α-磺基脂肪酸甲酯钠盐(MES)物质的量比为0.8∶1.2时，对混合污渍的去污能力最大，达到了82%。如果继续增加二者的物质的量比去污能力反而降低。因此，我们确定烷基糖苷(APG)和α-磺基脂肪酸甲酯钠盐(MES)物质的量最佳比为82%。

2.3 三组分复配性能

表1 同物质的量比的烷基糖苷(APG)、α-磺基脂肪酸甲酯钠盐(MES)和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)三者复配去污性能

n(APG)∶n(MES)∶n(AES)去污力/%0.8∶1.2∶0820.8∶1.2∶0.4870.8∶1.2∶0.8960.8∶1.2∶1.2940.8∶1.2∶1.690

表1给出了不同物质的量比的烷基糖苷(APG)、α-磺基脂肪酸甲酯钠盐(MES)和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)三者复配去污性能。可以看出，在烷基糖苷(APG)和α-磺基脂肪酸甲酯钠盐(MES)物质的量最佳比0.8∶1.2条件下，加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)可以显著提高去污能力。然而继续增加脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)用量，去污能力反而降低。这表明三者最佳的复配比例为0.8∶1.2∶0.8。

2.4 清洗温度的影响

在上述烷基糖苷(APG)、α-磺基脂肪酸甲酯钠盐(MES)和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)三者最佳配比条件下，并加入少量柠檬酸和氯化钠，我们配制出了自制清洗液。并进而考察了清洗温度对自制清洗剂性能的影响。

表2 清洗温度对自制清洗剂温度的影响

从表2中可以看出，随清洗温度的升高，去污能力逐渐增加。当清洗温度40℃以上时，去污能力可达到100%。0℃自制清洗剂的去污能力为79%。清洗温度为10℃，去污能力已达91%。由此可见，自制清洗剂的使用温度在10℃均可。

2.5 自制清洗剂的稳定性

将自制的清洗放置在30℃的保温箱中，每隔一定时间观察现象，并测定其去污性能。

表3 自制清洗剂的稳定性

表3给出了自制清洗剂的稳定性。可以看出，放置28天后，自制清洗剂没有特殊气味、无分层和浑浊，而且去污力仍为96%。并且其pH值在6.7～6.9，接近中性，可以减小对鞋面的腐蚀。

3 结论

采用廉价易得、易生物降解的工业表面活性剂为基本原料，自来水为溶剂，成功研制了一种绿色高效鞋面清洗剂。在十二烷基苯磺酸钠(SDBS)，十二烷基硫酸钠(SDS)，α-磺基脂肪酸甲酯钠盐(MES)，烷基糖苷(APG)，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)等单组分表面活性剂中烷基糖苷(APG)和α-磺基脂肪酸甲酯钠盐(MES)的去污能力最强。烷基糖苷(APG)和α-磺基脂肪酸甲酯钠盐(MES)的物质的量为0.8:1.2时，去污能力最强。烷基糖苷(APG)、α-磺基脂肪酸甲酯钠盐(MES)和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)的物质的量比为0.8∶1.2∶0.8时，去污能力最强。在此基础，我们调配出了自制鞋面清洗剂，使用温度温度为10℃以上，pH值6.7～6.9接近中性，且具有良好的稳定性。