Lutensol® XL80在洗衣凝珠配方中的应用研究

施文潮 童 燕

（扬子石化-巴斯夫有限责任公司，江苏南京，210048）

洗衣凝珠（以下简称凝珠），亦称为洗衣珠，专为机洗设计，使用简单、方便、不脏手，性质温和不伤衣服，洗后衣物气味芬芳，质地柔软，其特有的低泡浓缩锁色配方，更易漂洗，具有投放方便、定量分装、多效合一和外型时尚等特点，日益受到年轻消费者的青睐[1-3]。

洗衣凝珠2013年起源于欧美国家，据资料显示，截至2017年年底，全球凝珠市场销售额达到了31亿美元。在欧美发达国家的份额占比已超过10%。而同一时期，凝珠在中国衣物洗涤产品中的市场份额却不足1%，但伴随着消费者对于日化产品在浓缩化、绿色化、个性化等方面需求的提升，其未来在中国消费市场的发展空间将十分巨大，近年来国内许多厂家也看好这一趋势，纷纷推出了自己的凝珠产品[4]。

由于洗衣凝珠是低水配方，活性物含量在45%以上，常用的阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（LAS）在配方中的溶解度有限，常温下LAS在低水配方下浑浊，久置分层。常用的阴离子表面活性剂AES水含量达到30%，由于凝珠是用水溶性聚乙烯醇膜包装的，要求配方中的水含量一般小于5%，为保证凝珠在储存期间包装膜完好，配方中AES的加入量受到了限制。常用的天然直链脂肪醇乙氧基化物，凝胶倾向严重，在常温下溶解速度慢，不能满足凝珠遇水即溶的要求。试验显示，XL80与阴离子表面活性剂AES复配能有效提高其在水中的溶解速度，XL80与脂肪醇乙氧基化物复配也能有效抑制其凝胶倾向，提高在水中的溶解速度，能满足凝珠遇水即溶的要求。而且XL80初始泡沫更低，泡沫不稳定，易漂洗，XL80凝结温度低，低温不易凝结，使用方便，具有节能的作用。

本文将从XL80的基本属性、分散溶解性能、基础配方稳定性、去污力、绿色环保5个方面介绍XL80在凝珠配方中的优势。

1 基本属性

XL80是一种非离子表面活性剂，是基于C10-古伯特醇的烷氧基化物，XL80具有中等碳链长度，中等环氧乙烷加成数，HLB值约为13，具有极佳的表面活性、润湿渗透性和乳化力，非常适合于洗涤剂配方。其自身不电离，与其他非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、洗涤助剂及功能性助剂都具有良好的配伍性能，XL80中未反应的原料醇含量极低，没有异味，便于香精的选择。其基本性能参数如表1。

表1 XL80的基本性能参数

2 分散溶解性能

由于包装凝珠用水溶性聚乙烯醇膜，对配方中的水含量要求一般不大于5%，同时要求当洗衣凝珠置于洗衣机后，遇水即溶，内容物能快速分散溶解，尽快起效，没有残留，配方的分散溶解性能是首先需要考虑的问题。

首先我们筛选了适用于洗涤剂的非离子表面活性剂，根据脂肪醇的结构分为A类、B类、C类以及本文重点介绍的XL80，共4类，评估其纯物质在冷水中的分散溶解性能（评估方法：常温下，在100mL具塞量筒中加入100mL脱盐水，再加入1g样品，上下翻转5次，观察样品的分散溶解性能）。实验发现，XL80具有最佳的分散溶解性能，见表2。

表2 常温下单一表面活性剂在水中的分散溶解性能

由于洗衣液配方中通常含有几种表面活性剂，实验将不同的异构醇醚与A类表面活性剂复配，发现XL80对A类表面活性剂的凝胶倾向有最佳的抑制作用，能大大提高A类表面活性剂在冷水中的溶解速度（表3）。

表3 常温下不同类别异构醇醚与A类表面活性剂的混合物在水中的分散溶解性能

从表3可以看出，XL80对A类表面活性剂的凝胶有最佳的抑制作用，分散溶解速度提高最快。

实验选择了XL80和A类表面活性剂的组合，并引入了两种常用的阴离子表面活性剂和一种溶剂来作为填充物，形成基础配方，评估其在冷水中的分散溶解性能。

两个基础配方都能满足遇水即溶的要求，在此基础上评估这两个基础配方的外观和高低温稳定性。

3 基础配方稳定性的评估

在室温下新配制的基础配方BF1为浑浊液体，基础配方BF2是透明液体，见图1a。在室温下放置24h后，基础配方BF1出现分层，基础配方BF2保持透明液体，见图1b。在40℃放置168h并冷却到室温，基础配方BF1出现分层，基础配方BF2为澄清液体，见图1c。在0℃放置24h后恢复至室温，基础配方BF1浑浊，久置分层，基础配方BF2恢复为澄清液体，见图1d。

图1 基础配方的稳定性（左边试管为基础配方BF1，右边试管为基础配方BF2）

由于基础配方BF2在冷水中具有极好的分散溶解性能，在常温下具有透明的外观和良好的高低温稳定性等因素，最终形成的基础配方为：15%AES，30%A类表面活性剂，15%XL80，40%溶剂。

4 去污力的测定

去污力是洗衣用品最基本的功能，由于基础配方中缺少功能性助剂，如：洗涤助剂、抗再沉积剂、螯合剂、活性酶等，和市面上的洗涤剂没有可比性，而是借用原料的去污力来比较，以在洗衣产品中广泛使用的A类表面活性剂为参照。

去污力按照《GB/T 13174-2008衣料用洗涤剂去污力及循环洗涤性能的测定》规定的条件进行测定，结果见图2和图3。

实验结果表明，无论是单纯的XL80，还是将XL80和阴离子表面活性剂复配使用，对JB01、JB02和JB03都具有相同的去污力。

表4 常温下基础配方在水中的分散溶解性能

5 绿色环保

XL80除了具有良好的配伍性能，能提高配方在水中的分散溶解性能外，在绿色环保方面也同样具有性能优势。

图2 单纯XL80的去污力

图3 XL80和阴离子表面活性剂复配物的去污力

5.1 节能——低温下流动性好

脂肪醇聚氧乙烯醚作为重要的一类非离子表面活性剂，越来越多地应用于各类洗涤剂中，比如业内熟知的天然醇聚氧乙烯醚，凝结温度为20℃左右（Congealing point ISO 2207），在冬季或温度较低的环境中容易凝结，给操作和使用带来不便，储罐温度需要保持在40～50℃，而XL80由于其特殊的化学结构，凝结温度为10℃，储罐温度保持在30℃即可，可以减少能源的使用（表5）。

表5 不同温度下XL80的黏度值

5.2 减排——COD排放和水排放

5.2.1 COD排放

同样质量分数0.05%的A类表面活性剂和XL80的水溶液具有不同的COD，测试结果显示，相同质量分数的XL80的COD比A类表面活性剂低10%左右，使用XL80可以减少COD的排放（表6）。

表6 质量分数0.05%的A类表面活性剂和XL80的水溶液的COD

5.2.2 水排放

图4 XL80和阴离子表面活性剂复配物的去污力

图5 XL80和阴离子表面活性剂复配物的去污力

由于XL80具有初始泡沫低和泡沫稳定性差的特点，用XL80代替A类表面活性剂，可以将漂洗次数由3次减少到2次，起到省水、省电、省时的目的（图4，图5）。

5.3 环境友好——水生物毒性低及易生物降解

相对于A类表面活性剂，XL80对水生脊椎动物斑马鱼和水生无脊椎动物大水蚤的毒性都低，XL80易生物降解（表7）。

表7 A类表面活性剂和XL80的水生毒性和生物降解性比较

6 结论

XL80凭借其独特的化学结构和化学性质，不仅具有卓越的润湿渗透性和去污力，能满足洗涤力的要求，而且能有效提高AES和AEO9在水中的分散溶解性能，满足洗衣凝珠遇水即溶的要求，同时无凝胶相，配伍性好，并且具有低的水生毒性及可生物降解，绿色环保。从各方面综合性能考量，XL80是洗衣凝珠配方的理想选择。