窄分布醇醚羧酸盐与常用表面活性剂的复配性能

徐福利，张 威，王丰收

（上海发凯化工有限公司，上海 201505）

醇醚羧酸盐（AEC）系列产品是一类具有阴离子和非离子双重性质的表面活性剂，属于20 世纪90 年代3 大绿色表面活性剂［1-2］之一，集温和性、使用安全性、易生物降解性于一体，是目前公认的功能型新产品；尤其是窄分布醇醚羧酸盐EO 数分布窄，使产品凝胶相区窄、易用性和乳化稳定性好，应用配方流变性质稳定，因此应用领域更加广泛［3-5］。

长期以来，人们普遍认为阴阳离子表面活性剂不能同时出现在配方中，否则会形成沉淀，失去表面活性，故阴阳离子表面活性剂复配成为行业禁区［6-8］。随着对表面活性剂的进一步了解，人们发现部分阳离子表面活性剂能够与阴离子表面活性剂在很稀的溶液中复配，并且能够产生很好的协同增效作用［9-11］。含有乙氧基链的表面活性剂不受阴阳离子表面活性剂复配产生沉淀的困扰［12-13］，这是由于分子中的EO基团具有亲水性和位阻效应，抑制了分子间的凝聚和产生沉淀。将这类配方应用于洗涤剂中，不但可以提升抗硬水性，而且具有柔软和杀菌作用［14-15］。

窄分布醇醚羧酸盐作为3 大绿色表面活性剂之一［16-19］，本实验研究窄分布醇醚羧酸盐（AEC-9Na）与阴离子表面活性剂十二烷基硫酸铵（ALS）、阳离子表面活性剂十八烷基三甲基氯化铵（1831）、两性表面活性剂椰油酰胺丙基甜菜碱（CAB）及非离子表面活性剂十二/十四烷基葡糖苷（APG1214）复配体系的复配性能及协同作用，以期为改善工业洗涤剂及家用洗涤剂配方、提高产品性能提供一定的参考。

1 实验

1.1 试剂和仪器

试剂：AEC-9Na（氧化法制备）、APG1214（工业级，上海发凯化工有限公司），ALS［工业级，巴斯夫（中国）有限公司］，1831（工业级，上海亚洲化学品有限公司），CAB（工业级，广州天赐高新材料股份有限公司），标准圆帆布片（中国日用化学研究院）。

仪器：罗氏泡沫仪（中国日用化学工业研究院），K100 全自动表面张力仪（德国KRÜSS 公司），FLUKO均质机FM200（上海弗鲁克流体机械制造有限公司），低温水浴槽（上海衡平仪器仪表厂）。

1.2 表面活性剂复配

将AEC-9Na 分别与ALS、1831、CAB 和APG1214进行复配，搅拌均匀，放置一天后体系均匀。

1.3 测试

表面张力：用Wilhelmy 板法进行测定。复配表面活性剂1%，测试温度（25±0.01）℃。

泡沫性能：根据GB/T 13173.6—1991《洗涤剂发泡力的测定（Ross-Mile 法）》进行测定。复配表面活性剂0.25%，氯化钙1 mmol/L，测试温度50 ℃。通过测定泡沫产生后30 s、3 min、5 min 的泡沫体积确定发泡和稳泡性能。

润湿性能：采用帆布片沉降法测试。复配表面活性剂1%，在25 ℃下记录帆布片下沉到底所需的时间。

乳化性能：取0.5%的乳化剂水溶液60 g 倒入烧杯，用移液管移取豆油20 mL 加入其中，放入均质机（探头二档，探头距杯底5 mm）均质90 s，然后倒入100 mL 具塞量筒中，在室温下记录不同时刻分出水的体积，计算析水率：

式中，Vi为不同时刻分出水的体积，mL；V0为乳化剂溶液的初始体积，mL。

2 结果与讨论

2.1 表面张力

由表1 可看出，AEC-9Na/1831 复配体系的表面张力明显低于单一表面活性剂AEC-9Na 和1831，当AEC-9Na 质量分数为66.6%时，复配体系表现出较强的表面活性。因为阴阳离子表面活性剂复配，表面活性剂分子在界面富集的过程中异性电荷相互吸引，分子间斥力减小，界面更容易富集表面活性剂分子，吸附的表面活性剂分子排列更紧密，界面张力降低。因此，在具有杀菌作用的洗涤剂中加入一定量的AEC-9Na 作为增效剂，可以有效提升洗涤剂的功效。AEC-9Na/ALS、AEC-9Na/CAB、AEC-9Na/APG1214复配体系的表面张力随着AEC-9Na 质量分数的增大而增大，复配没有明显的协同作用。AEC-9Na 与非离子、两性离子表面活性剂复配时，由于分子间存在异性电荷以及不解离电荷，随着AEC-9Na 质量分数的增大，AEC-9Na/CAB、AEC-9Na/APG1214 复配体系的表面张力增大幅度小于AEC-9Na/ALS 复配体系。在产品中加入少量的AEC-9Na 即可改善温和性和抗硬水性。

表1 复配体系的表面张力

2.2 泡沫性能

由表2 可以看出，在AEC-9Na/ALS 复配体系中，发泡及稳泡性能随着AEC-9Na 质量分数的增大而逐渐变差，两者复配没有协同作用，这是由于两者均为阴离子表面活性剂，具有相同的极性电荷；在AEC-9Na/CAB 复配体系中，当AEC-9Na 质量分数为0%～66.6%时，发泡及稳泡性能基本相同，因为存在一定量的不同极性电荷，体系表现出一定的协同作用［8］。AEC-9Na/1831、AEC-9Na/APG1214 复配体系的泡沫性能表现出明显的协同增效作用。其中，AEC-9Na/1831 复配体系在AEC-9Na 质量分数为66.6%时发泡及稳泡性能均最强。这是因为此时复配体系的表面张力最小，形成泡沫所需要的表面功最小，易于形成泡沫，所以复配体系的发泡和稳泡性能明显好于单一表面活性剂。而AEC-9Na/APG1214 复配体系在AEC-9Na 质量分数为33.3%时发泡及稳泡性能协同增效作用最强。这是由于糖苷分子在阴离子表面活性剂分子之间降低了AEC-9Na 之间的排斥力，形成了排列紧密的复合膜，使泡沫具有较好的稳定性。AEC-9Na 与阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂复配的泡沫协同作用最强，可能是由于两者协同作用方式不同。烷基葡糖苷耐硬水性较差，在泡沫性能测定中，单一烷基葡糖苷水溶液浑浊，在体系中加入少量窄分布醇醚羧酸盐能够有效提高耐硬水性。

表2 复配体系的泡沫性能

2.3 润湿性能

复配体系的润湿性能见表3。

表3 复配体系的润湿性能

由表3 可以看出，单一的AEC-9Na 及1831 润湿性能极差，在10 min 内均不润湿，而将两者复配后，协同效应非常明显。当复配体系中AEC-9Na 质量分数为66.6%时，润湿作用最显著。这是由于阴阳离子表面活性剂混合时，由于正负电荷作用更加强烈，离子间相互作用形成络合物，新络合物不同于原单一表面活性剂，表面活性显著提高，改善了液体对固体表面的润湿性能，由不润湿变为润湿［8］。AEC-9Na/APG1214 复配体系在润湿性能上表现出较弱的协同作用，在AEC-9Na 质量分数为25.0%时，润湿性能与单一表面活性剂相比有小幅增强。而AEC-9Na/ALS及AEC-9Na/CAB 复配体系的润湿性能没有明显的协同作用，两者在复配体系中的解离电荷相同或相似，复配相当于两者的简单混合，因此两复配体系的润湿时间随着AEC-9Na 质量分数的增大均逐渐变长，最终形成不润湿体系。因此，产品中可以使用少量AEC-9Na来改善产品温和性。

2.4 乳化性能

由表4 可看出，AEC-9Na 与ALS、CAB、APG1214复配后，复配体系的乳化性能比单一表面活性剂都要差，复配没有表现出协同增效作用，因此AEC-9Na不宜与ALS、CAB、APG1214 同时应用在乳化剂配方中。这是因为在乳化过程中，复配体系必然在油粒界面发生吸附形成界面膜，由于电荷极性相同，斥力较强，并且不同种类表面活性剂分子间产生空间效应，阻止分子相互靠近，形成非紧密排列的混合膜，同时复配体系的表观黏度较小，降低了膜强度，使乳化性能变差。AEC-9Na/1831 复配体系在乳化性能方面具有明显的协同作用，在AEC-9Na 质量分数为66.6%时，乳化效果及乳液稳定性均最好。这是由于在乳化过程中对体系做功增加了总能量，以界面能形式保存在体系中，同时，乳液是不稳定的热力学体系，需要降低油水界面张力，而复配体系的界面张力最小，最大程度地降低了体系界面能。

表4 复配体系的乳化性能

3 结论

在AEC-9Na/1831 复配体系中，当AEC-9Na 质量分数为66.6%时，表面张力、润湿性能、泡沫性能、乳化性能均最好。而AEC-9Na/APG1214 复配体系在泡沫性能上增效作用明显，在AEC-9Na 的质量分数为33.3%时，发泡及稳泡性能最好，在润湿性能方面协同作用不明显。AEC-9Na/ALS 及AEC-9Na/CAB 复配体系在泡沫性能和润湿性能方面没有协同增效作用，在乳化性能方面表现出相反的作用，乳化性能更差，因此在乳化剂中不宜同时应用。