不同植物基绿色表面活性剂在浓缩洗涤剂和洗衣凝珠配方中应用探讨

张少雄 朱斌兰 陈耀祖 廖瑛琪 黄 平 李东华 曾 晖,2

1. 广东优凯科技有限公司，广东佛山，528244；

2. 中山大学化学工程与技术学院，广东珠海，519000

目前洗涤剂产品浓缩化不仅在生产、运输、储存过程中能节约能源，而且使用更方便、更高效，对节能减排有重大的意义，可以切实降低对环境的污染，有利于推动我国洗涤剂行业的产品结构调整和产业升级[1]。

目前普通液体洗涤剂国家标准是要求活性物含量在15%以上，若活性物含量在25%以上则可宣称为浓缩型产品，活性物含量在45%以上可宣称浓缩+产品[2]。洗衣凝珠产品活性物含量通常在55%以上，也是浓缩洗涤剂。

随着人们环保意识的逐渐加强，为了满足环境保护和消费者的绿色消费需求，行业生产商通过创新技术积极推动洗涤剂产品使用绿色原料、生产绿色化、包装绿色化、产品绿色化等。实现洗涤剂产品绿色化，建议多使用植物来源的可再生表面活性剂。天然植物来源的表面活性剂具体包括如下：天然脂肪醇聚氧乙烯醚（C12～C14AEO系列非离子表活），天然脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES），脂肪酸（椰子油酸和油酸为主），脂肪酸甲酯乙氧基化物（FMEE），天然油脂改性乙氧基化物及其磺酸钠物（SOE/SNS），天然烷基糖苷（C12～C14APG），椰油酰胺丙基甜菜碱（CAB），无患子皂苷非离子表面活性剂，氨基酸类表面活性剂等。

FMEE是由天然油脂衍生物脂肪酸甲酯经乙氧基化而得。FMEE为非离子表面活性剂，与传统AEO9相比，去污力相当，但泡沫更低，易于漂洗，生物降解性好；SOE改性油脂乙氧基化物具有优良的表面活性，性能温和，对皮肤和眼睛无刺激性，在0℃以下仍具有良好的流动性及均一性，可与水任何比例混合无凝胶，适用于配制低温、超浓缩液体洗涤剂。SNS改性油脂乙氧基化物磺酸钠系列产品是以天然油脂为原料经过改性，再进行磺化而制得的一类阴离子表面活性剂，产品温和无刺激、冻点低、无凝胶相区，适用于开发低温、低泡、超浓缩液体洗涤剂，对皮肤温和、无刺激、无毒，可明显改善配方的温和性。APG是由天然椰子油或棕榈仁油的脂肪醇与葡萄糖反应制得，全部原料来源为可再生植物，具有优异的起泡、乳化、分散、去污能力，无毒、耐硬水、温和无刺激[3]。

本实验采用不同结构的植物基绿色表面活性剂，具体包括AEO9、FMEE、SOE、SNS、APG等，针对浓缩洗涤剂和洗衣凝珠配方的低温浊点、泡沫性能、去污力进行应用研究，为绿色植物基来源的表活在浓缩洗涤剂配方中的合理应用提供参考。

1 实验

1.1 材料和仪器

1.1.1 材料

1，2-丙二醇，分析级别，广州化学试剂厂；氢氧化钠（99%），分析级别，广州化学试剂厂；氢氧化钾（90%），滨化集团；脂肪酸，太平洋油脂；油酸，太平洋油脂；脂肪醇聚氧乙烯硫酸钠（70%）AES，浙江赞宇；脂肪醇聚氧乙烯醚-9（99%）AEO9，马石油；十二烷基苯磺酸（96%），安徽金桐；甘油、丙二醇、95%乙醇，分析级别，广州化学试剂厂；单乙醇胺、三乙醇胺，分析级别，广州化学试剂厂；APG1214（50%），上海发凯公司；FMEE，中轻日化科技；SOE，中轻日化科技；SNS（70%），中轻日化科技；去离子水实验室自制；碳黑污布（JB-01）、蛋白污布（JB-02）、皮脂污布（JB-03），国家标准污布，中国日用化学工业研究院。

1.1.2 仪器

RHLQ Ⅲ型立式去污机，中国日用化学工业研究院；罗氏泡沫仪/恒温水浴锅，上海昕沪实验设备有限公司；RW20型数显搅拌器，IKA；YP3001B电子秤，力辰科技；分析天平，METTLER TOLEDO；NDF-8S旋转黏度计，上海庚庚仪器设备有限公司；pH计，METTLER TOLEDO。

1.2 实验方法

1.2.1 绿色植物基表活应用在丝毛浓缩洗涤剂配方设计及小样制备

浓缩型丝毛洗衣液采用无磺酸配方体系，每个配方采用相同用量的脂肪酸盐和AES，保证每个配方相同活性物含量都约为25%，不加酶制剂，不加香精和色素，调整相同pH。采用不同植物来源的绿色表面活性剂代替十二烷基苯磺酸盐，制备得到相关小试样品，探讨对配方性能的影响。

1.2.2 绿色植物基表活应用在浓缩+洗衣液配方设计及小样制备

浓缩+洗衣液采用无异构醇醚非离子的配方体系，每个配方采用相同用量的1，2-丙二醇、十二烷基苯磺酸、脂肪酸盐和AES，不加酶制剂，不加香精和色素，调整相同pH。保证每个配方相同活性物含量都约为45%，采用不同植物来源的绿色表面活性剂代替异构醇醚非离子表面活性剂，制备相关小试样品，探讨对浓缩洗涤剂配方性能的影响。

1.2.3 绿色植物基表活应用在洗衣凝珠配方设计及小样制备

每个配方采用相同用量的溶剂，溶剂由甘油、丙二醇、乙醇等一种或两种以上复配而成。采用相同用量的非离子AEO9。阴离子表面活性剂由脂肪酸盐、十二烷基苯磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯硫酸钠等一种或两种以上阴离子表面活性剂复配而成。脂肪酸盐和十二烷基苯磺酸盐可以通过脂肪酸和十二烷基苯磺酸与单乙醇胺、三乙醇胺按照一定比例进行中和制备得到。

不添加香精、色素，调整相同pH，保证每个配方相同活性物含量都约为55%，采用不同结构的绿色植物基来源表面活性剂等量部分代替磺酸盐，制备得到相关小试样品，探讨对凝珠配方性能的影响。

1.2.4 低温浊点的测试

将取小量样品导入试管，插入温度计，将试管放置于低温下持续降温，每隔一段时间观察试管液体是否浑浊，出现瞬间浑浊对应的温度就是样品的低温浊点。

1.2.5 罗氏泡沫测试

按照GB/T 13173标准方法中罗氏泡沫法，采用硬水150 mg/L，液体测试浓度为0.25%；对比样品初始泡沫量、5 min泡沫量。

1.2.6 国标去污力测试

参照GB/T 13174标准方法，标准洗衣液浓度为2 g/L，浓缩型丝毛洗涤剂为1 g/L，浓缩+洗衣液洗涤浓度为0.67 g/L，洗衣凝珠洗涤浓度为0.5 g/L；采用碳黑、蛋白、皮脂等三种国标污布；洗涤时间20 min。洗涤后，对比样品洗前、洗后污布的荧光白度差值，即为去污R值，去污R值越高，表示样品的去污力越好。

2 结果与讨论

2.1 低温浊点对比

根据以上实验方法，对每个小试样品进行低温浊点测试，以此评估不同绿色植物基来源的表面活性剂对不同洗涤剂配方低温稳定性影响。具体结果见表1、表2、表3。

表2 浓缩+洗衣液不同样品低温浊点

由表1～表3可知，从丝毛浓缩型洗涤剂配方中看出，对应FMEE、SOE、SNS三种绿色表活的样品低温浊点都在0℃以下，比AEO9和APG对应样品表现稍好。在浓缩+洗衣液配方中，FMEE、SOE、SNS对应样品的低温浊点低于-2℃，具有较佳的低温稳定性，明显比AEO9和APG表现好，其中APG常温浑浊凝胶。在洗衣凝珠配方中，FMEE、SOE、SNS与AEO9的低温浊点都低于-5℃，都具有非常好的低温稳定性，明显比APG表现好。

表1 浓缩型丝毛洗涤剂不同样品低温浊点

表3 洗衣凝珠不同样品低温浊点

从结构分析看，FMEE和SOE是脂肪酸酯类乙氧基化物，相比AEO9具有较好的亲水性和空间位阻效应，能够防止形成凝胶的问题。SNS是SOE基础上经过磺化得到的阴离子表活，亲水性更好，同样具有较佳的低温稳定性。

2.2 泡沫性能对比

泡沫性能对比是参照国标方法的罗氏泡沫法，测试样品的初始量（0 min）及5 min、10 min后泡沫量，以此衡量产品的起泡性和消泡性；初始量泡沫量高表明样品的起泡性丰富，5 min和10 min的泡沫量越少，表明样品容易消泡。以此研究不同绿色植物基来源的表面活性剂对不同洗涤剂配方的泡沫性能影响。具体结果见图1、图2、图3。

图2 不同绿色表活对浓缩+洗衣液配方泡沫影响

从图1～图3可知，针对丝毛浓缩型洗涤剂配方，AEO9和APG对应的样品起泡性稍微高一些，FMEE、SOE、SNS三种样品相对较低泡。对于浓缩+洗衣液配方而言，AEO9对应样品无论是起泡性还是消泡性比其他样品都要明显高一些。对于洗衣凝珠配方，几种原料起泡性和消泡性表现都是非常低泡。总的来看，无论是丝毛浓缩洗涤剂、浓缩+洗衣液，还是洗衣凝珠，FMEE、SOE、SNS三种原料都属于低泡易消泡的绿色表面活性剂。

图1 不同绿色表活对丝毛洗涤剂配方泡沫影响

图3 不同绿色表活对洗衣凝珠配方泡沫影响

2.3 去污力对比

测试条件：采用GB/T 13173测试方法，25%丝毛洗衣液洗涤浓度为1g/L；45%浓缩+洗衣液洗涤浓度为0.67g/L；洗衣凝珠洗涤浓缩度为0.5g/L；去污R值表示污布洗前、洗后的差值，R值越高，表示样品去污力越好。以此研究不同绿色植物基来源的表面活性剂对不同洗涤剂配方的去污力影响。具体结果见图4、图5、图6。

图4 不同绿色表活洗涤剂配方对国标碳黑污布去污R值

图5 不同绿色表活洗涤剂配方对国标皮脂污布去污R值

图6 不同绿色表活洗涤剂配方对国标皮脂污布去污R值

由图4～图6可知，针对碳黑污布去污力方面，AEO9、FMEE、SOE、SNS几种原料应用在不同配方中没有明显差别；去污差值R都平均在15左右，其中洗衣凝珠配方表现稍微高一些。针对蛋白污布去污力方面，几种原料在洗衣凝珠配方中明显优于丝毛洗涤剂和浓缩+洗衣液，去污R值高达10以上；这是因为凝珠配方添加了蛋白酶。就同一种洗涤剂对比来看，几种原料之间对蛋白去污力的影响没有明显差别。针对皮脂污布去污力方面，FMEE、SOE、SNS与AEO9几种原料应用在浓缩+洗衣液和洗衣凝珠配方中没有明显差别；但在丝毛洗涤剂配方中发现，AEO9去污力表现比FMEE、SOE、SNS稍好，去污R值接近14。

一般来说，碳链越长则洗涤性能越好。常见的C12～C16是较为合适的碳链，随着碳链进一步增大，如C18以上，去污会逐渐下降，过长的碳链会导致原料本身溶解度下降而不能充分发挥其去污性能。同时需要有比较合适亲水基团EO数目，EO数过大或过小，亲水性和润湿性受影响，也都不利于洗涤效果[3]。

从结构上分析，AEO9、FMEE、SOE、SNS结构为基本为C12～C18碳链，EO数也在相近合适范围内；从去污力的影响因素看，几种原料去污力相当。

3 结论

探讨FMEE、SOE、SNS等绿色表活在浓缩型丝毛洗涤剂、浓缩+洗衣液及洗衣凝珠配方中的应用研究，结果发现：三种原料泡沫性能表现优良，相比AEO9非常低泡。同时，去污力都是保持与AEO9相当水平，并且在不同配方中采用合适比例，具有较佳的兼容性。综上，FMEE、SOE、SNS在不同洗涤剂配方的兼容性优良，未来应用前景可观。