颜色护理洗衣凝珠的开发

严羽欢 潘鹤潮 甘 静 刘裕源 陈心敏 邱文玲

1.广东工业大学，绿色日用品创新研究院，广东广州，510006

2.合创（广州）科技研究有限公司，广东广州，510540

随着经济水平和生活质量的不断提升，作为人类日常行为之一的洗涤发生了很多改变。洗涤剂品种从原来的洗衣粉，逐渐过渡到洗衣液，再发展到现下新流行的洗衣凝珠。消费者希望洗涤剂在保证去污力的同时，还兼具有柔软、除菌、留香、颜色护理等其他功效。

目前洗涤剂市场上针对织物颜色护理的宣称主要有两个方向：一为护色，在反复洗涤过程中，保护织物颜色持久艳丽，颜色较深的织物，不发生因染料从织物上掉落而产生明显变暗或褪色；二为防止串色，当深、浅色织物一起洗涤时，浅色织物不会被从深色织物掉落的染料沾染，从而发生串色现象。织物褪色主要受到洗涤机械力、洗涤剂中的表面活性剂和添加剂、洗涤温度以及织物本身色牢度等影响[1,2]。

表面活性剂作为“两亲性”化合物，根据亲、疏水分子的结构、比例不同，会表现出不同的分散、乳化、润湿、增溶等性能，在纺织印染行业作为洗净剂、匀染剂、润湿剂等助剂具有广泛的应用[3]。因此，其对织物洗涤过程中的褪色和染色现象有重大影响。在范德华力、氢键或者化学键的作用下，洗脱在水中的染料会重新吸附在织物表面，具体吸附的类型和强度与染料的类别、洗涤体系以及织物的种类有关。除了考虑表面活性剂的因素，洗涤剂中还可以额外添加颜色护理剂改善织物染料迁移导致的颜色变化。

本文探究了洗衣凝珠中几种常用表面活性剂的防串色性能，优选出防串色性能较好的表面活性剂，并加入颜色护理剂，配制成洗衣凝珠，并与3款具有护色、防串色宣称的市售洗衣凝珠进行了对比。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

AEO-9、PEG 200，购自DOW；烷基苯磺酸（简称LAS，96%），购自广州市浪奇实业股份有限公司；椰油酸，购自泰柯棕化；APG0814，购自江苏万淇生物科技有限公司；FMEE、SOE-N-60，购自中轻日化科技有限公司；单乙醇胺、Lutensol® XL-80，购自BASF；丙二醇，购自山东石大胜华化工集团；MULTISO 13/90，购自SASOL；Ucorse XC-90，购自Quality Chemical；6501，购自广东椰氏实业股份有限公司；颜色护理剂AZEPLTM 309A，广州艾捷普新材料有限公司；三款具有护色、防串色宣称的市售洗衣凝珠P1、P2、P3；市售普通洗衣凝珠；市售颜色护理剂B；市售白色纯棉布、红色棉布以及蓝色棉布；RHLQ立式去污机，中国日用化学工业研究院；WSD-3C白度仪，北京康光光学仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 防串色实验

用250 mg/kg（以CaCO3计）硬水将直接红染料配成2 mg/kg溶液，并用该染料溶液将洗衣凝珠稀释成0.5 g/L溶液（单一表面活性剂的洗涤浓度为2 g/L）。设置去污缸的洗涤条件为50℃，30 r/min，20 min。预热至目标温度后，每个去污缸中加入2片纯棉白布（6×6 cm，提前测定洗前的L＊a＊b＊值），开始洗涤计时。洗涤结束后漂洗2次，晾干，用白度仪测试洗涤后L＊a＊b＊值变化，并计算2块洗后白布的平均色差ΔE。ΔE变化越大，则表明直接红染料在白布上沾染越多，防串色效果越差，ΔE变化越小，防串色能力越好。

1.2.2 护色实验

在250 mg/kg硬水中加入1片红色或者蓝色棉布（9×10 cm），洗涤条件为50 ℃，120 r/min，20 min。洗涤结束后，经漂洗2次并晾干，考察洗涤后Δa（针对红色棉布），Δb（针对蓝色棉布）和ΔE的变化。根据CIE L＊a＊b＊色彩空间，Δa正数值越大，表明洗涤后布料偏红，Δb负数值越大，则说明布料变更蓝。

1.2.3 配方设计

将洗衣凝珠配方常用的11种表面活性剂分别配制成15%的溶液，并用单乙醇胺、氢氧化钠或者柠檬酸将溶液pH调节至中性。根据1.2.1的实验步骤，测定不同表面活性剂的防串色性能。根据评价结果，筛选出表现较为出色的表面活性剂，设计配方，配制成洗衣凝珠基料。在基料中加入/不加颜色护理剂AZEPLTM 309A，和市售洗衣凝珠P1、P2、P3以及普通洗衣凝珠加/不加颜色护理剂B对比在防串色、护色方面的表现。

2 结果与讨论

2.1 单一表面活性剂的防串色性能

由于表面活性剂对于洗涤过程中防串色性能的影响非常明显，因此本文首先探究了洗衣凝珠中常用表面活性剂在2 mg/kg直接红染料溶液中的防串色效果，结果如图1所示。结果表明：常用的阴离子表面活性剂椰油酸钠、AES以及LAS-MEA，防串色效果明显比非离子表面活性剂差，串色程度从小到大的排序为：椰油酸钠＜AES＜LAS-MEA，LAS-MEA甚至比硬水洗涤更差。本文采用的直接染料是一类水溶性阴离子染料。所用白棉布的主要成分为纤维素纤维，其在中性或者弱碱性体系中表面会带负电荷。染料分子与纤维素纤维分子之间可以通过范德华力和氢键相结合[4]。在硬水中，由于钙镁离子的盐桥作用，阴离子染料将会更容易吸附到棉织物表面。

图1 不同表面活性剂对于直接红染料的防串色性能

在被测试的非离子表面活性剂中，6501表现最为出色，其次为XC-90、13/90、AEO-9。FMEE和XL-80在非离子表面活性剂中，防串色性能相对略差。

根据以上结果，本实验的洗衣凝珠配方设计如表1所示，按表中配方与具有颜色护理宣称的市售洗衣凝珠P1、P2、P3进行性能对比。

表1 洗衣凝珠测试配方表

2.2 洗衣凝珠的防串色性能对比

不同洗衣凝珠样品的对直接红染料防串色效果如图2所示。市售洗衣凝珠P1、P2和P3的ΔE均在20左右，比不添加颜色护理剂的A0和B0的防串色效果更差。ΔE最小的样品为添加了AZEPLTM 309A的A1，随后依次为A0、B1和B0。该结果可能和洗衣凝珠配方体系有关。自制的A0洗衣凝珠为非离子表面活性剂体系，本身防串色效果好，市售B0洗衣凝珠虽未宣称防串色，但其配方有可能也会具有一定防串色功效。在这两种体系上分别加入两款颜色护理剂，均有利于进一步提高对于直接红染料的防串色效果。

图2 自制与市售洗衣凝珠的防串色性能对比

2.3 洗衣凝珠的护色性能对比

由于不同色布的染料性能有所不同，因此颜色护理剂在对不同色布的护色效果上也可能存在差异。本文选取了红色和蓝色棉布进行护色性能的考察，结果如图3～图6所示。根据图3的Δb可知，A1洗衣凝珠的抗蓝色染料迁移效果最好，洗涤前后，Δb没有明显变化。而P1、P2、P3以及B1均相对变大，表明在b＊轴方向，布料颜色向黄色偏移，蓝色减弱。从整体颜色变化而言，同样A1变化最小，说明其护色功效最明显，其次为市售P3凝珠和额外添加颜色护理剂的B1凝珠。P3虽然在Δb数值上表现不佳，但从三维空间色系来看，其比另外两款市售洗衣凝珠整体护色效果相对更好。

图3 颜色护理洗衣凝珠对于蓝色棉布的Δb变化

图4 颜色护理洗衣凝珠对于蓝色棉布的ΔE变化

图5 颜色护理洗衣凝珠对于红色棉布的Δa变化

图6 颜色护理洗衣凝珠对于红色棉布的ΔE变化

在红色棉布的护色方面，各款洗衣凝珠的差距并没有在蓝色棉布上明显，Δa变化在-6.3～-4.9，表明所有样品均有红色染料掉落情况，且数值绝对值总体比蓝色棉布的Δb更大。这可能是由于该布料本身的色牢度不高，更容易洗脱。但其中A1的绝对值相对最小，说明5款洗衣凝珠中，A1的抗红色染料迁移效果更优。而B1的Δa绝对值最大，表示其对于红色染料的针对性护色效果不如市售的两款颜色护理洗衣凝珠。

3 结论

（1）考察了不同表面活性剂对于直接红染料的防串色效果，所测试的非离子表面活性剂均优于阴离子表面活性剂，其中6501表现最为出色，其次为XC-90、13/90、AEO-9。

（2）根据优选的表面活性剂，并加入颜色护理剂，组成洗衣凝珠A1。与市售具有颜色护理方面宣称的洗衣凝珠P1、P2、P3以及额外添加颜色护理剂的普通洗衣凝珠B1进行防串色和护色性能对比。结果表明在防串色方面，非离子表面活性剂体系拥有明显优势，不添加颜色护理剂的A0样品ΔE远小于市售的几款样品，而加入AZEPLTM 309A可以进一步降低ΔE；护色方面，针对试验选取的两种色布，A1洗衣凝珠对于抗蓝色染料迁移的效果相对抗红色染料迁移效果更好，但均优于其他市售洗衣凝珠。