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主导浓缩洗衣液应用未来:异构醇醚与仲醇醚,谁更胜一筹?
2020-07-10 来源:中化新网 点击
关键词:浓缩  洗衣液

  稳定性、分散性是浓缩洗衣液硬伤

  洗衣液让沾满污渍的衣服亮洁如新,是洗衣液里的表面活性剂起到了如此神奇的作用,洗衣液上的表面活性剂可以深入到连水都无法渗入的纤维空隙中,它上面有亲水基和亲油基,亲油基会“抓”住藏在织物纤维空隙中的污垢,亲水基则会随着水流,在两者的配合之下,污渍在搓洗等机械力作用下,被从织物上分离开来,最终达到去除污垢的作用。

  洗衣液去污能力的强弱主要是看其表面活性剂活性物的含量。一般说来,总活性物高,就意味着洗衣液中的有效成分高,所以,一般用有效成分含量,即表面活性剂含量,来区分是否是浓缩洗涤剂,平常我们使用的普通洗衣液,要求活性物质含量一般是在15%至20%,浓缩洗衣液活性物含量都超过25%,目前国内市场上浓缩洗衣液的活性物含量最高可达70%也就是说普通洗衣液大约含有80%的水,表面活性剂和其他有效去污成分的含量往往不足20%,而高浓缩洗衣液中水的含量通常只有50%,其他有效成分高达50%,而浓缩洗衣产品洗衣凝珠更是可以将水含量压缩至10%以下,每颗珠子里几乎满满的都是干货。简单来说就是,同样体积的洗涤剂,浓缩洗涤剂有效成分含量远高于普通洗涤剂1.5-4倍甚至以上,也就是说,若用普通洗衣液清洗衣服需要用一盖子,用浓缩洗衣液清洗时,则仅需要1/4~3/4盖子用量甚至更少。

  我国多数地区居民的洗涤温度在冬天和在夏天相差很大,一般在常温下洗涤,这就要求洗涤剂在低温时要易于分散溶解。平常我们使用的普通洗衣液,活性物较低,一般不存在水溶分散性问题。普通洗衣液中使用较多的的表面活性剂有阴离子表面活性剂直链烷基苯磺酸盐(LAS)和月桂醇醚硫酸酯盐{AES}以及非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)等,其中阴离子型的LAS和AES在常温下溶解度不超过30%,而非离子型的AEO虽然溶解度较大,但是其溶解速度慢,且在高浓度下极易形成不可流动的凝胶。浓缩洗衣液总活性物含量超过30%,就容易出现分散性不好的问题,倒入室温的水中易形成团状,且很难分散开,给使用带来不便。进而言之,超浓缩洗衣液,使用传统的原料很难直接得到符合要求的洗衣液。

  如何有效地解决配方的高低温稳定性及产品的水溶分散问题,是浓缩洗衣液的技术难点。最为常见解决方案:一是在配方中加入二甲苯磺酸钠、异丙苯磺酸钠等水溶助长剂或乙醇、丙二醇等溶剂;二是降低脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠 (AES)、直链脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO,简称直链醇醚)等凝胶范围宽的原料在配方中的添加量;三 是采用异构醇醚等凝胶范围窄的原料代替AES和AEO,添加助长剂和溶剂本身对于产品洗涤性能的提升并无明显帮助,徒增产品成本;降低AES和AEO的配方添加量,无疑会使产品的浓缩化水平大打折扣,同时严重影响产品的去污性能。采用凝胶范围窄的原料替代AES和AEO的方案 将是国内未来浓缩液体洗涤剂配方研发的首选。

异构醇醚:分散性好

  异构醇聚氧乙烯醚(简称异构醇醚)是一种新型表面活性剂,是异构醇和环氧乙烷反应生成的非离子型表面活性剂。异构醇醚为无色或淡黄色液体,易溶于水,对皮肤刺激性小,生物降解性较好,异构醇聚氧乙烯醚的亲油基团是带有支链的脂肪醇,相对于直链醇来说,凝固点低,表面张力低,临界胶束浓度高,所以其渗透力强,在水中扩散速度快,高浓度不易形成凝胶。用于浓缩及超浓缩液体洗涤剂配方中,可以大大提高产品的耐低温稳定性和去污性能。

  在异构醇聚氧乙烯醚的同系表面活性剂中,异构C13醇聚氧乙烯醚的去污性能最好,异构醇聚氧乙烯醚在活性物质量分数为50%时仍为透明溶液。同时,在与 AES 或 AEO 复配时,也表现出良好的溶液稳定性。 在冬天水温较低,尤其在 10 ℃以下,高浓缩洗衣液的水溶分散性降低,影响产品的去污性能,异构醇醚的倾点普遍比AEO低,特别是7个或9个EO加成数的非离子表面活性剂,异构醇醚的倾点低于15℃,最低可到5℃,可以满足国内大部分地区的消费者正常使用。异构醇聚氧乙烯醚的另一个重要特性就是在低温下具有良好的水溶分散性,而且与AEO 或 AES 以适当的比例复配后,可以大大改善浓缩洗衣液的低温水溶性。

  仲醇醚:消泡快、 易漂洗

  仲醇聚氧乙烯醚也是一种新型表面活性剂,较伯醇系表面活性剂具有很多独特的优点

  仲醇聚氧乙烯醚仲醇聚氧乙烯醚是由正构烷烃氧化制得的仲醇,再和环氧乙烷反应生成的非离子型表面活性剂,具有粘度低,流动性好,冻点低的特点,在低温条件下,不像直链AEO,出现凝固在零度时仍为液状,弥补脂肪醇聚氧乙烯醚AEO冬天凝固问题。相比支链醇醚更易降解,其具有的优良乳化、分散、扩散、去污洗涤性、消泡快,能与各种阴离子、阳离子、非离子表面活性剂以及其他助剂组合使用,具有出众的协同效应,可以大大减少助剂的使用消耗量,达到良好的性价比。

  C12~14仲醇聚氧乙烯醚AEO-9、AEO-7与目前液体洗涤剂配方中最主要表面活性剂直链醇醚、浓缩液体洗涤剂配方中最常用表面活性剂异构醇醚1309、1307进行理化性能比较。

  倾点

  倾点是能够流动的最低温度,是反映低温流动性的好坏的参数之一,倾点越低,表面活性剂的低温流动性越好。相同碳原子数,相同EO加成数的不同醇醚,仲烷基醇醚的倾点普遍较直链和支链醇醚低。因此,在低温条件下应用,仲烷基醇醚同直链醇醚及支链醇醚相比都将具有更为突出的优势。

  浊点

  非离子型表面活性剂,在水溶液中的溶解度随温度上升而降低在升至一定温度值时出现混浊其转变时的温度即为浊点温度,浊点是衡量非离子表面活性剂亲水性的一个重要指标,也可以反映出非离子表面活性剂在水中的相对溶解度大小。仲烷基醇醚的浊点, 并与直链醇醚和支链醇醚进行对比,相同碳原子数,相同EO加成数的不同醇醚,直链醇醚的浊点远高于支链醇醚和仲烷基醇醚,说明支链醇醚和仲烷基醇醚在水中的溶解度要小于直链醇醚;异构醇醚1309和仲醇醚AEO-9的浊点比较接近,说明二者在水中的溶解度相当。同仲醇醚AEO-7相比,异构醇醚1307的水溶性较差,其水溶液为浑浊状态且静置后分层。

  水溶性

  相同碳原子数,相同EO加成数的不同醇醚,直链醇醚较支链醇醚和仲烷基醇醚遇水易形成凝胶,说明在低温条件下生产洗涤剂时 直链醇醚将比支链醇醚和仲烷基醇醚需要消耗更多的能量。异构醇醚1307水溶性较差,溶液呈浑浊状态而且静置后分层。

  润湿力

  相同碳原子数,相同EO加成数的不同醇醚,仲烷基醇醚的润湿力远优于直链醇醚和支链醇醚。

  乳化力

  相同碳原子数,相同EO加成数的不同醇醚,仲烷基醇醚和支链醇醚的的乳化力远优于直链醇醚,仲烷基醇醚稍劣于支链醇醚。

  发泡力

  泡沫高度和稳定性是表面活性剂的一项重要理化性能,在洗涤剂配方中其直接影响着产品的泡沫性能,决定着到产品的漂洗难易程度。消泡率数值越大表示泡沫稳定性越差,消泡速度越快,相同碳原子数,相同 EO加成数的不同醇醚,仲烷基醇醚和支链醇醚的消泡速度远高于直链醇醚,其中仲烷基醇醚的消泡速度最快,更适用于织物洗涤和工业类清洗产品。

  C12~14直链醇醚AEO-9、AEO-7,异构醇醚1309、1307,C12~14仲醇聚氧乙烯醚AEO-9、AEO-7配制浓缩洗衣液后性能进行比较。

  去污性能

  去污力是洗涤剂最为重要的一个性能指标,仲烷基醇醚和支链醇醚去污力基本相当,明显高于直链醇醚。说明在浓缩洗衣液配方设计过程中的产品去污性能考量上,仲烷基醇醚完全可以和支链醇醚一起作为配方中醇醚型非离子表面活性剂的选项

  泡沫性能

  泡沫性能也是洗涤剂应用性能的一项重要指 标,直接影响产品的漂洗性能。随着全自动洗衣机的普及,在衣料用液体洗涤剂中,低泡节水型洗衣液更受消费者欢迎,仲醇聚氧乙烯醚的消泡速度远高于直链醇醚,而且也明显优于浓缩洗衣液常用表面活性剂异构醇醚。说明在浓缩型低泡洗衣液配方中仲烷基醇醚比支链醇醚优势明显,更能提高洗衣液的漂洗性能。

  仲醇聚氧乙烯醚具有倾点低、水溶性好,润湿、乳化力强,去污优良、消泡速度快等特点。在传统直链醇醚应用受到制约的浓缩型液体洗涤剂配方当中,仲醇聚氧乙烯醚的综合性能同异构醇醚相当,二者基本可以相互替代使用,在消泡速度和易漂洗程度方面,仲醇醚较异构醇醚的优势更为明显。

  在浓缩洗衣液中,仲醇聚氧乙烯醚与配方用各组分配伍性良好,可以降低配方中溶剂的添加量。仲醇聚氧乙烯醚和直链醇醚以及异构醇醚对国标皮脂污布的去污力没有明显差别,但在对国标碳黑污布的去污力上,仲醇聚氧乙烯醚和异构醇醚相当明显优于直链醇醚。此外,仲醇聚氧乙烯醚的产品消泡快、易漂洗。

  “浓缩就是精华”,“好马配好鞍,无米不成炊”。好的浓缩洗涤液产品离不开配方工程师们兢兢业业的研究,更离不开性能优异的新原料的开发和应用。近两年异构醇醚已经实现了自主生产,目前,仲醇醚也即将国产化,仲醇醚和异构醇醚作为新型表面活性剂,各有优缺点,只要找准浓缩洗衣液配方用各组分配伍性,都能提高浓缩洗衣液性能,未来谁能主导浓缩洗衣液应用,取决于各自的性价比。

  从生产原料易得上看,异构醇醚、仲醇醚容易实现生产规模化,而规模化生产将有利于提高异构醇醚、仲醇醚在浓缩洗衣液、洗涤剂性价比,异构醇聚氧乙烯醚原料是异构醇,异构醇的原料是高碳烯烃,随着烯烃齐聚技术的产业化,以及煤制油装置所产的高碳烯烃仲醇聚氧乙烯醚的原料是仲醇,仲醇的原料是石蜡,我国已经成为全球石蜡产量最多的国家,未来石蜡产能将继续增加,我国煤制油的发展,间接液化产能已经达到了700多万吨,能产满足生产仲醇的石蜡,而且费托合成的石蜡杂质低,有的石蜡生产配套了加氢脱芳烃装置,芳烃含量只有10PPM左右。

  (南风技术中心日化研究所所长助理刘心建等业内人士对此文有贡献)

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