洗涤剂的配方设计和生产工艺.docx
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洗涤剂的配方设计和生产工艺
洗涤剂的配方设计与生产工艺
【摘要】合成洗涤剂的主要功能是在水溶液体系中通过量种物理化学作用脱除黏附在基质（纤维、硬表面等）表面上的一种物质（污垢），简称去污，这一进程从根本上说是一种表面化学现象。
作为洗涤剂主成份的表面活性剂依据其分子内亲水基与亲油基的平衡，溶入水中并吸附于基质（水和污垢）与水之的界面上，从而使界面自由能降低而实现去污。
实践证明，除表面活性作用外，螯合、分散、皂化、pH缓冲和携污等作用，对于完成洗涤进程必不可少。
【关键词】洗涤剂；配方设计；生产工艺
【内容】去污进程是一个复杂的进程，是一个理论上还不能完善说明的现象。
配制高密度洗涤的技术特点是将作为洗涤剂主要成份的表面活性剂、助剂（碱剂、硬水软化剂）按洗涤一次所需的量进行等量配制，去除影响去污力的粉末剂芒硝。
同时利用表面活性剂的黏附性，在高密度化的同时使粒子表面覆盖沸石助剂，形成松散的洗涤剂粒子。
同时配入各类酶以提高去污力。
酶是生物催化剂的一种，少量利用即可使污垢分解、易溶，很容易从纤维中脱落下来。
衬衫等吸汗性优良的棉纤维，使污垢很难侵入到纤维内部。
对此类污垢起作用的碱性纤维素酶，活着界上第一次应用到高密度洗涤剂中。
（一）配方原则
配方对洗涤剂成品的质量和本钱有着重要的影响，洗涤剂配方应具备以下几个标准。
[1]
（1）洗净力强。
洗后织物具有柔软的手感和鲜艳的色泽；
（2）洗衣粉的外观要求颜色洁白、颗粒均匀、不飞扬、易溶解、自由流动性好，另外，无不良气味，特别要求洗后织物上不留不良的气味；（3）对皮肤无刺激作用，不损害织物也不褪色，对洗涤用具及设备无侵蚀作用；（4）要求最终产品本钱低，价钱廉价；（5）下列一些条件也会影响配方。
活性物的种类不同，它们的性能和最终产物中含的无机盐种类和数量也不同，即即是同一种活性物，由于制造原料、生产方式和工艺条件和设备的不同，它们的性能和无机盐含量不同也专门大，因此，必需以不同的配方来补偿。
商品形式不同或是成型方式不同，也要求配方不同。
洗涤对象不同，需要有不同的配方，以适应特定目的。
洗涤条件（如水的硬度、洗涤温度、洗涤方式等）不同，配方要求也不相同。
1.表面活性剂的选用
表面活性剂是洗涤剂产生去污作用的主要成份。
在洗涤剂的生产中又常把表面活性剂称之为洗涤剂的活性物。
[2]洗涤剂选用的主要活性物种类，一般是在建造洗涤剂厂时就决定了的，固然仅仅配制洗涤剂的工厂例外。
在合成洗涤剂中，配用两种或两种以上的活性物可使活性物组分不显著的特点相得益彰，以适应复杂污垢的需要。
实践证明，用两种或两种以上活性物配制的洗涤剂，在活性物总含量相同的条件下，它的有关性能，专门是去污能力要比单一活性物为宜。
这种作用可从表1中看出（实验时，活性物浓度为2.5g/L，用硬水洗涤，以烷基苯磺酸钠的去污力作为100%）。
表一不同活性物质配方的去污力[3]
组成
配方1
配方2
烷基苯磺酸钠
21
10
环氧乙烷缩合物
—
10
CMC
1
1
焦磷酸钠
15
15
硫酸钠
54
55
水分
9
9
去污力
117
168
到了20世纪80年代以后，国外洗涤剂配方中，几乎都采用两种或两种以上的洗涤剂活性物。
所用活性物的种类一般都以烷基苯磺酸钠作为合成洗衣粉的主活性物，再配用其它种类的活性物（如脂肪醇类活性物）作为辅助活性物。
那时，我国生产活性物的种类还不多，除烷基苯磺酸钠外，其它活性物的产量还不大。
仅“上海牌”和“天津牌”洗衣粉是以烷基苯磺酸钠和烷基磺酸钠两种活性物配制而成的。
[4]洗涤剂中活性物的含量一般都在10%～30%，很少超过30%。
我国生产的合成洗衣粉分三种型号即30型、25型、20型，其活性物的含量别离为30%、25%和20%。
在拟订配方时，可按照洗涤对象和洗涤条件而选用不同的活性物含量。
2.助剂的选用
（1）按照助剂作用的大小选用。
各类助剂的作用不同，其中以聚合磷酸盐和硅酸钠的作用比较全面。
硅酸钠因其水溶液的pH较大，它的用量一般不超过10%。
三聚磷酸钠主要受到环境污染的限制，用量一般都比较大。
一般地说。
活性
物，专门是烷基苯磺酸钠的抗污垢再沉淀能力比较差，因此，抗污垢再沉淀剂——CMC①等常常是不可缺少的配料。
[5]特殊助剂是不是加入和加入量的多少主要取决于对洗涤剂的要求和本钱。
（2）按照对洗涤剂p㈠值的要求而选用。
不同的洗涤对象要求有不同的pH值的洗涤剂来洗涤。
国外家用合成洗涤剂可分为轻垢型（柔效型）和重垢型（强效型）两大类。
轻垢型洗涤剂的水溶液呈中性（pH＝～，它和我国的洗涤丝毛
类型织物的洗衣粉（pH＝～的pH值相当，适于洗涤丝、毛和铜氨、醋酸酯纤维之类的纤维制品；重垢型洗涤剂的水溶液呈弱碱性（pH＝～，它与我国通用类洗衣粉的pH值（pH<～相当，适于洗涤棉、麻、强力黏胶、醋酯和一般尼龙、丙烯腈等纤维的纤维制品。
[6]在各类无机助剂中，碳酸钠的碱性最强，第二是硅酸钠和复合磷酸盐，硫酸钠为中性。
因此能够按照洗涤剂的pH值来选配无机盐的种类和用量。
例如，国内生产的丝毛类洗衣粉中就不宜配用碳酸钠，而在20型洗衣粉中，碳酸钠的含量可达10%～12%。
（3）按照助剂的彼此切、调来选用。
一个好的配方要擅长利用助剂之间的彼此增进作用，以较少的配量取得较好的效果。
与此同时，还必需注意助剂之间的抑制作用，避免某些助剂因其它助剂的加入而失去应有的作用。
[7]选择助剂还必需考虑各类助剂对环境的污染（如磷酸盐的富营养问题）和对皮肤的刺激作用。
3.实验
一切配方经拟订出后都必需通过量次反复实验、对比修改，直至取得较好的效果才能应用于工业生产。
（二）配方示例[8]
1.棉麻织物类洗涤剂在20世纪90年代以前，棉麻类织物是国内利用量最大
的一类织物，黏附污垢（专门是油污）较多，因此洗涤时，洗涤剂用量较大，要求洗涤剂呈弱碱性，去油污性能要好，价钱要低。
这种合成洗衣粉，均由三聚磷酸钠、纯碱、硅酸钠、羧甲基纤维素钠盐等几种助剂组成。
活性物含量20%～25%，
硅酸钠和硫酸钠用量较大，而荧光增白剂配量很少或不配用。
表2棉麻织品类洗衣粉的配方[9]
配方
1
2
3
4
5
6
表面活性剂
软水剂
PH稳定剂1（干
基）
PH稳定剂2
水溶性填充剂
污垢悬浮剂
增白剂
25
20
6
6
37
1
0．1
25
12
9
4．5
45
1
0．3
25
12
4
6
48
1
0．02
25
12
6
5
47
1
0．02
20
10
7
10
48
1
—
20
10
8
10
49
1
—
2.丝毛织物类洗涤剂
丝织物，属蛋白质纤维，对碱不稳固。
人造纤维遇碱后强度显著下降，所以也需用中性洗涤剂洗涤。
由于丝毛类织物属精细类织物，黏附污垢量较少，洗涤时，洗涤剂用量也较少，即洗涤液浓度较低。
在20世纪80年代，被以为可用国产30型通用类洗衣粉洗涤丝毛织物。
丝毛类洗涤剂中，不宜配用碱性强的碳酸钠，硅酸钠用量也要适当降低。
为提高去污力，降低洗涤剂用量，配方中活性物和：
聚磷酸钠用量需增加。
[5]另外，可配用荧光增白剂、香精。
大量的实验已证明，烷基苯磺酸钠表面活性剂在水体系中对蛋白类纤维有较大的损伤。
因此，在设计丝毛类织物的洗涤剂的配方时要注意不选用烷基苯磺酸钠等阴离子表面活性剂。
应选择非离子表面活性剂作为表面活性剂。
丝绸织物上污垢一般多为粉尘、泥、油脂等。
这些污垢多以物理连接方式黏附在丝绸织物表面，也有部份污垢和丝绸纤维以化学方式结合在一路。
丝绸织物洗涤剂溶解于水中配成洗涤液，洗涤液将丝绸织物表面润湿，丝绸织物表面吸附有表面活性剂，一方面使污垢被乳化，分散于水中，另一方面也阻止污垢从头返回沉积在丝绸织物表面。
（1）液体污垢。
[6]丝绸织物表面液体污垢的除去是通过卷离作用来实现的。
丝绸织物表面油污被表面活性剂润湿，从原来的平铺表面卷缩成油珠，油珠被表面活性剂分散于洗涤液中，即被乳化成稳固乳液。
由于丝绸表面吸附有表面活性剂，就阻止了油污从头返回黏着在丝绸织物表面的进程。
如此，油污也就随洗涤液排放掉。
（2）固体污垢。
丝绸织物上固体污垢的除去主如果通过表面活性剂吸附在固体污垢与丝绸织物表面之间，然后再通过必然机械力作用，使固体污垢从丝绸织物表面离开，进入水中。
而非离子表面活性剂在丝绸织物表面形成空间障碍，能够避免固体污垢从头沉积在丝绸织物表面。
（3）设计依据和思路。
按照丝绸织物专用洗涤剂的洗涤原理，要设计一个性能优良的丝绸织物专用洗涤剂，应具有如下条件：
①丝绸织物专用洗涤剂需由阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂组成。
通过必然比例的复配，能形成协同效应，大大提高表面活性剂的表面活性，提高去污力；②丝绸织物专用洗涤剂应为弱酸性或中性。
因为在弱酸性或中性条件下洗涤，丝绸织物纤维不会受到损伤，洗涤后的丝绸织物仍能维持良好光泽；③丝绸织物专用洗涤剂所选择的表面活性剂应具有较高的表面活性，去污力强。
由于丝绸织物纤维在较强的机械力作用下，易受损伤，发生形变，致使丝绸织物收缩、变形：
所以，对织物表面污垢的去除主如果通过表面活性剂优良的润湿、乳化、扩散性能来实现。
作为丝绸织物专用洗涤剂应选择性能温和而又有必然去污能力的表面活性剂[4]。
聚氧乙烯月桂醇醚硫酸钠：
去油污力强，水溶性好，低温下仍维持透明。
3.发用洗涤剂配方[1]
将AES、BS—1二、650一、OB/ZA、PEG400等按必然配比加入到盛有适量蒸馏水的250mL。
烧杯中，搅拌溶解，加热升温至60～70℃，待乳化剂等全数溶解后，自然冷却至45～50℃。
然后慢慢加入添加剂（富脂剂、调理剂、增稠剂等）和适量香精，最后用柠檬酸调至液体pH为5～7。
如香波不出现分层现象，透明澄清，则该香波配方中主要成份及用量肯定为透明洗发香波的基础配方。
一种洗发香波的配方见表3。
4.餐具洗涤剂[2]
餐具洗涤剂是一种较少加入无机助剂的表面活性剂溶液。
主要成份是阴离子和非离子表面活性剂、两性表面活性剂、泡沫增进剂、增溶剂、溶剂、香料和防腐剂等。
表3种洗发香波的配方[7]
配方结构
原料名称
用量
主洗涤剂
发泡剂
月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）
14
助发泡剂
十二烷基二甲基甜菜碱（BS—12）
椰子酸二乙醇酰胺（6501）
4
3
协调理剂
烷基二甲基氧化胺（OB/ZA，30%）
2
增稠剂
聚乙二醇400（PEG400）
2
爽滑剂（调理剂）
硅烷季铵盐聚合物
3
增香剂
香精
富脂剂
羊毛脂
澄清剂
乙醇
PH调节剂
柠檬酸
溶剂
纯水
余量
（1）阴离子表面活性剂[3]：
AS价钱比较廉价，对许多污物都有优良的清洁功效，还有良好的稳固性。
LAS（十二烷基苯磺酸钠）和AES（聚氧乙烯醚硫酸盐）的复配体系是20世纪90年代前常被选用的对象。
可是高浓度使历时会使皮肤变粗糙。
2000年以来，设计者多选用相对柔和的AES进行复配，AES不但具有较高的起泡力和强的乳化油脂的能力，而且对水的硬度敏感低，有良好的皮肤相容性。
以降低表面活性剂LAS的浓度，增强洗涤剂的温和性。
（2）非离子表面活性剂。
选择APG（烷基多糖苷）作为餐具洗涤剂中的主表面活性剂。
APG是一种典型的非离子型表面活性剂。
具有良好的物化性能。
APG原料来自天然的可再生资源，生物降解迅速，对环境无污染。
无毒无刺激，适用于配制温和的无毒产品。
5.茶皂素洗涤剂
茶皂素作为一种非离子表面活性剂单独利用，去污能力不如其它的表面活性剂强，但如果和其它表面活性剂复配，去污能力会显著提高。
因此，茶皂素开发利用的关键，是与其它表面活性剂复配。
过硼酸钠是一种含氧漂白剂，和茶皂素等表面活性剂配制的合成洗涤剂在使历时，能放出活性氧，使污垢、污斑或其它要消除的色素氧化。
茶皂素与过硼酸钠复配的合成洗涤剂与不加过硼酸钠的洗涤剂比较，去污、漂白效果均比其它单一洗涤剂洗涤效果好。
与过硼酸钠进行复配制取洗涤助剂，制得的洗涤剂具有漂白作用高、去污除臭能力强、环保清洁等良好的应用效果。
我国盛产茶籽，为茶皂素的生产提供了足够的资源，硼酸盐在我国也有相当的产量。
对茶皂素与过硼酸钠复合而制成的助洗剂的开发研究具有必然的实际意义，见表4。
表4茶皂素与过硼酸钠的复配[10]
配方组成
原料名称
配方1
配方2
合成表面活性剂
LAS
十二醇硫酸钠
赋形剂
芒硝
PH稳定剂
水玻璃
偏硅酸钠
碳酸钠
25
28
氧化增白剂
过硼酸钠
抗再沉淀剂
CMC
天然表面活性剂
茶皂至少
10
软水剂
三聚磷酸钠
香精
香精
水
余量
余量
去污值
【参考文献】
[1]陈金芳.《精细化学品配方设计原理》
[2]赵奕斌《精细化工产品手册》
[3]顾良莹《日用化工产品原料制造与应用大全》化学工业出版社出版
[4]李和平葛虹《精细化工工艺学》科学出版社出版
[5]郑林《日化产品学》中国纺织出版社
[6]蒋文伟《日用化学品制造原理与技术》
[7]宋小平《日用化学品实用生产技术手册》
[8]汪多仁《绿色日用化学品》
[9]何坚《实用日用化学品配方集》
[10]徐宝财《表面活性剂原料手册》
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