一种全新的合成洗涤剂皂条配方的确定与推广

第39卷第5期 日用化学工业 v01．39No．5 2009年10月 ChinaSurfactantDetergent&Cosmetics Oct·2009 合成洗涤剂皂条配方的研究 刘青松，张蕾 (上海和黄白猫有跟公司技术中心。上毒200231) 摘要：对合成洗涤剂皂条的配方进行研究，通过实验确定了皂条的活性成分、洗涤助剂、填充剂、黏合剂的组成和用量及 制作工艺，对其性能进行测试。结果表明，优选配方下得到的皂条罗氏泡沫高度为148mm，去污比值为1．1，与国外商品 皂条相当。 关键词：合成洗涤剂；皂条；配方；工艺；性能测试 中图分类号：TQ648 文献标识码：A 文章编号：1001—1803(2009)05-0321一04 Studyofformulationandproductionprocessofsyntheticdetergentbars LIUQing—song，ZHANGLei (ShanshaiHutchisonWhitecatTechnologyCenter，sh舳g}lai200231，China) Abstract：Syntheticdetergentbarformulationandproductionprocesswagstudied．Thecompositionanddosage ofactiveingredients，detergentbuilders，fillersandbindingmaterialsaswell鼬theproductionprocesswere identifiedthroughlaboratorytests．Performancetestsoftheproductwerecarriedout．ResultsshowedthatRose —Milesfoamheightoftheproductis148mm；detergencyratiois1．1，whichisequivalenttothatof commodityofthesimilarkindininternationalmarket． Keywords：syntheticdetergent；soapbar；formula；productionprocess；performancetest 在一些国家，人们习惯在洗涤织物时使用含合成 表面活性剂和洗涤助剂的洗衣皂条。这种洗衣皂条在 我国南方地区有工厂进行加工，主要用于出口，需要较 特殊的设备。该皂条具有较大的硬度，采用常规的香 皂挤压出条工艺难以制备。作者通过多次实验，确定 了皂条配方中的活性成分、洗涤助剂、黏合剂的组成和 用量，采用加热一挤出工艺，在常规的香皂挤出机上制 备出了这种皂条。由于采用了黏合剂，制成的合成洗 涤剂皂条克服了易糊烂的缺点，洗涤时泡沫性能和去 污力均很好。与国外公司的商品皂条比较，其洗涤能 力与之相当。如果在国内推广，由于其具有很好的洗 涤力和泡沫性能，相信也会受到很多消费者的青睐。 1 实验部分 1．1材料与设备 物产浙江化工有限公司；LAS(十二烷基苯磺酸钠)，质 量分数70％，南京佳和日化公司；STPP(三聚磷酸钠， 采用六水合STPP)，质量分数98％，泰达精细化工有 限公司；乙二醇(PEG，相对分子质量在4000，6000和 8000中选择)，质量分数99％，利盛化学公司；碳酸 钙，质量分数99％，普通粉；碳酸钙，800目，恒亮粉体 公司；香精，果香SHl7264，上海奇华顿香精公司。 RM一100／3型三辊式粉碎机，MazzoniLB公司； DXM一75型香皂挤压出条机，MazzoniLB公司； 7890A／5975C气相一质谱联用仪(GC—MS)，Agilent 公司；2151型罗氏泡沫测定仪，上海隆拓仪器设备有 限公司；WXJ一6型去污试验机，武汉科恒工控工程有 限公司。 1．2实验方法 1．2．1样品剖析 K，：粉(十二烷基硫酸钠)，质量分数为93％，中轻 先将皂条样品用乙醇溶解，再将不溶部分用水溶 收稿日期：2009—02—02；修回日期：2009一06一14 作者简介：刘青松(1974一)，男(汉)，湖北人，工程师，硕士，E—mail：liuqingsongg@163．伽。 ·321· 万方数据 新究与开鹾 日 用 化 学 工 业 第39卷 解；水不溶部分用盐酸水溶液(V(HCl)：V(H：O)= 1：2)溶解、过滤并干燥，得酸不溶物。根据各种成分 的溶解度，结合 资料 新概念英语资料下载李居明饿命改运学pdf成本会计期末资料社会工作导论资料工程结算所需资料清单 ，用GC—MS及化学定量方法，对 皂条进行定性和定量分析。 1．2．2皂条的制作工艺 物料混合一在三辊式粉碎机上粉碎2次_÷加入香 精_+再次粉碎_÷皂片_+密封加热_÷制皂机器出条口预 热_加料一真空挤出一出条．÷成型。 1．2．3试制产品性能测试 稳定性实验方法为将皂条置于45℃烘箱，放置6 个月，考察皂体有无冒霜、裂纹现象。 罗氏泡沫高度按GB／T7462—94／(表面活性剂发 泡力的测定改进Ross—Miles法》测定。 去污比值按GB／T13174—91《衣料用洗涤剂去污 力的测定》测定。 2 结果与讨论 2．1样品的剖析 通过资料了解到，皂条由表面活性剂、洗涤助剂、 填充剂、黏合剂和水组成。利用三款国外商品皂条A、 B和C样品中物质对醇、水、酸的溶解度不同的性质， 对其成分及质量分数进行初步分析。对三款国外商品 皂条A、B和c样品按对醇、水、酸溶解度的不同进行 初步的定性定量分析，结果列于表l。 50％一75％。国外商品皂条A和C中K，：和LAS的质 量比约为3：l，这与文献[3]和[4]的报道是一致的， 这样的比例使皂条的硬度和抗裂性增强；国外商品皂 条B的活性成分主要由K。：构成，由于K。：的价格较 LAS高，而影响皂条成本的主要因素在于表面活性剂， 所以皂条B的价格较皂条A和C的高。考虑对成本 的要求，在以后的实验中主要参考了国外商品皂条A 的配方。 表2对皂条成分的剖析 Tab．2Analysisofcompositionofsyntheticdetergent barproducts Tab．1Preliminary表anlalys皂is条of的sy初nth步eti剖c析detergentbarproducts 2．2 配方的研制 ．1 一’一 一u，。H。。7‘。P。 从表1可见，皂条主要由表面活性剂、洗涤助剂和 填充剂碳酸盐组成。在此基础上，采用GC—MS、化学 定量分析技术对上述皂条成分进行进一步的分析，结 果见表2。由表2可见，皂条中主要的洗涤活性成分 是K，：和LAS，质量分数约占16％～20％；助洗成分是 STPP，质量分数约占2％一7％；结构剂和填料为硅酸 盐、硫酸钠、碳酸钠、碳酸钙、脂肪酸，质量分数约占 ·322· 根据样品剖析结果和参考文献[1]，[3]和[4]，实 验初步设计了皂条配方，并在制皂机器上进行了试制。 参考文献[3]和[4]，并经过多次的实验，确定了工艺 路线，见1．2．2。 考察了黏合剂的种类，LAs和K，：质量比，填料碳 酸钙的用量，硫酸钠的影响，实验配方见表3。在表3 中，试制的1号和3号皂条太黏，这两款皂条使用的黏 合剂分别为质量分数5％PEG6000和1％PEG8000，2 号皂条使用0．7％PEG4000则不黏手。皂条的黏性主 要由黏合剂决定，为使皂条的黏性适当降低，在保证皂 条黏合的同时不至于黏手，应减少PEG的用量或使用 低分子质量的PEG。2号皂条为简化配方，为白色块 状物，硬度较普通肥皂硬许多，皂面有轻微的裂纹，故 黏合剂用量应加大，而构成皂条硬度的成分CaCO，用 量应减少。3号皂条是参考配方，它的特点是以LAS 为主成分，K。：为辅助成分，该皂条偏软，所以碳酸钙的 质量分数应加大；偏黏是由于使用的黏合剂分子质量 太高，有弹性，皂面光滑，无裂纹。 万方数据 第5期 刘青松等：合成洗涤剂皂条配方的研究 表3皂条配方筛选 Tab．3ScreeningtestOilformulationofsynthetic detergentbarproducts ∥％ 1号 2号 3号 LAS粉(埘：70％) K12粉(埘=93％) 六水合STPP 黏合剂 Na2C03 CaC03 BHT CMEA Ti02 蓝粒子 Na2SO+ 滑石 CBS—X 水 8．2 8．2 18．6 18．6 12．9 12．9 5．0(PEC6000)0．7(PEG4000) 25．O 25．O 11．1 28．6 O．05 2．0 0．1 O．05 5．O 1 — 8．0 30．2 2．8 9．1 1．0(PE09000) 25．9 19．5 一 一 0．2 一 一 一 o．1 lO．O ：研究与开发i 释1、糖 洗涤助剂STPP采用六水合STPP，据文献[5]报 道，与无水STPP相比，水合STPP有利于皂条加工且 减少皂面冒霜现象的发生。碳酸钙采用800目粉体， 与普通粉相比，其特点在于颗粒小，白度高。 在物料混合前黏合剂应事先加热熔解。PEG 4000的熔点为50℃一54℃，PEG6000的熔点为 60℃～62℃，PEG8000的熔点则更高。在保障效果 的前提下，倾向使用熔点低的黏合剂，这样对加工工艺 温度要求不太高，使加工操作容易。 决定皂条价格的主要因素由活性物质量分数高低 决定，含较低的活性物的皂条，价格也较低。但活性物 质量分数不能一味地降低，一般不能低于12％，否则 会影响皂体的黏合性和去污力。活性物质量分数一般 也不会高于30％，否则会因皂体太黏而加工困难。实 验采用活性物质量分数的最低限，即质量分数12％的 活性物来试制皂条，配方见表4。 表4皂条配方筛选 Tab．4Screeningtestonformulationofsyntheticdetergentbarproduct 在这组实验中，考察了PEG4000的用量。在4，5 和6号实验中，将其质量分数增加为1．0％，1．5％和 2．5％。在4号实验中，由于活性物LAS和K。：质量分 数低，非黏性成分填料多，黏结剂质量分数低，未能成 型。在5号实验中，制出的皂条有表面开裂现象。在 6号实验中，制出的皂条表面光滑，无裂纹，不黏手。7 号实验尝试在40℃～50℃下使用PEG6000，用以减 少PEG用量，但未能成型，这可能由于PEG6000熔点 在60℃～62℃，对加工温度要求高，常规的出条机挤 出温度较难实现。在黏合剂的选择方面，出条温度 50℃左右。实验中，考察了填料的影响。前期试验中 CaCO，的用量达32％，但由于粉体太硬造成机器的堵 塞。在4，5和6号实验中，将碳酸钙、碳酸钠质量分数 依次减少，减少部分用皂土、滑石和沸石补充。实验表 明，这样使皂条的硬度适当降低，且皂条的可加工性更 好。5号皂条采用的是普通碳酸钙，6号皂条采用的是 恒亮粉体公司提供的碳酸钙粉，6号皂条与5号相比， 皂条色泽白，这是由于6号实验使用的是800目的粉 体，在目数、白度方面较普通碳酸钙高。 在香精方面，采用了香精公司推荐的果香 ·323· 万方数据 新究与开筏 旦 旦垡堂兰些 篁竺堂 SHl7264，实验表明，在0．25％的香精用量下即有很好 的香气。在香精的种类方面，还可以进一步选择花香 和果香复合香精。 2．3性能测试 对试制的样品进行性能测试，与国外商品皂条比 较。将6号皂条，国外商品皂条A和B置于45℃烘 箱中，经6个月的考察，均无皂体冒霜现象发生，无裂 纹，性能稳定。 试用6号皂条，泡沫丰富，洗涤效果好，与国外商 品皂条相当。对皂条的罗氏泡沫高度、去污比值、密度 进行了测试和比较，结果见表5。 表5皂条的洗涤效果 Tab．5Comparisonofperformanceofvarioussynthetic detergentbarproducts 实验表明，试制的皂条与国外商品皂条A、B在密 度上是相当的，在去污力比值上是接近的。其罗氏泡 沫高度略高于国外商品皂条B。从工艺和实验效果及 成本考虑，6号皂条是可商品化的一个较好的配方。 (上接第320页) 3 结论 选用单甘酯为脂质原料，采用EIP转相法制备了 固体纳米脂质微粒悬浮液。在乳化温度为60℃，脂质 原料与乳化剂的质量比为1：1时，制得的固体纳米脂 质微粒平均粒径为169nm，粒径分布均一，Zeta电位 为一6．18mV，并且具备良好的离心、低温储存及稀释 稳定性。 参考文献： [1]张婉萍，朱海洋．应用在化妆品中的纳米脂质载运系统[J]．日用 化学工业，2008，38(5)：327—330． [2]HANFEI，LISANMING，YINRAN，eta1．Effectofsuffactants0nthe formationandcharacterizationofanewtypeofcolloidald11lgdelivery system：Nanostmeturedlipidcarriers[J]．ColloidsandSurfacesA： PhysicoehemEng，2008，315(2)：210—216． [3]CHRYSANTHAFREITAS。RAINERHM仉LER．Effectoflightand temperatureOHzetapotentialandphysicalstabilityinsolidlipidnarlo- particle(SINTM)dispersions[J]．InternationalJoumalofPhanmcⅪu一 ·324· 3 结论 1)在对国外商品皂条成分分析的基础上，从成本 和洗涤效果两方面考虑，优选出了合成洗涤剂皂条配 方，配方中主活性物(表面活性剂)的质量分数为 12％，其中LAs和Kl：的质量比为3：1；黏合剂为 PEG4000，质量分数为2．5％；其他辅料成分如洗涤助 剂、填充剂的种类和使用量均已优选。 2)对用优化配方生产的皂条进行了性能测试和 成本分析，并与国外商品皂条进行了对比，在起泡性、 去污力方面与其相当，而成本低于国外商品皂条。 参考文献： [1]麦克芬GJ，努恩Cc．包含阴离子表面活性剂、皂、径基酸盐及填 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纺织品上的油蜡等杂质并不像钢铁、地板等表面的油蜡那 么多和那么难以清除，往往织物表面的油蜡等杂质较少， 比较容易乳化（有的化纤油剂甚至用清水便可洗掉），因 此织物前处理用的表面活性剂则不需要太强的乳化性能， 而是更需要分散性能。FMEE 优异的分散净洗性能特别适 用于纺织工业的织物前处理，可防止油污反沾污到织物表 面，从而获得很高的毛效和毛效的均匀性。 4，棉纤维的脱蜡剂 很多棉纤维本身存在很多疏水性的棉蜡，前处理不彻底会 导致织物在润湿过程中出现蜡丝、蜡星，对后续染色影响 颇大。对于棉蜡去除，二甲苯类溶剂是常用的除蜡剂，二 甲苯在高温时挥发，散发对人体极为有害的苯类有害物 质，会对操作工人，尤其是男性工人导致严重的身体损伤， FMEE是替代二甲苯和甲苯除蜡的环保和高效的除蜡原料。 5，洗衣粉 洗衣粉常用的表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠、烯基磺 酸钠、AEO-9 等表面活性剂，对于重垢污物，包括油剂、 汗迹、血迹等顽固的污迹清洗则不够理想，添加 FMEE 后 的洗衣粉对于顽固的污垢清洗更加容易。 FMES 的性质与应用性能 FMES 是为了解决非离子的 FMEE 耐碱偏低，将其磺酸化后 产品，容易与之混淆的是 MES，MES 是脂肪酸甲酯磺酸盐， 以天然脂肪酸直接磺化后产品；而 FMES 生产工艺更为复 第 23 卷 第 11 期 2010 年 12 月（增刊） 日用化学品工业 China Surfactant Detergent &Cosmetics Vol.23 No.11 Dec 2010 杂，是脂肪酸先乙氧基化，再经磺酸化后的产品。两者另 一个区别还是，MES是以 12-14碳的天然棕榈酸等为原料， 而 FMES 则以 18 碳的石油衍生物硬脂酸为原料。MES 与 FMES 无论是结构还是应用性能，相差甚大。 FMES 继承了 FMEE 高效除油和除蜡的特点以外，磺 酸化后又具有很高的耐碱性能，FMES 耐 100℃热碱可达 50g/L,耐 40℃热碱达到 150g/L。FMES 的钙皂分散能力为 310ppm，LAS 的钙皂分散力仅为 98ppm，AES 的钙皂分散 力为 203ppm，因此 FMES 也具有优秀的分散性能，适用于 小浴比的清洗工作液，将污垢均匀分散于清洗液中防止反 沾污。 FMES 的应用领域： 1， 工业清洗粉 目前工业清洗粉都是将液体的表面活性剂与颗粒的偏硅 酸钠和纯碱拼混而成的，偏硅酸钠具有强碱性，在放置过 程中也容易受潮，导致偏硅酸钠表面吸水形成很强的碱性 溶液，从而使覆盖偏硅的液体表面活性剂成分失效。为了 解决此问题，表面活性剂往往拼混磷酸酯类物质提高耐碱 性，但是磷酸酯类净洗功能普遍较差，从而影响了成品的 净洗功能。FMES 具有优异的净洗和耐碱性能，可以直接 用于与偏硅酸钠的拼混。 2， 液体洗洁精和洗涤液 FMES 具有良好的耐碱性能，可以将成品做成偏强碱性， 从而提高净洗的效率，同时 FMES 良好的分散净洗功能， 特别适用于非循环水和非流动小浴比工作液的清洗。 3， 纺织工业机织物汽蒸精练 梭织物在织造过程中需要涂上一层浆料以利于纺纱和织 造，在坯布染色之前有需要将其彻底除掉，否则会对后续 染色产生疵点。目前退浆的工艺已经发展到了很多种，最 简单和高效的方法仍然是传统的强碱高温汽蒸工艺，用于 该工艺的表面活性剂需要较强的耐热碱、分散净洗、棉蜡 去除等要求，FMES 非常适合该工艺的要求，经 FMES 处理 的织物，毛效高且均匀，退浆彻底，棉蜡去除干净。 FMEE 与 FMES 的生产现状： 国内对 FMEE 和 FMES 的催化工艺和合成工艺都做了 不懈的努力，如中国日用化学工业研究院研究人员采用自 制催化剂对 FMEE 进行了合成及性能的研究，并于 2002 年 开始尝试商品化生产，遗憾的是没能实现产业化。复旦大 学精细化学品实验室等做了很多用不同原料油甲酯制得 的 FMES，并等量替代 AES 的实际应用的研究。虽然 FMEE 和 FMES 一直是国内的研究重点，但是关键的催化工艺始 终没有突破，得到的产品纯度较差，至今没有商品和产业 化。 笔者曾经拿到过华东理工大学某实验室的产品，无论 是纯度、外观还是净洗力与国外喜赫石油公司、埃克森石 油公司的产品差距非常大。当然也有人认为，造成这种现 状，是中国整个化工体系跟国外相比处于落后状态，从石 油的炼制到最终形成精细产品，中间有很多环节，每个环 节都差一点点，所有的环节的差距积累起来，便造成了这 种现状。 （秋风 编辑）