洗涤剂的制备

第二章 洗涤剂 洗涤剂（detergent）是人们日常生活和工业生产中不可缺少的日用化工产品。近二十年来，我国洗涤剂的生产获得很大发展，1980年全国洗涤剂产量为39万吨，到1993年已增加到166万吨，2000年为205万吨，但人均消费量仍远低于世界平均水平。因此，我国洗涤剂的生产和新产品开发是有广阔前景的。 第一节 洗涤剂常用原料 洗涤剂是由多种原料配伍而成的混合物。洗涤剂性能的优劣取决于所选用原料的品种和质量。洗涤剂原料可分为两大类：一类是主要原料，它们是起洗涤作用的各种表面活性剂；另一类是辅助原料，它们在洗涤过程中发挥助洗作用或赋予洗涤剂以某些特殊功能如柔软、增白等。辅助原料一般用量较少，但也有用量很大的，如洗衣粉中辅助原料硫酸钠的含量可达到50％以上。在本节中主要阐述这些原料的主要性质及作用。 一、表面活性剂 表面活性剂是洗涤剂的主要原料，很多品种都具有良好的去污、润湿、泡沫、分散、乳化和增溶能力。以前多以配方中含表面活性剂的多少来衡量洗涤剂的优劣。现在，生产洗涤剂的企业一般都采用两种以上的表面活性剂进行复配，有时在较低的表面活性剂含量下，由于多种表面活性剂相互间的协同效应，使洗涤剂也具有良好的洗涤去污能力。常用的表面活性剂主要有如下几种： （1）阴离子表面活性剂：如烷基苯磺酸钠（LAS）、烷基磺酸钠、脂肪醇硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）、烷基磺酸钠（AOS）等。 （2）非离子表面活性剂：如烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）、烷醇酰胺等。 （3）聚醚：是近年来生产低泡洗涤剂的常用活性物，一般常用环氧乙烷和环氧丙烷共聚的产物，常与阴离子表面活性剂复配，主要用作消泡剂。 （4）两性表面活性剂：如甜菜碱等，一般用于低刺激的洗涤剂中。 二、洗涤助剂 （一）磷酸盐 磷酸盐的种类很多，在合成洗涤剂中使用的磷酸盐主要是缩合磷酸盐。现介绍在洗涤剂中常用的几种缩合磷酸盐。 1． 三聚磷酸钠 三聚磷酸钠俗称“五钠”，分子式为Na5P3O11，外观为白色粉末状，能溶于水，水溶液呈碱性，它对金属离子有很好的络合能力，不仅能软化硬水，还能络合污垢中的金属成分，在洗涤过程中起使污垢解体的作用，从而提高了洗涤效果。 三聚磷酸钠在洗涤过程中还起到“表面活性”的效果，对污垢中的蛋白质有溶胀和增溶作用；对脂肪类物质能起到促进乳化作用；对固体微粒有分散作用，防止污垢的再沉积；此外，它还能使洗涤溶液保持一定的碱性，具有缓冲作用。上述这些作用使三聚磷酸钠起到了很好的助洗效果。 三聚磷酸盐配伍在洗衣粉中，还能防止产品结块，保持产品成干爽的颗粒状，这对于产品的造型很重要。 由于三聚磷酸钠具有上述种种效果，是一种很重要的助洗剂，多用于洗衣粉中，添加量可达20～40％。 2． 焦磷酸钾 焦磷酸钾是由二个分子的K2HPO4脱水缩合而成，分子式为K4P2O7。焦磷酸钾很易吸湿，宜用在液体洗涤剂中。焦磷酸钾对钙镁等金属离子有络合能力，也有一定的助洗效果，但对皮肤有刺激性，只宜用于配制重垢型液体洗涤剂、金属清洗剂、硬表面清洗剂等清洁用品。 3． 六偏磷酸钠 六偏磷酸钠由六分子的磷酸二氢钠脱水缩合而成，分子式为(NaPO3)6。六偏磷酸钠的水溶液的pH值接近7，对皮肤刺激性小，浓度较高时还有防止腐蚀的效果，在中性和弱碱性溶液中对钙、镁离子有很好的络合能力。它的缺点是吸湿和水解，一般仅用在工业清洗剂中。 4． 三聚磷酸钠的代用品 三聚磷酸钠虽是一种优良的助洗剂，但它排放后会导致水质的过营养化（又称过肥现象）而污染水域，因此近20年来从事洗涤剂开发的科技工作者在三聚磷酸盐代用品方面做了大量工作。这些代用品主要是有机螯合物，高分子电解质和分子筛。 有机螯合剂是能与钙、镁等金属离子螯合的有机化合物，通过螯合作用将金属离子封闭在螯合剂分子中而使水软化。常用的有机螯合剂有乙二胺四乙酸钠（EDTA）、氮川三乙酸（NTA）等。有机螯合剂虽能软化硬水，但不象三聚磷酸盐那样对污垢具有乳化和分散的作用。 高分子电解质中被开发用于助剂的主要是聚丙烯酸钠，它对多价金属离子也有螯合作用，可以提高洗涤剂在硬水中的去污能力。聚丙烯酸钠还可以吸附于被洗物表面和污垢表面，增加被洗物与污垢之间的静电斥力，有利于污垢的去除。并能增加污垢的分散能力，防止污垢再沉积。聚丙烯酸钠与STPP复合使用有较好的助洗效果。 分子筛也是一种较有发展前景的助洗剂，可以部分代替STPP，也称为人造沸石，它是硅铝酸盐的结晶。分子筛可按照孔径大小分为很多种类，作为助洗剂用的是“4A” 沸石，其分子式为Na12［（AlO2）12（SiO2）12］·27H2O，分子筛能将其晶格中的Na+与水中的Ca2+、Mg2+等进行离子交换而使水软化。它除了软化硬水外，还能吸附洗脱的污垢，有助于去污。将分子筛与STPP共用，助洗效果很显著，若分子筛完全取代STPP，则去污效果及抗污垢再沉积效果都不够理想。 （二）硅酸钠 硅酸钠俗称水玻璃或泡化碱，分子式可表示为：Na2O·nSiO2·xH2O。商品硅酸钠为粒状固体或粘稠的水溶液，水玻璃的Na2O和SiO2的比值改变时，性质也随之变化，如果分子中Na2O:SiO2=1:n，则此比值n称为模数。模数愈低，碱性愈高，水溶性也愈好；反之模数愈高，碱性愈低，水溶性也愈差。在洗涤剂中所用水玻璃的模数为1:1.6～1:2.4，它在水中能水解而形成硅酸的溶胶。 水玻璃添加在洗衣粉中有显著的助洗效果，首先是硅酸钠对溶液的pH值有缓冲效果，使溶液的pH值保持在弱碱性，有利污垢的洗脱。其次是它水解产生的胶体溶液对固体污垢微粒有分散作用，对油污有乳化作用。在洗衣粉中加入水玻璃还能增加粉状颗粒的机械强度，流动性和均匀性。 水玻璃的缺点是水解生成的硅酸溶胶可被纤维吸附而不易洗去，织物干燥后会感到手感粗糙，故洗衣粉中水玻璃的添加量不宜过多。 （三）硫酸钠 无水硫酸钠为白色结晶或粉末，俗称元明粉。含有10分子结晶水的硫酸钠俗称芒硝。硫酸钠常添加在洗衣粉中作为填充料，以降低成本。如果硫酸钠与阴离子表面活性剂配伍使用，由于溶液中SO42—负离子的增加，使阴离子表面活性剂的表面吸附量增加，并促使在溶液中形成胶团，因而降低了洗涤液的表面张力，有利于润湿、去污等作用。硫酸钠的加入还可降低料液的粘滞性，便于洗衣粉成型，综合上述性能，硫酸钠是一种很好的填充剂，它在洗衣粉中的添加量一般可达到20％～45％。 （四）碳酸钠 碳酸钠工业品俗称纯碱或苏打。在洗衣粉中作为碱剂和填充剂，能使污垢皂化，并保持洗衣粉溶液一定的pH值，有助于去污。碳酸钠具有软化水的作用，能与硬水中的Ca2+、Mg2+反应生成不溶性碳酸盐。但碳酸钠的碱性较强，只能用在低档洗衣粉中。洗涤丝、毛纺织品的高档洗涤用品中不可加入碳酸钠。 （五）抗污垢再沉积剂 在合成洗涤剂中常用的十二烷基苯磺酸钠等阴离子表面活性剂对纤维上粘附的污垢虽有脱除能力，但与肥皂相比，存在着脱落下来的污垢会重新附着在纤维上的缺点，即抗污垢再沉积能力差，洗后衣物表面泛灰、泛黄。为了克服这一缺点，必须在合成洗涤剂中加入抗污垢再沉积剂。 1．羧甲基纤维素钠盐 羧甲基纤维素钠盐（CMC）具有很好的抗污垢再沉积能力。其抗污垢再沉积作用的机理主要是CMC吸附在纤维的表面，从而减弱了纤维对污垢的再吸附，另外，CMC能将污垢粒子包围起来使之稳定分散在洗涤液中。CMC在棉纤维表面的吸附最显著，因此它对棉织物的抗污垢再沉积效果最好，而对毛织品及合成纤维织品的抗污垢再沉积能力则欠佳。 2．聚乙烯吡咯烷酮 聚乙烯吡咯烷酮是一种合成高分子化合物，英文缩写为PVP（polyvinyl pyrrolidone）。用作抗污垢再沉积剂的PVP的平均分子量在10000～40000，它对污垢有较好的分散能力，对棉织物及各种合成纤维织物均有良好的抗污垢再沉积效果。K-15和K-30分别表示分子量为1万和4万的PVP。PVP不仅抗污垢再沉积能力强，而且在水中溶解性能好，遇无机盐也不会凝聚析出，与表面活性剂配伍性能好。所以PVP是一种性能优良的抗污垢再沉积剂，其缺点是价格昂贵。 （六）漂白剂和荧光增白剂 1．漂白剂 添加在洗涤剂中的漂白剂一般为氧化剂，它在洗涤过程中能将有色的污物氧化而破坏，这样不仅能去除重垢污斑，而且可使衣物洁白，色彩鲜艳。洗涤剂中配入的漂白剂主要是次氯酸钠和过酸盐，现介绍常用的漂白剂如下。 （1）过硼酸钠 过硼酸钠的分子式为NaBO3·4H2O，不易溶于冷水，可溶于热水。它在水溶液中受热后分解和释放出H2O2和NaBO2，H2O2具有漂白功效，NaBO2也有一定的助洗性能。因此洗衣粉中添加过硼酸钠具有提高去除污斑，增加白度的效果。 过硼酸钠的漂白作用与温度有很大关系，温度在80℃以上才能有漂白效果。为了使过硼酸钠在较低温度下发挥作用，只得添加某些活性剂，如在洗衣粉中添加少量的四乙酰二胺（TAED），可使过硼酸钠的漂白温度下降到60℃。另外还有些活化剂可使活化温度下降得更多，如异壬酸苯酚酯磺酸钠可使活化温度下降到40℃，而且这种活化剂本身也是表面活性剂，也具有洗涤作用。 （2）过碳酸钠 过碳酸钠的分子式为2Na2CO3·3H2O2，它在水溶液中分解为Na2CO3和H2O2，因此它既有漂白作用，又可作为碱剂。过碳酸钠在50℃温度下就有漂白作用，不必加入活性剂，价格也比比过硼酸钠低。过碳酸盐的分解温度较低，吸湿后更易分解，为了防止重金属对过碳酸盐的催化分解，在配方中应添加EDTA等金属螯合剂，以提高其储存稳定性。 （3）次氯酸钠 次氯酸钠由氯气通入氢氧化钠溶液中而制得，它是一种漂白能力很强的氧化剂，化学性质很不稳定，易分解释出游离氯，只有在强碱性条件下，次氯酸钠才较为稳定。因此民用洗涤剂中较少用它作为漂白剂。在工业生产中常用次氯酸钠作为纺织品的漂白剂。 2．荧光增白剂 为了增加衣物洗后的白度，以往的方法是在洗衣粉中加入少量蓝色染料，使织物上增加微量的蓝色，与原有的微黄色互为补色，从视觉上提高了表观白度，但织物反射的亮度却降低了，这种增白的方式叫作加蓝增白。 现代使用的荧光增白剂是一种荧光物质，它可将肉眼看不见的紫外光吸收，并释出波长为400～500nrn的紫蓝色荧光，这种紫蓝色荧光与织物上原有的微黄色互为补色，增加了白度。与加蓝增白不同的是它不仅增加了白度，还增加了亮度，使织物能反射出更多的光。荧光增白剂在洗涤用品中的添加量很少，一般为洗涤剂活性物质的1％左右。 （七）酶制剂 酶是由菌种或生物活性物质培养而得到的生物制品，它本身是一种蛋白质，能对某些化学反应起催化作用。例如，蛋白酶能将蛋白质转化为易溶解于水的氨基酸。在洗涤剂中添加酶制剂能有效地促进污垢的洗脱。酶的品种很多，可用于洗涤剂中的主要有蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、淀粉酶等。 酶的催化作用不仅有很强的选择性，而且其活性作用受到温度、pH值及配伍的化学药品等因素的影响，酶适宜的工作温度一般在50～60℃左右，因此用含酶的洗涤剂洗涤衣物时宜用温水，如水温过高，酶将失去活性；各种不同的酶又有它们各自适宜的pH值，例如纤维素酶能发挥活性的pH值在5左右。洗涤溶液多数处于弱碱性，为了使酶适应洗涤的条件，有时需要对酶的品种进行筛选或改性处理。阳离子表面活性剂能迅速降低酶的活性；阴离子表面活性剂一般对酶的影响较小，脂肪醇聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂不但不会影响酶的活性，反而对溶液中的酶有稳定作用。酶不能与次氯酸钠等含氯的漂白剂配伍，否则将丧失活性，过氧酸盐类氧化剂对酶的影响较小。 （八）抗静电剂和柔软剂 棉、麻纤维的织物洗涤干燥后往往有明显的粗糙手感，特别是棉织品的内衣、床单、毛巾等，如产生这种粗糙感，人的皮肤就会感到不舒适。为克服此缺点，可在洗涤制品中加入柔软剂。合成纤维由于绝缘性好，且摩擦系数大，由它们制成的衣服在摩擦时会产生静电，影响穿着舒适性。为了防止静电，可在洗涤制品中加入抗静电剂。 许多表面活性剂往往既具有柔软功能，又具有抗静电功能，如多数阳离子表面活性剂都具有柔软和抗静电的功能，但一般的阳离子表面活性剂不宜与洗涤剂中常用的阴离子表面活性剂配伍。需在织物洗涤和漂清之后才加入柔软剂或抗静电剂，这种洗涤和柔软处理的分步操作很不方便。 现在已经有了可以与阴离子表面活性剂共同使用的柔软、抗静电剂，使一种洗涤剂兼有洗涤、柔软、抗静电的效果，避免了分步操作的麻烦。具有这种特性的阳离子表面活性剂有二硬脂酸二甲基氯化铵、硬脂酸二甲基辛基溴化铵，高碳烷基吡啶盐，高碳烷基咪唑啉盐，这些表面活性剂不仅是柔软剂和抗静电剂，往往具有抗菌性能。 非离子表面活性剂中的高碳醇聚氧乙烯醚和具有长碳链的氧化胺也具有柔软功能。 （九）稳泡剂和抑泡剂 洗涤剂应用时发泡的能力和泡沫的稳定性是很重要的，而且适当的泡沫可起携污作用，同时泡沫也对衣物的漂洗程度起到指示效果。但用洗衣机洗涤时，如果泡沫太多，就会妨碍洗衣机有效的工作，在配制洗涤剂时，要根据应用目的的不同来控制泡沫的多少，洗涤剂的泡沫可由选用不同品种表面活性剂及其配比的变化来加以调节，也可以用加入稳泡剂或抑泡剂的方法来控制。 甜菜碱型两性表面活性剂和烷基醇酰胺是常用的稳泡剂，同时它们本身也有洗涤功能，特别是与磺酸盐型和硫酸酯盐型阴离子表面活性剂配伍时有很好的稳泡效果。氧化叔胺也具有很好的稳泡效果，常用的有月桂基二甲基氧化胺和豆蔻基二甲基氧化胺等。 洗衣机应用的洗涤剂需要较低的发泡力，需在配方中加入少量泡沫抑制剂，如果在磺酸盐、硫酸酯盐及非离子表面活性剂配制的洗涤剂中添加脂肪酸皂，则能起到抑泡的效果。对泡沫的抑制程度是随脂肪酸的饱和度和碳数的增加而增大，如C22脂肪酸皂是很好的泡沫抑制剂。聚醚和硅油也是常用的泡沫抑制剂，将这类物质配伍于洗涤剂中即成为低泡型洗涤剂。 （十）溶剂和助溶剂 有时液体洗涤剂中需加入溶剂，溶剂的存在将有助于油性污垢从被洗物上除去。常用的溶剂有以下几种：①松油：本身不溶于水，但能使有机溶剂和水相混合，适用于制造溶剂-洗涤剂混合物，如不加松油，混合物便成两相；②醇、醚和脂：如低分子醇、乙二醇、乙二醇醚和脂等极性溶剂，有一定的水溶性，能使水和溶剂结合起来；③氯化溶剂：如三氯乙烯、四氯乙烯等，广泛用于干洗剂和特殊清洁剂。 洗涤剂中含有许多的无机盐，无机盐的存在会降低表面活性剂的溶解性，为了使全部组分保持溶解状态就必须添加助溶剂。常用的助溶剂有甲苯磺酸钠、二甲苯磺酸钠和尿素等。 第二节 洗衣粉的配方和生产工艺 一、洗衣粉的配方 配方是洗衣粉生产中很重要的一个环节，配方的好坏关系到整个生产过程和产品质量问题。目前，还没有完整的理论依据来指导配方制定，只能依靠试验和实际经验来决定，以下几点配方原则可供参考。 （1）活性物的选择：喷雾干燥成型时，由于温度较高，这类洗衣粉宜选择热稳定性好的活性物，如LAS、AOS和烷基磺酸钠等。非离子活性剂不耐热，宜在后配料时加入。目前复配型洗衣粉一般以烷基苯磺酸钠为主要活性剂，再配以脂肪醇硫酸钠、AES等。 （2）泡沫问题：手洗用的洗衣粉习惯泡沫多些，故在配方中应考虑加入增泡剂和稳泡剂。而机洗用的洗衣粉希望泡沫少些，可配入泡沫少的十八醇硫酸钠、非离子活性剂、肥皂或其他抑泡剂。 （3）pH值：重垢型洗衣粉溶液pH值一般在9.5～10.5之间，碱性较强，不宜洗涤丝、毛等蛋白质纤维纺织品。如要洗涤丝、毛纺织品，最好用轻垢型的中性洗衣粉，配制中性洗衣粉的关键是不加入三聚磷酸钠和其他碱剂而仍需达到较好的洗涤效果。 （4）根据需要加入适量的抗再沉积剂（如CMC）、抗结块剂（如对甲苯磺酸钠）和荧光增白剂等。 表2-1为我国生产的普通洗衣粉的配方。表2-2为复配型洗衣粉配方。 表2-1 普通洗衣粉的配方 组分 牌号 组分 牌号 扇牌 五洲 上海 扇牌 五洲 上海 烷基苯磺酸钠 30 30 15 烷基磺酸钠 10 三聚磷酸钠 30 20 16 纯碱 4 硫酸钠 25.5 38 44 硅酸钠 6 6 6 CMC 1.4 1.4 1.2 荧光增白剂 0.1 0.1 0.08 表2-2 复配型洗衣粉的配方 组分 牌号 组分 牌号 白猫 北京 美加净 白猫 北京 美加净 烷基苯磺酸钠 20 16 8 AEO-9 1 3 TX-10 1.5 聚醚 4 皂片 3 三聚磷酸钠 30 16 38 纯碱 12 硫酸钠 22.9 38.8 20 硅酸钠 8 6 6 CMC 1.4 1 1.4 荧光增白剂 0.2 0.2 0.1 对甲苯磺酸钠 2.4 3 过硼酸钠 1 二、洗衣粉的生产工艺 （一）配料 洗衣粉生产中，一般需将各种洗衣粉原料与水混合成料浆，这个过程成为配料。配料工艺有间歇配料和连续配料（如图2-1）两种。 图2-1 连续配料工艺 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 示意图 1~4—固体料仓及电子秤系统；5~8—液体料罐及电子秤系统；9—液料调整器； 10—配料罐；11—老化罐；12—磁滤器；13—水洗器；14—引风机；15—固料预混送料带 配料工艺要求料浆的总固体含量要高而流动性要好，但总固体含量高时粘度大，流动性就受到一定影响，反之亦然，因此必须正确处理两者的关系，力求在料浆流动性较好的前提下提高总固体含量，应注意以下几个方面。 1．料浆浓度与投料次序 料浆浓度（总固体含量）要根据产品种类、工艺操作及助剂的来源和性质确定，一般为50~60%。国外连续配料的料浆浓度较高，一般在60~65%。 间歇配料的投料次序一般是先加入水和单体，当加到一定量时就升温，投入荧光增白剂、CMC和纯碱，然后再加入三聚磷酸钠、返工粉和硫酸钠，水玻璃和对甲苯磺酸钠可随时加入。在投料过程中，每投完一种物料，必须充分搅拌后才投入下一种料以保证料浆的均匀性。 连续配料则无上述投料次序问题。 2．料浆温度 配料时控制料浆的温度很重要。温度低，物质溶解慢，溶解不完全，料浆粘度大，流动性差；温度过高，加速三聚磷酸钠水解，使料浆发松。根据经验，一般将料浆温度控制在60℃左右。 3．搅拌和投料速度 配料时应使三聚磷酸钠充分水合成六水合物，这样，喷雾干燥后的成品粉中水分才会以结晶水形式存在，粉品疏松且流动性好，不返潮结块。因此，搅拌和投料速度都很重要。如果投料速度过快且搅拌不良，三聚磷酸钠结块致使以后操作困难，因此间歇配料时应注意投料均匀，三聚磷酸钠不可投得太快。搅拌时间也不能太长，以免料浆吸水膨胀和吸进大量空气致使料浆发松，流动性差。 （二）料浆后处理 配制好的料浆需进行过滤、脱气和研磨处理，以使料浆符合均匀、细腻及流动性好的要求。料浆后处理工艺流程如图2-2所示。 图2-2 料浆后处理工艺流程图 1— 过滤器；2—过滤后料浆暂存缸；3—滤渣溶解缸；4—输送泵；5—离心脱气机； 6—液滴贮缸；7—料浆捕集器；8—脱气后料浆暂存缸；9—胶体磨 1．过滤 料浆配制过程中或多或少会有一些结块，一些原料中会夹杂一些水不溶物，需过滤除去。间歇配料可采用筛网过滤或离心过滤方式，连续配料一般采用磁过滤器过滤。 2．脱气 料浆中常夹带大量空气，使其结构疏松，影响高压泵的压力升高和喷雾干燥的成品质量，因此，必须进行脱气处理。目前国内大多数洗衣粉厂均采用真空离心脱气机进行脱气。有些企业在采用复合配方时，由于加入了非离子表面活性剂，料浆结构紧密而不进行脱气处理。 3．研磨 脱气后的料浆，为了更加均匀，防止喷雾干燥时堵喷枪，有的企业还要对料浆进行研磨。常用的研磨设备是胶体磨。 （三）洗衣粉的成型 如何将配方中的各组分均匀混合成型是生产洗衣粉的重要环节。成型后的粉剂应保持干燥、不结块，颗粒具有流动性，并具有倾倒时不飞扬、入水溶解快等特点，才能适应消费者的需求。 多数表面活性剂均以液体形式供应，为满足成型的要求，配入表面活性剂都具有一定限量。这一限量既与配方中的表面活性剂品种有关，也与粉剂成型的方法有关。粉剂的成型方法主要有下面几种: 1．简单吸收法 在这类方法中，常用可水合的无机盐类（如硼砂和碳酸钠）与表面活性剂水溶液混合，这些无机盐便部分形成水合物结晶，表面活性剂随结晶水分散于成品中。 粉剂的制造方法：将干燥的固体组分投入到混合器内，开始搅拌，同时通过喷嘴将表面活性剂溶液缓慢喷入，使其喷到固体粉状物料上，喷入液体的速度不能太快，否则形成硬的结晶块。液体加完后，再继续搅拌片刻，然后将粉末倾出让其自然结晶和冷却。 用简单吸收法制得的粉剂中如果有团块的结晶，需进行粉碎。简单吸收法中加入的表面活性剂溶液浓度不能太高，否则溶液粘度太大而不易喷出，因此产品中表面活性剂的含量较低，只适宜用于低档的工业洗涤剂成型。 2．中和吸收法 这一工艺是用烷基苯磺酸与纯碱中和。纯碱在中和前先与三聚磷酸钠、CMC等固体组分混合。 制造方法：与吸收法相似，将混合的固体粉末投入混合器内，启动混合器并慢慢加入磺酸。当磺酸与固体粉末混合均匀后呈现褐蓝色，此时可加入2％的水，促使中和反应迅速进行，粉剂即转为浅黄色。如需制得较白的粉剂，可用次氯酸钠漂白。 磺酸与碳酸钠中和时，不希望产生CO2，否则混合物易溢出容器。为此配方中磺酸与纯碱以等摩尔量相混和，使反应按下式进行。 C12H25—C6H4—SO3H + Na2CO3 C12H25—C6H4—SO3Na + NaHCO3 此法生产的粉状洗涤剂中表面活性剂含量可达20％，甚至更高一些。所配入的表面活性剂除烷基苯磺酸钠外，聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂、烷基醇酰胺和脂肪酸皂等均可配入。如果用脂肪酸皂时，其中未皂化物含量应低于1.5％，否则由于中性油的存在会使粉剂粘结。 3．附聚成型法 附聚成型法是将料浆或液体物料喷入运动中的具有高吸附性能的粉状助剂混合物中，也可不经喷雾而将活性物与助剂通过特别强烈的搅拌混合器成型的方法。附聚成型法按液固混合方式的不同，可分为全喷雾混合法和半喷雾混合法。全喷雾混合法是将固体物料和液体物料均通过喷雾方法而混合的。半喷雾混合法是将配方中的液体雾化，而固体组分则借助它运动方式使两者混合，根据固体物料的运动方式不同，有连续回转式喷雾混合、流化床式和涡流干混成型法等。图2-3为连续回转式喷雾混合装置示意图。 图2-3 连续回转喷雾混合附聚成型示意图 1— 喷雾室；2—二次混合室；3—成品沉降室；4—固体物料进料器； 5—液体组分喷嘴；6—刮刀；7—传动轮；8—小轮；9—成品粉出口；10—排风口 4．喷雾干燥法 喷雾干燥法是先将原料配制成60%~70%的浆料，然后经过喷雾干燥法变成粉状或颗粒状产品，喷雾干燥法包括喷雾和干燥两个过程。喷雾是将料液经雾化器喷洒成雾状液滴；干燥是将雾滴与热气流混合，使水分迅速蒸发而获得粉状或细粉状产品，其工艺流程如图2-4所示。 图2-4 高塔喷雾干燥生产洗衣粉的工艺流程 1—液体原料贮罐；2—固体原料贮罐；3—液体原料计量器；4—固体原料计量器；5—混合器；6—中间贮罐；7—加压泵； 8—高压泵；9—空气贮罐；10—喷嘴；11—升气器；12—粉贮槽；13—皮带计量输送器；14—粉混合器；15—筛子； 16—包装机；17—送风机；18—燃烧器；19—环状通风道；20—喷粉塔。21—袋式过滤器；22—排风机 家用洗衣粉配方中常含有热敏性物质，如过硼酸钠、酶制剂、香料、非离子表面活性剂等，在受热时易分解。这些组分不能加入到浆料中，需在喷雾干燥后加入，即后配料。 喷雾干燥的装置有两种类型。一种是气液两相由上而下并流的顺流式喷雾干燥塔，当采用此种装置干燥时，雾滴在含水量最高时接触到最热的空气，水分蒸发迅速，蒸发强度大，故干燥塔高度较低，且产量大。但由于雾滴迅速蒸发，颗粒易膨胀而破碎，产生较多的细粉，故多数洗衣粉生产厂不用此种装置。另一种是气相由下往上，液相由上往下的逆流式喷雾干燥装置。采用逆流式装置干燥时，液滴开始时与较低温度的热风接触。表面蒸发速度较慢，内部水分逐步扩散到表面再蒸发。液流边下降边蒸发水分，干燥先从表面开始，颗粒表面不断加厚。当内部含水的颗粒与热风入口处的高温空气相接触时，颗粒内水分气化膨胀，把干燥的表皮冲破，使颗粒呈拳头形。采用逆流式干燥的洗衣粉颗粒一般较硬。表观密度也比较大，控制好操作条件，可获得残余水分适度、颗粒大小适度的洗衣粉，细小的粒子在下降过程中还可以结成较大的粒子，因而降低了产品的细粉量。由于有上述优点，生产洗衣粉多采用逆流装置。 用喷雾干燥法生产的粉剂具有下列优点：（1）配方不受限制，能掺入较多的表面活性剂。纯碱也不是必要的组分，故可制成中性的轻垢型的粉状洗涤剂。（2）喷雾干燥的粉剂不含粉尘，不易结块可自由流动，粉剂有较好的外观。粉剂的含水量和表观密度可在一定范围内变动。（3）颗粒呈空心状，表面积大，溶解速度快，使用方便。 喷雾干燥法的缺点是设备投资费用大，操作时需耗用较大的能源。 5．喷雾干燥和吸收法的组合 目前性能优良的洗衣粉中往往配用一定量的非离子表面活性剂。在粉剂中掺入的非离子表面活性剂达到一定量时，就会引起粉剂粘结，造成旋风分离器阻塞，干燥塔塔壁积粉等不良现象。解决这一问题的方法是采用喷雾干燥与吸收法相结合。将造粒成型分两部分进行：烷基苯磺酸钠、肥皂、磷酸盐、CMC等一起喷雾干燥；非离子活性物等难以喷雾的组分用吸收法使之附聚在一部分无机物粉末上，吸收仍可在一般混合器中进行。最后将由吸收法制得的重粉和由喷雾干燥器出来的轻粉相互混合制成最终产品，用这种方法生产洗衣粉时，配方中各种活性物质的含量可在较大范围内变动而不致受到限制。 第三节 液体洗涤剂的配方和生产工艺 液体洗涤剂是仅次于粉状洗涤剂的第二大类洗涤制品。洗涤剂由固态向液态发展也是一种必然趋势，因为液体洗涤剂具有易于配制和节省能源的优点。我国液体洗涤剂最初是生产餐具用和厨房用洗涤剂，近年来在衣用液体洗涤剂的品种和数量上也有很大的发展，可以预言，其发展前景能够超过洗衣粉。下面介绍一些常用的液体洗涤剂制品。 一、衣用液体洗涤剂 （一）轻垢型衣用液体洗涤剂 轻垢型衣用液体洗涤剂以洗涤轻薄贵重的丝、毛、麻等织物为洗涤对象，这些衣物附着的污垢不严重，对去污的要求不太高，但要求洗涤液洗后织物色泽不变，手感柔软，呈低碱性或中性，对皮肤刺激低，性能温和。一般只需将多种表面活性剂复配溶解即可，而不需添加碱性洗涤助剂。LAS、AES、AEO等是配制轻垢型洗涤剂常用的表面活性剂。LAS浓度较高时，在室温下产品外观易浑浊，为使产品成透明状，可用三乙醇胺中和烷基苯磺酸。但三乙醇胺的价格较贵，所以通常用NaOH部分中和，再用三乙醇胺中和其余的部分，以降低成本。表2-3为轻垢液体洗涤剂的典型配方。 表2-3 轻垢液体洗涤剂的配方实例 组成 1 2 3 烷基苯磺酸 10 15 氢氧化钠 0.8 三乙醇胺 1.5 3 AES（100%） 6 8 12 AEO-10 12 6501 1 1.5 2 氯化钠 适量 适量 适量 色素、香精 适量 适量 适量 水 余量 余量 余量 （二）重垢型液体洗涤剂 重垢型液体洗涤剂的洗涤对象是厚重织物和内衣等污垢严重的衣物。重垢液体洗涤剂有两类：一类为不加助洗剂，表面活性剂含量较高（30％～50％）；另一类加入焦磷酸钾、柠檬酸钠等助剂，表面活性剂含量较低（10％～15％）。 重垢型液体洗涤剂配方中以阴离子表面活性剂为主体，产品的pH值一般呈碱性。这类洗涤剂配制技术的关键是助剂的加入，各种助剂加入后应保持透明或具有稳定的外观。 烷基苯磺酸的钠盐溶解度优于钾盐，但不及乙醇胺盐，因此在某些配方中采用乙醇胺中和烷基苯磺酸。助洗剂三聚磷酸钠在水中会逐渐水解，不适宜用于液体洗涤剂，而焦磷酸盐在常温下水解很慢，故可用于液体洗涤剂。配方中碱剂可采用硅酸盐，硅酸钾在水中的溶解度优于硅酸钠，如在配方中选用焦磷酸四钾、硅酸钾时，要注意防止烷基苯磺酸盐与它们发生复分解反应变成较难溶的钾盐而析出。为使配方中各组分均能很好地溶解，可加入二甲苯磺酸钾（钠）等助溶剂，助溶剂的用量可达成品量的3％～10％。 重垢型液体洗涤剂中一般需加入抗再沉积剂。洗衣粉中常用的CMC在液体洗涤剂中遇到阴离子表面活性剂后会析出并下沉到底部，因此在液体洗涤剂中不宜选用CMC作为抗再沉积剂。即使加入CMC也是选用分子量很低的品种。如果需配制透明度很好的洗涤剂，最好采用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为抗再沉积剂。表2-4列出了几种典型的重垢型液体洗涤剂的配方。 表2-4 垢型液体洗涤剂的配方实例 组成 1 2 3 组成 1 2 3 十二烷基苯磺酸 10 10 9 二乙醇胺 3.6 单乙醇胺 2.3 三乙醇胺 2 脂肪酸聚氧乙烯醚 1 30 PVP（100%） 0.7 K4P2 O7（10%） 12 12 CMC 1 椰子油酸 8 氢氧化钾(40%) 5 硅酸钾（100%） 4 4 二甲苯磺酸钾 5 5 1.2 荧光增白剂 0.1 0.2 乙醇 11 加水到 余量 余量 余量 其中配方一含有各种助洗剂，配方二为抑泡型液体洗涤剂，配方三中不添加助洗剂，而表面活性剂含量达41％。 （三）柔软液体洗涤剂 柔软洗涤剂配方中选用的活性物质需兼顾洗涤和柔软纤维的双重作用，使衣物洗涤后膨松柔软。这类洗涤剂配方属于高档洗涤用品，适宜于洗涤羊毛衫、浴巾等。具有柔软效果的洗涤剂一般用非离子与阳离子表面活性剂复配而成，非离子表面活性剂起洗涤作用，阳离子表面活性剂起柔软作用。下列为常用柔软洗涤剂的基本配方： 脂肪酸聚氧乙烯醚 23 纤维柔软剂 5 乙醇 15 其他 57 配方中的常用柔软剂是1631或“洁尔灭”等。如果采用双十八烷基二甲基氯化铵则柔软效果更佳，但它在水中的溶解性能较差，只能制成乳液型的产品。 二、织物干洗剂 干洗剂是以有机溶剂为主要成分的液体洗涤剂。因为水基洗涤剂虽然使用方便，价格便宜，但许多天然纤维吸水后会膨胀，干燥时又会收缩，使衣物出现褶皱，变形缩水，尤其是羊毛织物更可能发生缩绒，手感变硬，色泽变灰暗等疵病。采用干洗就能避免这些缺点。随着人们生活水平的提高、丝毛织物更加流行，干洗剂的用量将不断增加。 （一）干洗剂的组成 1．溶剂 溶剂是干洗剂的主要成分，用于干洗的溶剂应满足以下几点：（1）不与纤维发生化学作用，不能损伤纤维；（2）挥发性好，洗后能从衣物上迅速蒸发除去；（3）不易着火燃烧或爆炸，使用安全；（4）无难闻异味；（5）不腐蚀干洗机器；（6）去污力好；（7）洗涤过程中溶剂损失少；（8）价格便宜。 能基本满足上述条件的物质主要是卤代烃类，如氯乙烯，四氯乙烯、三氯乙烷等，其中以四氯乙烯使用较多。这些有机溶剂对人体均有一定的毒性，使用时须注意防止人体吸入。 2．水 衣物上的污垢不外乎油溶性污垢和水溶性污垢，还有一部分固体微粒吸附在织物上。采用干洗剂一般可将织物上的油垢和固体污垢除去，但不能将水溶性污垢除去。 如果采用增溶技术在有机溶剂中增溶少量水分，就可洗去水溶性污垢，又不会带来水洗的缺点。增溶技术就是在有机溶剂中加入适量表面活性剂，表面活性剂在干洗剂中也形成胶束，能将水增溶在胶束中，提高对水溶性污垢的去除能力。对于不同的干洗剂和不同的洗涤剂浓度应控制不同的水分含量。 3．表面活性剂 干洗剂中加入表面活性剂的作用在于：（1）使织物在有机溶剂中被润湿和浸透；（2）促使固体污垢脱落和分散；（3）将水增溶在有机溶剂中。 干洗剂中使用的表面活性剂的HLB值宜在3～6之间，常用的阴离子表面活性剂有二烷基磺基琥珀酸盐、烷基芳基磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐等；非离子表面活性剂有脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚等。在干洗的溶剂中需含有0.2％～1％的表面活性剂。 4．其他助剂 干洗剂中的卤代烃与水分作用可能产生对干洗设备有腐蚀作用的卤代氢，为防止这种作用，可加入1，4-二氧杂环己烷、苯并三唑等含氧或含氮化合物作为卤代烃的稳定剂。 为使被溶剂洗下的污垢不再沉积到织物上去，可加入柠檬酸盐、C4~6醇类、甜菜碱两性表面活性剂等作为抗再沉积剂。 为改善洗后织物的手感和防止静电可加入柔软和抗静电剂。常用的有季铵盐类、咪唑啉类、聚氧乙烯磷酸酯二乙醇胺盐等。 如果需保持白色织物的白度和有色织物的亮度，可加入少量过乙酸等过氧酸类漂白剂，活性氧的含量为干洗量的0.002％～0.04％，或者将过氧化物与活化剂混合后加到干洗液中，过氧化物可选用过硼酸钠、过碳酸钠等，活化剂可选用乙酸、苯甲酸酯等。 （二）常用干洗剂配方 表2-5列出了干洗剂配方两则，供参考。 表2-5 干洗剂配方实例 配方一 质量分数 配方二 质量分数 AEO 25 脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯钠盐 36 四氯乙烯 余量 羟乙基二甲基硬脂基对甲苯磺酸铵 14 油酸 5 6501 1 异丙醇 10 水 5 四氯乙烯 余量 上述配方均需用有机溶剂按体积百分比稀释到0.5％再使用，配方一适用于重垢织物干洗，配方二含增溶的水。 三、厨房用洗涤剂 最早用于厨房的洗涤剂是餐具洗涤剂。随着生产的发展和人们生活水平的提高，厨房用洗涤剂的数量和品种都有很大的发展。现在厨房用洗涤剂的用量仅次于洗衣用洗涤剂，在各类洗涤用品中占第二位。 （一）手洗餐具用洗涤剂 手洗餐具用洗涤剂除用于洗涤餐具外，还可兼用于洗涤蔬菜、水果和锅、勺等炊具，目前国内生产的餐具洗涤剂多数是手洗餐具用洗涤剂。 1．组成和常用原料 （1）表面活性剂 这类洗涤剂常采用阴离子和非离子表面活性剂配伍，表面活性剂的含量在15％～20％左右，常用的表面活性剂有LAS、AS、AES、AEO等。6501或氧化胺加入餐具洗涤剂中，既起到洗涤剂的作用，又起到增稠和稳泡作用。 （2）增稠剂 为使液体餐具洗涤剂具有适宜的粘度，可加入适当的增稠剂，羧甲基纤维素、硫酸钠、氯化钠是常用的增稠剂。氯化钠等电解质对AES溶液有较好的增稠效果，但当电解质用量过多时粘度反而会下降，用量以小于1.2%为宜。 （3）增溶剂 为了防止液体餐具洗涤剂在低温时结冻或变浑浊，在配方中应加入适量的增溶剂。当配方中LAS含量较多时，增溶剂更是不可缺少的，餐具洗涤剂中常用的增溶剂有二甲苯磺酸钠、尿素、聚乙二醇、异丙醇、乙醇等。应当注意的是增溶剂的加入可能引起产品粘度的下降。 餐具洗涤剂一般以无色透明为宜。如需着色也以淡色为宜，并且需用食用色素。 2．配方实例 表2-6列出了手洗餐具用洗涤剂配方两则，供参考。 配方一是国产“洗洁精”常用的配方，其中食盐的加入量根据产品需要的粘度而定。原料中6501呈碱性，可加入柠檬酸（或其他酸类）调节产品的pH值为中性。 配方二的洗涤剂对油污有良好的去除作用而且发泡性好，适合于洗涤餐具或蔬菜。所选用的表面活性剂对皮肤的刺激性很小，适合于家庭手洗餐具用，其中的丙二醇对皮肤具有润湿和润滑作用。 表2-6 手洗餐具用洗涤剂配方实例 配方一 质量分数 配方二 质量分数 LAS 10 AES（70%活性物） 5 6501 4 乙醇 0.2 EDTA 0.1 食盐、柠檬酸 适量 香精、色素、防腐剂 适量 去离子水 余量 油酸钾 2.0 肉豆蔻酸钾 8.0 BS-12 8.0 乙醇 9 丙二醇 8.0 香精、色素 适量 色素 适量 水 余量 （二）机洗餐具用洗涤剂 餐具清洗机的类型有单槽式和多槽式。单槽式洗盘机是在同一槽中完成净洗和冲洗两步操作，而多槽式洗盘机的净洗和冲洗是在两个槽中完成的。机用餐具洗涤剂分为洗涤剂和冲洗剂两类，它们的配方是不同的。 1．洗涤剂 餐具洗涤剂运转过程中有水流的喷射作用，因此采用的洗涤剂应该是基本无泡的，即使低泡型的家用洗涤剂也不宜使用。在洗涤剂配方中常用聚醚作为抑泡组分。 为了防止泡沫产生，机用餐具洗涤剂中表面活性剂用量很少，而采用增加碱剂的方法来提高去污效果。常用的碱剂为磷酸盐、碳酸盐等，当无机盐含量较多时，产品可制成固体粉末状，表2-7列举了这类产品的配方两则，供参考。 表2-7 机洗餐具用洗涤剂 配方一 质量分数 配方二 质量分数 三聚磷酸钠 30～40 无水硅酸钠 25～30 碳酸钠 15～ 20 磷酸三钠水合物 10～15 聚醚（pluronic L62） 1～3 AEO-9 1 三聚磷酸钠 20 硅酸钠 8 二氯异氰脲酸钠 1.8 碳酸钠 余量 配方一中起去污作用的主要是碱性无机盐类。硅酸钠在碱性介质中还可对金属器皿起到缓蚀作用。pluronic L62是环氧丙烷和环氧乙烷共聚物，用以防止泡沫的产生。 配方二中二氯异氰脲酸钠能对餐具起消毒作用。 2．餐具冲洗剂 冲洗剂加在冲洗的水中，使冲洗液易于从餐具表面流尽。这样可免去人工用布擦干餐具，符合卫生的要求。对冲洗剂还要求在冲洗液体蒸发后，餐具表面特别是玻璃器皿表面不留水纹。冲洗剂通常采用温和的表面活性剂配制而成，表2-8为一例冲洗剂配方。 表2-8 机洗餐具冲洗剂配方实例 组成 质量分数 组成 质量分数 蔗糖酯 10 羧甲基纤维素 0.2 甘油 7 丙二醇 20 乙醇 1 水 余量 四、蔬菜水果洗涤剂 这类洗涤剂主要用于洗涤蔬菜、瓜果、禽类、鱼类等农副食品。要求洗涤剂不仅能除去这类物品表面的污垢，而且对蔬菜、瓜果表面附着的农药和虫卵等也能有效地去除，并不影响它们的外观色泽和风味。由于洗涤的对象都是食品，因此配方中要求采用微毒或无毒的表面活性剂，脂肪酸蔗糖酯是这类洗涤剂中常用的表面活性剂。现列举这类洗涤剂的配方两则，供参考。 表2-9 蔬菜和水果洗涤剂配方实例 配方一 质量分数 配方二 质量分数 脂肪酸蔗糖酯 15 柠檬酸钠 10 葡萄糖酸 5 丙二醇 1 乙醇 9 羧甲基纤维素 0.15 水 余量 脂肪酸蔗糖酯 4 山梨醇脂肪酸酯 3 丙二醇 5 磷酸氢二钠 5 磷酸二氢钠 1 水 余量 配方一用于洗涤蔬菜、瓜果类食品。配方二用于洗涤家禽、鱼类等，蔗糖酯与碱性无机盐类复配可以洗去表皮的脂肪和血污，还能使禽、鱼类表面所带的细菌除去。 五、炊具及厨房设备清洗剂 炉灶、锅勺等炊具及灶台、排风扇等厨房设备的清洗对象主要是油污，排风扇上往往具有陈旧性油污。这些污垢都比较难以清除，因此这类清洗剂中有些含较多的表面活性剂，有些含有机溶剂，有些含较强的碱剂，必要时需配入磨料进行擦洗。 表2-10 炊具和厨房用具清洗剂配方实例（I） 配方一 质量分数 配方二 质量分数 OP-10 6 LAS 2 乙醇胺 5 乙醇 20 α-蒎烯 5 水 余量 油酸单乙醇酰胺乙氧基化物 2 烷基本磺酸钠 5 二氧化硅 50 水 余量 以上两例配方均用于清洗铁制炊具上的油垢。配方一中含较多的溶剂，适宜于清洗炊具上的陈旧性油垢。配方二中含50％的二氧化硅，产品呈膏状，在炊具表面有较好的摩擦作用，有利于油膜的清除。 表2-11 炊具和厨房用具清洗剂配方实例（III） 配方三 质量分数 配方四 质量分数 AEO 4 王基酚聚氧乙烯醚硫酸钠 2 单乙醇胺 5 乙二醇单丁醚 5 乙醇 3 香料 0.1 水 余量 丙二醇 8 AEO 0.5 EDTA 0.2 乳酸 1.6 三乙醇胺 2.3 乙醇 15 丙烷 2 水 余量 厨房中油脂污垢长期受热和空气的氧化作用后，形成粘性褐色树脂状物质，这类油垢极难除去。厨房排气风扇上往往存在这种粘性油垢。配方五的产品适宜清洗这类油垢，其中的乙二醇单丁醚对树脂状油膜有较好的溶胀作用。配方六可罐装成喷雾型产品，适宜用于清洗冰箱等塑料制品的表面，其中的乳酸具消毒作用，可对冰箱进行消毒，丙烷是抛射剂。 六、居室用清洗剂 （一）门窗玻璃清洗剂 门窗玻璃是居室中首先需要经常清洁的部位，玻璃是硅酸盐的无定形固溶体，易受酸碱的侵蚀。在潮湿的空气中玻璃表面很容易吸附各种污垢。吸附的方式除物理吸附外，也可能由于硅酸盐骨架中的剩余键力而发生化学吸附，有些污垢较牢固地附着在玻璃