表面活性劑和洗滌劑

關(guān)于表面活性劑和洗滌劑第1頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六表面活性劑定義：表面活性劑是指在加入少量時就能顯著降低溶液表面張力并改變體系界面狀態(tài)的物質(zhì)。表面活性劑達到一定濃度后可締合形成膠團，從而具有潤濕或抗粘、乳化或破乳、起泡或消泡以及增溶、分散、洗滌、防腐、抗靜電等一系列物理化學作用及相應(yīng)的實際應(yīng)用，成為一類靈活多樣、用途廣泛的精細化工產(chǎn)品。第2頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六表面張力液體的表面張力來源于物質(zhì)的分子或原子間的范德華力。表面張力是由于表面分子和液體內(nèi)部分子所處的環(huán)境不一樣形成的。第3頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六表面活性劑的有關(guān)概念表面活性劑在分子結(jié)構(gòu)上的特點，是兼含有很強的親水性和疏水性（或稱憎水性、親油性）基團。界面吸附臨界膠束濃度親水親油平衡值HLB第4頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六臨界膠束濃度表面活性劑開始形成膠束的濃度為臨界膠束濃度，簡稱CMC。當溶液濃度低于CMC時，由于表面活性劑分子的界面吸附和在界面上定向排列，溶液的表面張力隨濃度的增高而迅速降低，其使用性能亦相應(yīng)地提高。直至達到CMC時，表面活性劑已在溶液的界面上排列成單分子膜，此時表面張力降至最低點。此后活性物濃度的增高對于表面張力和使用性能的影響不大。因此CMC是反映表面活性劑的一個重要指標。第5頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六表面張力滲透力CMC表面活性劑濃度去污力起泡力溶液性質(zhì)圖2-3表面活性劑濃度與溶液性質(zhì)的關(guān)系第6頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六親水親油平衡值HLB

表面活性劑的應(yīng)用性能取決于分子中親水和親油兩部分的組成和結(jié)構(gòu)，這兩部分的親水和親油能力的不同，就使它的應(yīng)用范圍和應(yīng)用性能有差別。表面活性劑分子中親水基的強度與親油基的強度之比值，就稱為親水親油平衡值，簡稱HLB值。第7頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六表面活性劑的分類和應(yīng)用性能一、表面活性劑的分類通常按離子類型分類：在水中能電離而生成離子的叫離子表面活性劑；不能電離的叫非離子表面活性劑。在離子表面活性劑中，親水基團帶有負電荷的叫陰離子表面活性劑；親水基團帶有正電荷的叫陽離子表面活性劑。視溶液酸堿度不同而離解成陰離子或陽離子的則稱為兩性表面活性劑。第8頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六

表面活性劑的分類：按分子結(jié)構(gòu)中親水基團的帶電性分為陰離子、陽離子、非離子和兩性表面活性劑四大類

陰離子表面活性劑非離子表面活性劑陽離子表面活性劑兩性表面活性劑第9頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六二、表面活性劑的應(yīng)用性能表面活性劑因能對兩相界面性質(zhì)產(chǎn)生影響，在實際應(yīng)用中能顯示出各種優(yōu)異的性能，如乳化、洗滌、分散、濕潤、滲透、起泡、消泡、增溶、去污、柔軟、抗靜電等。第10頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六陰離子表面活性劑一、烷基苯磺酸鹽第11頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六二、仲烷烴磺酸鹽（SAS）SAS有與LAS類似的發(fā)泡性和洗滌效果，且水溶性好。其主要用途是復(fù)配成液體洗滌劑，如液體家用餐具洗滌劑。SAS的缺點是，用它作為主要成分的洗衣粉發(fā)粘、不松散。因此只用于液體配方中。第12頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六用于制造洗滌劑的烷基苯中烷鏈長度一般為C10~C13。鏈較短者溶解度大，可用于配置液體洗滌劑，用于洗衣粉時，多為C12~C13烷基苯。烷基苯磺酸鈉親水基團為磺酸基與疏水基團烷基苯間連接是C-S鍵，因而他的耐水解穩(wěn)定性很好，在熱的酸或堿中很穩(wěn)定。第13頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六三、α-烯烴磺酸鹽（AOS）AOS與LAS的性能相似。但對皮膚的刺激性稍弱，生化降解的速度也稍快。由于它的生成工藝簡便，原料成本低廉，因此，AOS一直有很大的吸引力。AOS的主要用途是配制液體洗滌劑和化妝品。第14頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六四、脂肪醇硫酸鹽（FAS）

又叫烷基硫酸鹽。這類活性劑中最重要的品種是基于椰子油的C12~C14和基于牛油的C16~C18烷基硫酸鹽，如十二烷基硫酸鹽（月桂醇硫酸鹽）。它們的抗硬水性較好，但耐水解能力較差，尤其在酸性介質(zhì)中，易水解成脂肪醇與硫酸鹽。FAS的主要用途是配制液狀洗滌劑、餐具洗滌劑、各種香波、牙膏、紡織用潤濕和洗凈劑以及化學工業(yè)中的乳化聚合。此外，粉狀的FAS可用于配制粉狀清洗劑、農(nóng)藥用潤濕粉劑。第15頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六五、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽（AES）脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽又稱脂肪醇硫酸鹽。由于分子中加入了乙氧基使其具有很多優(yōu)點，如抗硬水性強，泡沫適中而穩(wěn)定，溶解性好。缺點是在酸性和強堿性條件下不穩(wěn)定，易于水解。AES采用C12～C14的椰油醇為原料，有時也用C12～C16醇，與2～4分子環(huán)氧乙烷縮合。再進一步進行硫酸化，中和可用氫氧化鈉、氨或乙醇胺。第16頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六非離子表面活性劑非離子表面活性劑因在水中不電離以及能夠精細地改變分子結(jié)構(gòu)而具有獨特的性質(zhì)。非離子表面活性劑去除油性污垢的能力很強，而且具有防止污垢在合成纖維表面再沉積的能力。它們的臨界膠束濃度也比離子型表面活性劑低一到二個數(shù)量級。第17頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六一、脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）

脂肪醇聚氧乙烯醚是近代非離子型表面活性劑中最重要的一類產(chǎn)品。目前幾乎在各類洗滌劑中，都或多或少用到這類表面活性劑。第18頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六二、烷基酚聚氧乙烯醚

烷基酚聚氧乙烯醚在非離子型表面活性劑中僅次于AEO，占第二位。其中最重要的是壬基酚聚氧乙烯醚，商品牌號為乳化劑OP系列產(chǎn)品。它具有優(yōu)良的洗滌性能，價格較低。缺點是生物降解性差，對魚類有毒性。第19頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六三、脂肪酸烷醇酰胺這是由脂肪酸和乙醇胺縮合制得的一類非離子表面活性劑。最常用的品種是月桂酸單乙醇酰胺和月桂酸二乙醇酰胺。前者的水溶性較差，主要在液體類產(chǎn)品中用作增稠劑；后者常用作穩(wěn)泡劑和助洗劑。第20頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六陽離子表面活性劑所有工業(yè)上的陽離子表面活性劑都是有機氮化合物的衍生物。它們大致可分為兩類：一類是胺鹽型陽離子表面活性劑；另一類則是季銨鹽型陽離子表面活性劑，在化合物本身的分子中帶有正電荷。陽離子表面活性劑很少作清洗用。主要用作抗靜電劑，織物的柔軟劑。此外，陽離子表面活性劑也可用于防霉和殺菌。第21頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六兩性表面活性劑

兩性表面活性劑基本不刺激皮膚和眼睛；在相當寬的pH值范圍內(nèi)都有良好的表面活性作用；它們與陰離子、陽離子、非離子型表面活性劑都可以兼容。由于以上特性，可用作洗滌劑、乳化劑、潤濕劑、發(fā)泡劑、柔軟劑和抗靜電劑。主要品種：甜菜堿衍生物、咪唑啉衍生物。第22頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六洗滌劑

洗滌劑是人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ髦械谋匦杵?，長期以來在保護人類健康、清潔環(huán)境方面及工業(yè)生產(chǎn)中起著十分重要的作用。

洗滌劑種類繁多，各成系列。主要分為民用洗滌劑和工業(yè)用洗滌劑。民用洗滌劑包括個人衛(wèi)生清潔劑、衣物用洗滌劑和家庭日用清潔劑。第23頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六第一節(jié)概述一、洗滌原理1.污垢的來源2.污垢與織物的附著方式

3.去污機理

第24頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六洗滌原理第25頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六二、影響去污作用的因素

1.表面活性劑結(jié)構(gòu)

2.水的硬度

3.機械作用

4.織物類型

5.溫度

6.泡沫

第26頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六第二節(jié)洗滌劑的主要成分

洗滌劑是按一定的配方配制的產(chǎn)品，配方的目的是提高去污力。洗滌劑配方的必要組分是表面活性劑，其輔助成分包括助劑、泡沫促進劑、配料、填料等。第27頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六一、洗滌劑中表面活性劑在洗滌劑中，表面活性劑一般作為洗滌成分，但在某些配方中也用作輔助原料，起乳化、潤濕、增溶、保濕、潤滑、殺菌、柔軟、抗靜電、發(fā)泡、消泡等作用。按用量和品種，用的最多的是陰離子表面活性劑，其次是非離子表面活性劑，兩性表面活性劑很少使用。陽離子表面活性劑，由于它在纖維上的吸附大、洗滌力小，且價格昂貴，不適合用于洗滌劑，有時在洗滌劑中加入陽離子表面活性劑主要是為了使洗滌劑具有殺菌消毒能力或起柔軟作用。第28頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六二、洗滌助劑助劑與表面活性劑配合，能夠發(fā)揮各組分互相協(xié)調(diào)，互相補償?shù)淖饔?，進一步提高產(chǎn)品的洗凈力，使其綜合性能更趨完善，成本更為低廉。洗滌助劑分為無機和有機助劑兩類。

洗滌助劑種類很多，大部分為專用產(chǎn)品，其在洗滌劑中的使用頻率和重要性不亞于主表面活性劑。第29頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六洗滌助劑有以下的一些作用：（1）增強表面活性，增加污垢的分散、乳化、增溶，防止污垢再沉積。（2）軟化硬水，防止表面活性劑水解，提高洗滌液堿性，并有堿性緩沖作用。（3）改善泡沫性能，增加物料溶解度，提高產(chǎn)品粘度。（4）降低皮膚的刺激性，并對紡織品起柔軟、抑菌、殺菌、抗靜電、整飾等作用。（5）改善產(chǎn)品外觀，賦予產(chǎn)品美觀的色彩和優(yōu)雅的香氣，從而使消費者喜愛選用，提高商品的商業(yè)價值。

第30頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六1.無機助劑（1）磷酸鹽

常用的磷酸鹽有磷酸三鈉、三聚磷酸鈉、焦磷酸四鉀。合成洗滌劑中最常用也是性能最好的螯合劑是三聚磷酸鈉。第31頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六磷酸鹽的污染及其代用品

傳統(tǒng)的合成洗衣劑都含有三聚磷酸鹽(STTP)的成分，其含量在15%～30%之間。然而，“磷”是造成水體富營養(yǎng)化的罪魁禍首，因為磷是一種營養(yǎng)物質(zhì)，它可以造成水中藻類的瘋長。而大量藻類又會消耗水中的氧分，造成水中微生物缺氧死亡、腐敗，水體失去自凈功能從而破壞水質(zhì)。作為有磷洗滌劑中的“磷”造成水體富營養(yǎng)化已被國內(nèi)外環(huán)保專家所公認。第32頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六含磷洗衣粉的污染問題已經(jīng)引起了世界各國的普遍重視。很多國家提出了禁磷和限磷措施，并在不斷地研究和開發(fā)三聚磷酸鹽的替代品，取得了不少成果，其中比較有效的助劑有：有機螯合助劑，如二乙胺四醋酸(EDTA)、氮川三醋酸(NTA)、酒石酸鈉、檸檬酸鹽、葡萄糖酸鹽等；高分子電解質(zhì)助劑，如聚丙烯酸鹽以及人造沸石等。目前普遍認為，人造沸石是比較有發(fā)展前途的洗滌助劑。第33頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六（2）硫酸鈉

分子式為Na2SO4，是白色固體結(jié)晶或粉末。硫酸鈉是合成洗滌劑的無機助劑和粉狀洗滌劑的填料，在粉狀洗滌劑中加入量為20%～40%。

第34頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六（3）硅酸鈉

硅酸鈉（Na2O·nSiO2）通常稱為水玻璃或泡花堿，水玻璃的水溶液相當于由硅酸鈉與硅酸組成的緩沖溶液。水玻璃在溶液中能控制pH值、貯存堿性物質(zhì)，起到減少洗滌劑消耗和保護織物的作用。此外，水玻璃還具有懸浮力、乳化力和泡沫穩(wěn)定作用，起到阻止污垢在被洗物上再沉積的作用，并對金屬（如鐵、鋁、銅、鋅等）具有防腐蝕作用。制造粉狀洗滌劑時，加入水玻璃能使產(chǎn)品保持疏松，防止結(jié)塊，增加顆粒的強度、流動性和均勻性。

第35頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六（4）漂白劑

洗滌劑中加入的漂白劑主要是次氯酸鹽和過酸鹽兩大類。次氯酸鹽主要用次氯酸鈉，分子式NaClO，為白色粉末，穩(wěn)定性差，易受光、熱與重金屬和pH值的影響。次氯酸鈉易溶于水，生成氫氧化鈉和新生態(tài)氧，氧化力很強，具有刺激性。過酸鹽主要是過硼酸鈉和過碳酸鈉，常在粉狀洗滌劑生產(chǎn)的后配料工序加入，用量一般占粉質(zhì)量的10%～30%。

第36頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六2.有機助劑

（1）羧甲基纖維素鈉（CMC）

羧甲基纖維素鈉最重要的作用是攜污作用。如果在洗滌劑中加入1%～2%的CMC，則在洗滌時CMC被吸附在被洗物表面，同時也被吸附在污垢粒子的表面上，使二者都帶上負電荷。在同性電的相互排斥作用下，污垢就難以重新沉積到被洗物的表面上。另一方面，CMC還具有增稠、分散、乳化、懸浮和穩(wěn)定泡沫的作用。這些作用能使污垢穩(wěn)定地懸浮于洗滌液中，更不容易再發(fā)生沉積。

第37頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六（2）泡沫穩(wěn)定劑與泡沫調(diào)節(jié)劑

高泡洗滌劑在配方中常加入少量泡沫穩(wěn)定劑，使洗滌液的泡沫穩(wěn)定而持久。烷醇酰胺又稱脂肪醇酰胺，屬非離子型表面活性劑。在洗滌劑的配方中，它的主要作用是增稠和穩(wěn)定泡沫，兼有懸浮污垢防止其再沉積的作用。在與主要活性物間的互相配合下，其脫脂力（乳化動植物油脂及礦物油的能力）有顯著的提高。較常使用的烷醇酰胺品種是月桂醇二乙醇胺以及椰子油二乙醇胺。低泡洗滌劑在配方中需加入少量泡沫調(diào)節(jié)劑，常用的有二十二烷酸皂或硅氧烷，使水液消泡或低泡。第38頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六（3）酶

酶是一種生物制品，無毒并能完全生物降解。酶作為洗滌劑的助劑具有專一性，洗滌劑中的復(fù)合酶能將污垢中的脂肪、蛋白質(zhì)、淀粉等較難去除的成分分解為易溶于水的化合物，因而提高了洗滌劑的洗滌效果。因此，在洗滌劑中添加酶制劑可以降低表面活性劑和三聚磷酸鈉的用量，使洗滌劑朝低磷或無磷的方向發(fā)展，減少對環(huán)境的污染。

第39頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六已商品化的洗滌劑用酶有：蛋白酶淀粉酶脂肪酶纖維素酶第40頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六（4）助溶劑

在配制高濃度的液體洗滌劑時，往往有些活性物不能完全溶解，加入助溶劑就是為了解決這個問題。常用的助溶劑有乙醇、尿素、聚乙二醇、甲苯磺酸鹽等。凡能減弱溶質(zhì)及溶劑的內(nèi)聚力，增加溶質(zhì)與溶劑的吸引力而對洗滌功能無害、價格低廉的物質(zhì)都可用作助溶劑

第41頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六（5）熒光增白劑

熒光增白劑（FluorescentBrighteners，以下簡稱FB）是一種無色的熒光染料。經(jīng)FB處理過的物品，在含紫外光源（如日光）照射下看上去白色的更白，有色的更艷，增強了外觀的美感。在合成洗滌劑中添加適量和適當?shù)腇B，不但能改善粉狀洗滌劑的外觀，提高洗衣粉粉體的白度，同時還能增加被洗滌織物的白度或鮮艷度，改善洗滌效果，提高合成洗滌劑本身的商業(yè)價值。因此FB已成為合成洗滌劑配方中不可缺少的重要組分。

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第42頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六（6）香精一個受消費者喜愛的洗滌劑，不僅具有優(yōu)良的性能，并且使人有愉快的香味，使織物、毛發(fā)洗滌后留有清新香味。香精是由多種香料組成，與洗滌劑組分有良好配伍性，在pH9～11是穩(wěn)定的。洗滌劑中加入香精的質(zhì)量一般小于1%。第43頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六（7）溶劑液體洗滌劑中需加入溶劑是不言而喻的。在新型洗滌劑中甚至是粉狀洗滌劑中也使用多種溶劑，若污垢是油脂性的，溶劑的存在將有助于將油性污垢從被洗物上除去。常用的溶劑有以下幾種：

松油、醇、醚和脂、氯化溶劑

第44頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六（8）抑菌劑冷洗的粉狀洗滌劑的洗滌能力令人滿意，加酶后去污效果尤佳，唯一不足的是不具有殺菌力，洗后衣物不僅有被病菌感染的危險，而且在洗滌中細菌或毒素還可能遺留下來，并會產(chǎn)生不良氣味。所以，在冷洗中加入抑菌劑是很有必要的。抑菌劑的加入質(zhì)量一般是千分之幾，三溴水楊酸替苯胺、三氯碳酰替苯胺或六氯苯中的任何一種都可作為抑菌劑應(yīng)用，這些化學品不起抗菌作用，但在千分之幾的質(zhì)量分數(shù)下都可防止細菌的繁殖。

第45頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六（9）抗靜電劑和織物柔軟劑作為改進織物手感和降低織物表面靜電干擾的柔軟劑和抗靜電劑，通常使用陽離子表面活性劑，如二甲基-二氫化牛酯季銨鹽

第46頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六第三節(jié)

洗滌劑的生產(chǎn)方法

一、液體洗滌劑的生產(chǎn)方法

液體洗滌劑的生產(chǎn)過程比較簡單，其過程為：按配方要求，將各種液體原料經(jīng)配料送入液體洗滌劑配料罐，然后按配方要求加入小量固體組分、液體組分，經(jīng)攪拌或混合器充分混合后，經(jīng)pH控制儀等檢驗儀器設(shè)備測定合格后送入成品包裝工序，進行包裝。第47頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六二、粉狀洗滌劑的生產(chǎn)方法噴霧干燥法生產(chǎn)粉狀洗滌劑的流程

第48頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六第四節(jié)

洗滌劑的配方設(shè)計

通過洗滌劑配方的研究，使表面活性劑和各種助劑充分發(fā)揮它們的協(xié)同作用，以降低洗滌劑的成本和改善使用性能。洗滌劑配方中的各組分及洗滌過程中各因素的相互影響極為復(fù)雜，主要靠實踐與經(jīng)驗，但也有一些普遍的規(guī)律可以借鑒。第49頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六1各類表面活性劑的去污性能各有長短，陰離子型表面活性劑對極性污垢的去污效果一般優(yōu)于非離子，而去油性污垢則以非離子為好，陽離子表面活性劑不宜作洗滌劑。2多種表面活性劑的復(fù)配其性能通常優(yōu)于單一品種。3臨界膠束濃度、表面張力雖是表面活性劑性能的基本表證，但用作洗滌劑時并非臨界膠束濃度、表面張力愈低愈好，還要求在水中有適當?shù)娜芙庑浴５?0頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六4水硬度對表面活性劑的去污性能影響很大，特別是陰離子表面活性劑。所以必須配入去除鈣、鎂離子的助劑?？晒┻x擇的助劑品種不少，但從價格與綜合性能來看，還是三聚磷酸鈉最好。5高PH值洗滌劑的去污效果優(yōu)于低PH值洗滌劑。這是由于洗滌液pH值升高，可提高基質(zhì)及固體污垢的表面負電位，從而減少顆粒污垢間的絮凝及在基質(zhì)上再沉積的傾向。但對于蛋白結(jié)構(gòu)的基質(zhì)不能采用高堿性的配方。第51頁，共54頁，2022年，5月20日，5點49分，星期六常用洗滌劑的配方組

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