精細(xì)化學(xué)品配方設(shè)計(jì) 第四章：洗滌劑

第四章洗滌劑的配方設(shè)計(jì)第一節(jié)概述洗滌作為一個過程，總是以除去洗滌對象中的雜質(zhì)或表面污垢為目的，使被洗滌物更加潔凈。洗滌劑則是為了促進(jìn)洗滌作用而加入的添加劑。它可以是一種單一的化學(xué)物質(zhì)，但更多的時候是由許多組分按配伍設(shè)計(jì)組方且具有協(xié)同洗滌作用的混合物。一、洗滌劑的分類洗滌劑按其劑型來分，也有固體、液體和氣體三大類，如洗衣皂、香皂、洗衣粉、金屬清洗劑、洗頭膏、洗發(fā)香波、洗潔精、廁所清潔劑、衣領(lǐng)凈、一噴凈等。按用途分則有家用（洗衣用、廚房用、洗玻璃用、清洗地毯用、地板及墻面用），人體用（發(fā)用、浴用、洗面用、卸妝用、剃須用），工業(yè)用（除銹除垢、金屬清洗劑、紡織用、織物干洗劑、柔軟整理劑、汽車用、火車用、船舶用、飛機(jī)用）等分類。按洗滌方式分，有溶劑型、乳液型、極性排異型、氣溶膠型。二、洗滌劑配方的發(fā)展方向本章主要討論液體洗滌劑的配方設(shè)計(jì)液體化無磷化濃縮化功能化專用化第二節(jié)洗滌劑配方的基本理論一、污垢的成分及特性油性污垢水溶性污垢固體污垢人體汗液的成分：水分：98.4%尿素:0.08%NaCl:0.57%乳酸鹽:0.5%脂肪物:0.40%成人每天通過皮脂腺分泌出約1～2克的皮脂，其中含：游離脂肪酸：25%甾醇類:1.5%角鯊烯:5%脂肪:25%烴類:2%甘油的單酯和雙酯：10%蠟:20%其它：8.5%甾醇酯:3%污垢的存在方式人們衣服上的上述污垢一般不是單獨(dú)存在的，它們會相互復(fù)合在一起，隨著時間的推移或受外界條件的作用，它們還會發(fā)生分解或聚合反應(yīng)，形成更加復(fù)雜的污垢物質(zhì)。污垢在織物纖維上的微觀結(jié)合力有靜電力、誘導(dǎo)力和色散力。它們沒有飽和性和方向性，都屬于范德華力。二、洗滌劑的去污機(jī)理和影響因素洗滌劑的去污作用就是用洗滌劑破壞污垢與纖維之間的氫鍵，削弱或降低上述范德華力，作用過程可表示為：織物…污垢+洗滌劑織物+污垢…洗滌劑溶解潤濕乳化洗脫分散懸浮排放

洗滌劑的洗滌性是表面活性劑的潤濕性、滲透性、乳化性、分散性、增溶性和發(fā)泡性等全部基本特性的綜合表現(xiàn)。去污作用方式和影響因素具體的去污作用方式有：化學(xué)反應(yīng)去污卷離作用去污乳化作用去污增溶作用去污分散作用去污其它作用去污影響洗滌效果的因素表面張力增溶作用吸附作用表面活性劑的疏水基長度乳化和起泡影響洗滌作用的因素表面活性劑的濃度洗滌溫度泡沫纖維的品種和物理特性水的硬度第三節(jié)洗滌劑的配方結(jié)構(gòu)

及原料特性液體洗滌劑是由表面活性劑、洗滌助劑和溶劑(水或其它溶劑)通過復(fù)配加工而成的復(fù)雜混合體系。表面活性劑是起洗滌作用的主體成分,用量大,品種多;洗滌助劑在洗滌劑中用量不大,但作用非常顯著;溶劑賦予洗滌劑使用方便性,降低刺激性和生產(chǎn)成本。洗滌劑中使用的表面活性劑主要是陰離子性，其次是非離子型、兩性離子型，陽離子型的主要作抗靜電、柔軟整理成分。液體洗滌劑的配方結(jié)構(gòu)液體洗滌劑的配方結(jié)構(gòu)通常如下：表面活性劑：15%～30%；洗滌助劑：5%～20%；溶劑：50%～80%。有關(guān)表面活性劑的性能和應(yīng)用原理已在第二章第二節(jié)中討論過了，本節(jié)主要討論洗滌劑常用表面活性劑以及助劑的品種和去污原理。一、洗滌劑用表面活性劑1.陰離子表面活性劑高級脂肪酸皂（皂片、皂粉）：白色或淺黃色蠟狀固體，溶于熱水和酒精，在軟水中具有豐富的泡沫和較高的去污力，但其水溶液的堿性較高(pH10)，具有低刺激和溫和的洗滌效果，是液體皂和香波的主要成分。AES(脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉，70％)無色或淺黃色膏狀體，加少量水時會變稠，含水量達(dá)60％時溶解，有較好的泡沫力、去污力、潤濕力和低的皮膚刺激性，是中高檔香波的主要去污成分。LAS（直鏈烷基苯磺酸及其鈉鹽）棕色粘稠膏體（或乳白色漿狀物），去污力和發(fā)泡力良好，綜合性能優(yōu)良。陰離子表面活性劑的特性NAES(脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸銨，35％)比AES稀，水溶性好，刺激性更低。與LAS配合使用時可獲得高泡體系。K-12(十二烷基硫酸鈉，80％以上)白色淺黃色粉末，發(fā)泡性好，通稱發(fā)泡劑，是牙膏和高檔香波的起泡原料。K-12A(十二烷基硫酸銨，27～30％)無色或淺黃色膏狀體，發(fā)泡性好，脫脂力低，是高檔香波的首選原料。烷基磺酸鹽和烯基磺酸鹽（AOS）是工業(yè)洗滌劑的重要原料，具有優(yōu)越的洗滌性能和配伍性，最具發(fā)展前途。陰離子表面活性劑仲烷基磺酸鈉(硫酸鈉)（SAS）月桂醇聚氧乙烯醚硫酸三乙醇胺鹽（TA-40）磺基琥珀酸單月桂酯二鈉（琥珀酸酯201）壬基酚聚氧乙烯醚硫酸鈉脂肪酸甲酯磺酸鈉（MES,α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽）琥珀酸二酯磺酸鈉(丁二酸酯磺酸鈉）烷基醇酰胺磷酸酯（凈洗劑6503）脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸三乙醇胺鹽（PET）N-?；劝彼猁}（AGA）油酰氨基酸鈉（雷米邦A(yù)）N-油酰基-N-甲基?；撬徕c（209凈洗劑，依捷邦T）3-油酰氨基-2-甲氧基苯磺酸鈉(凈洗劑LS，凈洗劑MA)脂肪醇聚氧乙烯（3，7，9，10，15，20，25）醚(平平加、AEO或OS系列）

無色至淺黃色透明液體，9以上為膏狀體；水溶性隨數(shù)碼的增加而提高，具有良好的潤濕、乳化、去污和耐硬水性。壬基酚聚氧乙烯（4，9，10）醚(OP或TX系列）無色至淺黃色油狀黏稠體，性能與平平加相似，但生物降解性差，主要用于工業(yè)清洗劑中。6501(椰子油酸二乙醇酰胺，Ninol)

1:2型，淡黃色透明油狀液體，可溶于水,具有清洗、增泡穩(wěn)泡、增粘及輕微柔發(fā)效果。MEA(椰子油酸單乙醇酰胺)1:1型，白色至淡黃色固體，不溶于水,比6501具有更好的增粘穩(wěn)泡效果。2.非離子型表面活性劑烷基二甲基氧化胺月桂酰胺丙基氧化胺（LAO-30）脂肪酸單乙醇酰胺聚乙二醇醚脂肪酸聚氧乙烯（10）酯烷基聚葡糖苷(APG)蔗糖脂肪酸酯(SE)乙氧基化甘油單硬脂酸酯(聚氧乙烯單硬脂酸甘油酯、PMG)乙氧基化加氫羊毛脂(聚氧乙烯氫化羊毛脂、EHL-25)乙二醇單、雙硬脂酸酯(EGMS、EGDS)聚乙二醇雙硬脂酸酯(增稠劑638)丙三醇硼酸酯脂肪酸酯(BS系列)聚氧乙烯丙三醇硼酸酯脂肪酸酯(BT系列)丙二醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚仲辛基酚聚氧乙烯醚（SOPE系列乳化劑）非離子表面活性劑3.兩性表面活性劑的特性椰油酰胺基丙基甜菜堿(CAB-30)淺黃色低粘度透明液體，含量30%，與各類表面活性劑復(fù)配性好，在廣泛pH范圍內(nèi)穩(wěn)定，刺激性小。十二烷基二甲基甜菜堿(BS-12)無色至微黃色黏稠液體，活性物含量30%，優(yōu)良的去污、柔軟、抗靜電、鈣皂分散力、發(fā)泡和潤濕性能，等電點(diǎn)pH=5.6-6.14。易生物降解，毒性低。羧酸鹽型咪唑啉兩性表面活性劑月桂基羧甲基鈉型咪唑啉醋酸鹽椰油兩性醋酸鈉N-十二烷基丙氨酸椰油酰胺基丙基氧化胺4.陽離子表面活性劑十二烷基二甲基芐基氯化銨（1227，潔而滅）

無色透明粘稠狀液體或固體，具有良好的泡沫和化學(xué)穩(wěn)定性，耐熱耐光，有殺菌、乳化、抗靜電、柔軟調(diào)理等多種性能。十六烷基三甲基氯化銨（1631）

淺黃色膏狀物，具有良好的抗靜電和柔軟性能，并有優(yōu)良的殺菌防霉作用。淡黃色固體，有醇類溶劑的氣味，具有乳化作用，與陰離子SAA復(fù)配形成不溶于水的中性鹽。負(fù)性洗滌作用，使污垢牢固的結(jié)合在載體上?？墒诡^發(fā)形成膜式締合，修復(fù)和潤滑頭發(fā)。十八烷基三甲基氯化銨（1831）

白色固體，具有柔軟、抗靜電、消毒、殺菌乳化等多種性能，是護(hù)發(fā)素的主要成分之一。聚纖維素醚季銨鹽(陽離子瓜兒膠、SJR-400,GW-400)淺黃色粉末或固體，易溶于熱水陽離子表面活性劑椰油烷基三甲基氯化銨雙十六烷基三甲基氯化銨（DPDMAC)十六烷基三甲基溴化銨(1631-Br)雙十八烷基二甲基氯化銨（D1831）十二烷基二甲基芐基溴化銨（新潔而滅）烷基咪唑啉陽離子表面活性劑十二烷基二甲基氧化銨（OA-12）十八烷基二甲基氧化銨（OA-18）聚多元醇胺（P-551黑馬牌增稠劑）氯化二甲基二烯丙基胺丙烯酰胺共聚物（聚季銨鹽3330）與陰離子SAA復(fù)配不會產(chǎn)生沉淀。增加香波的稠厚感，在頭發(fā)表面成膜，柔順、滑爽頭發(fā)聚氯化二甲基二烯丙基銨（聚季銨鹽550）高分子陽離子表面活性劑（迪恩普，DNP)5.特殊類型表面活性劑聚硅氧烷聚醚共聚物(乳化硅油）乳白色膏體，不溶于清水，在頭發(fā)表面成膜，增加頭發(fā)的梳理性和柔順、滑爽感)聚丙烯酰胺(啫喱膠，拉絲劑)含氟表面活性劑羊毛脂衍生物二、洗滌助劑1.螯合劑

STPP、焦磷酸鈉、羧甲基丙醇二酸鈉(SCMT)、氮川三乙酸鈉(NTA)、EDTA、葡萄糖酸鈉2.增稠劑（一般用量1%～4%）

天然及合成樹脂、聚乙二醇酯類、CMC、羥乙基纖維素、乙基羥乙基纖維素、甲基羥丙基纖維素3.穩(wěn)泡劑（一般用量1%～4%）烷基醇酰胺、高碳醇、水溶性高分子4.增溶劑

甲苯磺酸鹽、低碳醇、乙二醇單丁醚、烷基磷酸鹽、尿素其它添加劑5.抗污垢再沉淀劑（一般用量0.5%～1%）

CMC、羥丙基甲基纖維素、乙基羥乙基纖維素、甲基羥乙基纖維素、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮（PVP)、聚丙烯酸鈉、馬來酸-丙烯酸共聚物6.熒光增白劑（一般用量0.1%～0.3%）

二苯乙烯衍生物，常用的有VBL、VBU、VBA、31#、33#、CBS7.防頭屑劑

六氯代苯羥基喹啉、聚乙烯吡咯烷酮碘(PVP-I)、吡啶硫酮鋅(ZPT)、十一碳烯酸衍生物8.抗靜電劑高級醇磷酸鹽、聚季銨鹽其它添加劑(續(xù))9.滋潤劑異三十烷、液體石蠟、橄欖油、乙氧基化羊毛脂、蛋白質(zhì)水解物、毛發(fā)水解物10.pH調(diào)節(jié)劑各種磺酸、檸檬酸、磷酸、硼酸鈉、磷酸二氫鈉、乙二胺四乙酸(二鈉)(EDTA)11.漂白劑及活化劑雙氧水、過硼酸鈉、過碳酸鈉、過焦磷酸鈉、過硫酸鈉、氯胺-T、二氯異氰尿酸及其鹽、次氯酸鈉、漂白粉、四乙酰乙二胺(TAED)、壬?；交撬徕c(NOBS)其它添加劑(續(xù))12.酶（一般用量0.5%～2%）

蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纖維素酶13.柔軟劑季銨鹽型和兩性離子表面活性劑14.防腐與抗菌劑

對羥基苯甲酸酯(尼泊金酯)、季銨鹽類表面活性劑、脫氫乙酸、苯甲酸及其鹽、硼砂、杰馬、布羅波爾、凱松15.抗氧化劑

丁羥基茴香醚、二叔丁基對甲酚、2,5-二叔丁基對苯二酚、二氫化愈創(chuàng)木脂肪酸、沒食子酸丙酯、硫代琥珀酸單十八酯、羧甲基巰基硫代琥珀酸單十八酯其它添加劑(續(xù))16.溶劑軟水(去離子水)、乙醇、異丙醇、丙酮、環(huán)己烷、溶劑油17.保濕劑甘油、丙二醇、甲殼素水解物、植物提取物、聚乙二醇、乳酸鈉18.營養(yǎng)素

維生素(A、B、C、D、E、H)及其衍生物、細(xì)胞激素、腎上腺皮脂激素、各種氨基酸、動植物提取液19.香精、色素（一般用量0.1%～0.2%）在固體型洗滌劑中，還常用到沸石、速溶層狀偏硅酸鈉、元明粉、碳酸鹽、硅酸鈉三、洗滌劑配方的發(fā)展趨勢環(huán)境保護(hù)的要求：

生物降解(表面活性劑四聚丙烯苯磺酸鈉ABS直鏈的烷基苯磺酸鈉LAS、助劑(三聚磷酸鈉STPP4A沸石聚羧酸鹽)，泡沫，富營養(yǎng)化。B.配方技術(shù)進(jìn)步的促進(jìn)SAA:肥皂ASABSLAS多元復(fù)配助劑:碳酸鈉、硅酸鈉聚磷酸鹽4A沸石與聚羧酸鹽層狀硅酸鹽功能添加劑:漂白劑CMC光學(xué)增白劑蛋白酶淀粉酶纖維素酶復(fù)合酶防沾色劑和污垢釋放劑C.產(chǎn)品的發(fā)展產(chǎn)品多功能，形式多樣化，低溫、節(jié)水、環(huán)保，對人畜安全洗滌劑配方的發(fā)展趨勢液體化:使用方便、節(jié)約能源無磷化:保護(hù)水生動植物，環(huán)境友好濃縮化:高效、節(jié)約包裝和運(yùn)輸費(fèi)用功能化:洗凈、柔軟、抗靜電、漂白等專用化:針對不同用途設(shè)計(jì)配方，充分利用資源組分類別成分趨勢陰離子表面活性劑肥皂保持烷基苯磺酸鹽減少脂肪醇硫酸鹽增加脂肪醇醚硫酸鹽增加烷基磺酸鹽洗滌劑組分的發(fā)展趨勢洗滌劑組分的發(fā)展趨勢(續(xù))組分類別成分趨勢非離子表面活性劑

脂肪醇醚增加烷基多苷、葡糖酰胺增加烷基酚醚不再使用陽離子表面活性劑雙十八烷基二甲基氯化銨(D1821)在織物柔軟劑中不再使用酯基季銨鹽保持兩性SAA甜菜堿保持洗滌劑組分的發(fā)展趨勢(續(xù))組分類別成分趨勢助劑/堿三聚磷酸鈉在織物柔軟劑中不再使用，餐洗劑中恢復(fù)使用。沸石減少硅酸鈉(層狀)增加碳酸鈉增加聚羧酸鹽保持檸檬酸鹽增加洗滌劑組分的發(fā)展趨勢(續(xù))組分類別成分趨勢絡(luò)合劑乙二胺四乙酸(EDTA)保持磷酸鹽減少可生物降解的含氮化合物增加漂白劑過硼酸鹽減少過碳酸鹽增加活性氯型減少漂白活化劑四乙酰乙二胺(TAED)增加金屬催化劑洗碗劑洗滌劑組分的發(fā)展趨勢(續(xù))組分類別成分趨勢生物酶蛋白酶保持淀粉酶增加纖維素酶增加脂肪酶增加顏色泳移抑制劑聚乙烯吡咯烷酮(PVP)保持光學(xué)增白劑VBL、BC、EBF、DT保持四、洗滌劑的配方原理1.影響洗滌劑配方的因素經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)品形式和功能要求原料制造工藝消費(fèi)習(xí)慣2.表面活性劑結(jié)構(gòu)對去污力的影響疏水基結(jié)構(gòu)（鏈長、支鏈）親水基結(jié)構(gòu)（類型、位置SAA復(fù)配的協(xié)同效應(yīng)四、洗滌劑的配方原理(續(xù))3.去污機(jī)理吸附與潤濕乳化與增溶分散(懸浮)與抗再沉積化學(xué)、熱及機(jī)械作用4.去污效果評價發(fā)泡性(Ross泡沫儀，初始泡沫和5’泡沫量)人工污布去污試驗(yàn)機(jī)抗沉積與抗結(jié)垢性四、洗滌劑的配方原理(續(xù))5.助洗劑的作用去除水中的鈣鎂等重金屬離子提供堿源，穩(wěn)定洗滌液的pH值分散污垢，抗再沉積協(xié)同SAA，提高去污力漂白，增白針對污垢的組成，加酶以提高去污效果五、液體洗滌劑的分類織物用液體洗滌劑重垢、輕垢、織物干洗劑、柔軟整理劑發(fā)用液體洗滌劑洗發(fā)香波、護(hù)發(fā)素膚用液體洗滌劑洗面奶、沐浴液、靚膚液餐洗劑硬表面清洗劑工業(yè)用液體洗滌劑第四節(jié)常用

液體洗滌劑

的配方結(jié)構(gòu)一、織物液體洗滌劑的配方結(jié)構(gòu)組分通用型重垢型輕垢型加酶型LAS5-359-1310-2015-20AEO105-17肥皂2月桂酸10-15乙醇胺2-45-6Ninol1-30.6-1.5STPP或焦磷酸鈉5-26251.00-5助溶劑0.1-20-5水玻璃0.2-43-10硫酸鈉0.2-221增白劑0.1酶制劑1CMC0.2-1.3香料、色料～1乙醇5-10水余量余量余量余量二、餐具液體洗滌劑的配方結(jié)構(gòu)餐具洗滌劑配方的設(shè)計(jì)原則安全無毒能快速去除動植物油垢不損傷餐具、灶具和其它器具洗后無殘留，不影響食物的外觀和風(fēng)味機(jī)洗產(chǎn)品應(yīng)無泡消毒洗滌劑應(yīng)有效殺滅有害菌而對人體安全儲存穩(wěn)定不發(fā)霉組分用量(%)LAS10-22.5AEO2-5椰油?；劝彼徕c2.5-12Ninol0-2.5助溶劑7.0檸檬酸酸鈉7.0EDTA0.1香料、色料適量乙醇10水余量餐具洗滌劑常用的殺菌消毒劑有:氯胺-T、二(三)氯異氰尿酸及其鹽、氯化磷酸三鈉、次氯酸鈉(鈣)三、洗發(fā)香波的配方結(jié)構(gòu)洗發(fā)香波的設(shè)計(jì)原則對頭皮、眼臉和頭發(fā)安全無刺激具有適當(dāng)凈洗力和柔和的脫脂作用能形成豐富而持久的泡沫具有良好的梳理性，賦予頭發(fā)以光滑、柔順和光澤易清洗、耐硬水香波的分類按適用的發(fā)質(zhì)分：

通用、干性、油性和中性按產(chǎn)品形態(tài)分：液體(透明、乳液、珠光)、膏狀、粉狀、膠凍狀按功效分：

普通、調(diào)理、藥用、去頭屑、染發(fā)、焗油按添加的特種成分分：蛋白、維生素、蘆薈、絲素、菠蘿、黃瓜等洗發(fā)香波的配方結(jié)構(gòu)成分作用用量(%)常用原料陰離子及兩性SAA起泡、洗凈10～20LAS、AES、AESA、AOS、咪唑啉、甜菜堿、磺化甜菜堿增泡劑穩(wěn)泡1～56501、MEA、OB、CAB增粘劑調(diào)整粘度5非離子SAA、水溶性高分子、電解質(zhì)助溶劑提高溶解性5烷基苯磺酸鹽、醇