化學(xué)品綜述論文_第1頁
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化學(xué)品王茹(安徽工程大學(xué),應(yīng)用化學(xué),2120440101)摘要:本文主要介紹了化學(xué)品是與人民生活密切相關(guān)的化學(xué)產(chǎn)品。其產(chǎn)品種類繁多,范疇也隨著社會生產(chǎn)力發(fā)展水平及人民生活水平的提高而不斷變遷。以化妝品和洗滌用化學(xué)品為代表的日用化學(xué)品。對日用化學(xué)品的發(fā)展歷史進行了一定的歸納總結(jié)。重點介紹了化妝品和洗滌化學(xué)品性能和原理。關(guān)鍵字:化學(xué)品;化妝品;洗滌用化學(xué)品;1.概述化妝品是指以涂擦、噴灑或其它類似方法,散布于人體表面任何部位(皮膚、毛發(fā)、指甲、口唇等),以達到清潔、消除不良氣味、護膚、美容和修飾目的的日用化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品。一般而言,化妝品是以化妝為目的的產(chǎn)品的總稱,包括洗凈化妝品,用于清潔人體;護膚化妝品,用于調(diào)整皮膚水分和油分、保養(yǎng)和滋潤肌膚,并保持皮膚健康;美容化妝品,用于潤飾容顏;發(fā)用化妝品,用于清潔、保養(yǎng)或美化頭發(fā);口腔化妝品,用于護齒并保持口腔清潔;特殊用途化妝品(如防曬膏霜等)以及其它化妝品,如保護和美化指甲的化妝品、芳香制品等。中國化妝品的生產(chǎn)和使用歷史悠久,晉朝張華所著《博物志》中就有“紂燒鉛做粉”涂面而美容。1898年,誕生了中國第一家民族化妝品企業(yè)—廣生行,即現(xiàn)在的上海家化聯(lián)合股份有限公司的前身?,F(xiàn)代化妝品工業(yè)始于20世紀(jì)初,但由于歷史原因,直到改革開放,化妝品工業(yè)才得到長足發(fā)展。2.化妝品2.1化妝品的定義化妝品是清潔、美化人體面部、皮膚以及毛發(fā)等處的日常用品,它有令人愉快的香氣,能充分顯示人體的美,給人們以容貌整潔、講究衛(wèi)生的好感,并有益于人們的身心健康。在醫(yī)藥法典中對化妝品下了這樣的定義:“為了保持人身清潔,美化身體,使之增加魅力,改變?nèi)菝?,后者保持皮膚或毛發(fā)的健康,以在身體上涂抹、撒布等方法或以其他類似的方法為目的而使用的物品,并能對身體起緩和作用者叫做化妝品”[1]?;瘖y品的廣泛使用,對保護皮膚生理健康、促進身心愉快,有著重要的意義。天然原料的發(fā)掘、合成原料的創(chuàng)新,使得化妝品的品種日益增多。2.2化妝品的分類化妝品的品種多種多樣,分類方式也各不相同。按使用部位可分為:皮膚用化妝品、毛發(fā)用化妝品、指甲用化妝品、口腔用化妝品。按使用目的可分為:潔凈用化妝品、基礎(chǔ)保護化妝品、美容化妝品和芳香制品。2.3化妝品的性能要求作為人們?nèi)粘?yīng)用的化妝品必須滿足下列性能[2]:(1)安全性人們幾乎每天都要用化妝品來美容和保養(yǎng)皮膚,因此它的安全性居首要地位,比暫時性應(yīng)用的外用藥物對安全性的要求還要高。因此化妝品必須保證長期使用對人體安全無毒、無刺激、無誘變致病作用?;瘖y品的安全測試常做毒性試驗、刺激性試驗。(2)穩(wěn)定性化妝品在貯存、運輸以及使用的過程中,從產(chǎn)品到使用完畢需要一定的時間,在此期間,不應(yīng)該由于溫度、光照、細菌、氧氣等作用而發(fā)生霉變、油水分離、氧化、酸化、降解等現(xiàn)象,致使其失效。(3)有效性人們使用化妝品,為了保持皮膚正常的生理功能,并產(chǎn)生一定的美化修飾作用。某些特殊的化妝品還應(yīng)該具有特殊的功能,如抗紫外線、治療狐臭、汗腳、粉刺等,此類化妝品具備普通化妝品的功能及一定的藥物功能,所以它必須具有一定的效力,即具有有效性。2.4化妝品的原料化妝品是由各種原料經(jīng)過合理調(diào)配加工而成的復(fù)合混合物?;瘖y品的原料種類繁多,性能各異。根據(jù)化妝品的原料性能和用途,大體上可分為基質(zhì)原料和配合原料兩大類。前者是化妝品的一類主體原料,在化妝品配方中占有較大比例,是化妝品中起到主要功能作用的物質(zhì)。后者則是對化妝品的成形、穩(wěn)定或賦予色、香以及其他特性起作用,這些物質(zhì)在化妝品配方中用量不大,但卻極為重要。他們之間沒有絕對的界限,某一原料在化妝品中起著基質(zhì)原料的作用,而在另一化妝品中可能僅起著輔助原料的作用。2.4.1基質(zhì)原料基質(zhì)原料在化妝品配方中占有較大的比例。由于化妝品種類繁多,采用原料也很復(fù)雜,隨著化妝品的發(fā)展,新開發(fā)的原料日益增多,只選擇有代表性做介紹[4]。(1)油脂類油脂是油和脂的總稱,油脂包括植物性油脂和動物性油脂。油脂的主要成分為脂肪酸和甘油組成的脂肪酸甘油酯。(2)蠟類蠟類是高碳脂肪酸和高碳脂肪醇構(gòu)成的酯。這種酯在化妝品中起到增加穩(wěn)定性、調(diào)節(jié)粘稠度、減少油膩感等作用。主要應(yīng)用于化妝品的蠟類有:棕櫚蠟、霍霍巴蠟、木蠟、羊毛酯、蜂蠟等。(3)烴類用于化妝品原料的烴類主要包括烷烴和烯烴。他們在化妝品中的主要作用是起溶解作用,凈化皮膚表面,還能在皮膚表面形成疏水性油膜,來抑制皮膚表面水分的蒸發(fā),提高化妝品的功效。它們與動植物油脂相比,無論是從化學(xué)上還是從微生物學(xué)上講,穩(wěn)定性都很好,不易氧化變質(zhì),而且價格低廉,所以目前廣泛用作化妝品的油性原料。(4)粉質(zhì)類粉質(zhì)原料主要用于粉末狀化妝品,爽身粉、香粉、粉餅、唇膏、胭脂以及眼影等原料。在化妝品中主要起到遮蓋、滑爽、附著、吸收、延展作用;常用在化妝品的原料有無機粉質(zhì)原料、有機粉質(zhì)原料以及其他粉質(zhì)原料。這些原料一般均含有對皮膚有毒性的重金屬,應(yīng)用時,重金屬含量不得超過國家化妝品衛(wèi)生規(guī)范規(guī)定的含量。2.4.2配合原料配合原料是起輔助作用的,如使化妝品成型或賦予特定的色、香和特殊作用。配合原料常用的有表面活性劑(如硬脂酸鈉、甲殼素)、色素(如天然色素和合成色素)、防腐劑(如苯甲酸酯、乙醇)、黏合劑(如果膠、阿拉伯樹膠)、滋潤劑(如甘油、山梨醇)、發(fā)泡劑(如烷基苯磺酸鈉)、收斂劑(如堿式氯化鋁)和香精(如天然香精、人工合成香精)。(1)香料化妝品中的香料是關(guān)鍵性原料之一,在化妝品中所用的香料除了必須選擇適合的香型外,還要考慮到所用香料對產(chǎn)品及使用效果有無影響,如對白色膏霜、奶液等必須注意色澤的影響;唇膏、牙膏等產(chǎn)品應(yīng)考慮有無毒性;直接在皮膚上涂敷的產(chǎn)品應(yīng)注意對皮膚的刺激性[4]。(2)抗氧化劑含有油脂成分的化妝品,特別是含有不飽和鍵的化妝品很容易氧化而引起變質(zhì),所以必須加入抗氧化劑,以防止原料的氧化。抗氧化劑可分為酚類、醌類、胺類、醇酯類、有機酸及其鹽類共五大類。目前,在化妝品中最常用的是酚類和醌類,其他三類單獨使用效果不佳,一般與酚類和醌類配合使用,以提高氧化活性。化妝品中常用的抗氧化劑有:叔丁基羥基苯甲醚(BTA),二叔丁基對甲酚(BHT)、沒食子酸丙酯、維生素E等。(3)防腐劑化妝品里含有水分、膠質(zhì)、脂肪酸、類脂物、蛋白質(zhì)、激素與維生素等,均易引起微生物繁殖變質(zhì),為使化妝品的質(zhì)量得到保證必須加入防腐劑。我國2002年出版的《化妝品衛(wèi)生規(guī)范》將化妝品防腐劑歸納在限用物質(zhì)中,共有55種防腐劑被允許在我國使用,并規(guī)定了具體的限用量。目前,在留存型化妝品中常用的防腐體系主要有:①DMDMH(二羥甲基二甲基乙內(nèi)酰脲)和IPBC(碘代丙炔基丁基氨基甲酸酯)復(fù)配體系;②重氮咪唑烷基脲和IPBC復(fù)配體系;③重氮咪唑烷基脲和尼泊金酯復(fù)配體系;④尼泊金酯類復(fù)配體系。按用途,發(fā)用化妝品可分為清潔用、護發(fā)用、美發(fā)用和營養(yǎng)治療用四大類。(1)洗發(fā)香波洗發(fā)香波按形態(tài)可分為液狀、乳膏狀、粉末狀、塊狀及氣溶膠型;按外觀可分為透明型和乳濁型;按內(nèi)容分為肥皂型、合成洗滌劑型及兩者的混合型;依據(jù)功效,可分為普通香波、藥用香波、調(diào)理香波、專用香波(如嬰兒香波)等。隨著科技的進步,各種新原料的出現(xiàn),各品種之間的差異已變得不怎么明顯了,同時具有幾種功效的產(chǎn)品已層出不窮,不但具有去污功能,還具有護法調(diào)理、去頭屑等功能。(2)整發(fā)劑整發(fā)劑是一類對頭發(fā)具有整理、養(yǎng)護、定型作用的發(fā)用化妝品。從劑型上看,有水劑、油劑、乳劑等;從形態(tài)上看,有液狀、膏狀、噴霧狀等。整發(fā)劑品種繁多,如發(fā)油、發(fā)乳、發(fā)蠟、噴霧發(fā)膠、定性摩絲等。(3)燙發(fā)化妝品燙發(fā)化妝品是改變頭發(fā)彎曲度、美化發(fā)型的一類化妝品。美化頭發(fā)是一種重要的化妝藝術(shù),有的人希望將直發(fā)改變形狀使之成為波浪形卷發(fā);而有的人頭發(fā)本來是卷曲的則希望改變發(fā)型成直發(fā)。所以燙發(fā)化妝品的完善概念應(yīng)包括卷發(fā)和直發(fā)兩大類型[5-8]。燙發(fā)是改變頭發(fā)形態(tài)的一種手段,應(yīng)用機械能、熱能、化學(xué)能使頭發(fā)的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化后而達到相對持久的卷曲。是頭發(fā)卷曲,過去一般采用加熱的方法,故稱為燙發(fā)。燙發(fā)時所用的化學(xué)藥劑成為燙發(fā)劑。(Ⅰ)冷燙發(fā)的原理頭發(fā)的主要成分是角蛋白,約占95%,角蛋白由氨基酸組成,其中胱氨酸占14%,這些氨基酸在頭發(fā)中按長軸方向以酰胺鍵結(jié)合,形成肽鏈。而肽鏈彼此之間又通過胱氨酸中的二硫鍵、離子鍵和氫鍵形成鍵橋固定,使頭發(fā)呈一定的形狀。燙發(fā)就是打開鍵橋,重新排列,固定發(fā)型,再構(gòu)建新的鍵橋,使頭發(fā)保持固定的波紋卷曲的發(fā)型。利用加熱并輔以堿液的方法打開二硫鍵,稱為熱燙;利用化學(xué)藥物在常溫下打開二硫鍵的方法稱為冷燙,所用的化學(xué)藥物稱為冷燙劑。熱燙對頭發(fā)的損傷較大,現(xiàn)已不大使用,目前市場上流行的是冷燙法。(Ⅱ)冷燙液的組成目前,市售的燙發(fā)劑一般為兩劑型,包括頭發(fā)軟化劑和中和劑。有的是三劑型,除了軟化劑和中和劑外,還配備護發(fā)素。(4)染發(fā)化妝品染發(fā)化妝品是用來改變頭發(fā)的顏色,達到美化毛發(fā)之目的的一類化妝品,按染發(fā)的功能不同可分為:①染發(fā)劑—以增加色素來改變頭發(fā)色彩,如把白色的頭發(fā)染成黑色;②頭發(fā)漂白劑—以減少色素來改變頭發(fā)的色彩,如將黑色的頭發(fā)漂白脫色;③頭發(fā)脫染劑—將染成的頭發(fā)變成另一種顏色。按染發(fā)色澤的持續(xù)時間長短,染發(fā)用品可分為暫時性、半持久性和持久性三類。暫時性、半持久性染發(fā)劑色澤牢固性差,不耐洗,多為臨時性的頭發(fā)表面修飾之用。持久性染發(fā)用的染料能有效的滲入頭發(fā)毛髓內(nèi)部,發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使其著色,染色后耐洗滌,耐日曬,色澤持久時間長,是普遍使用的一種染發(fā)劑。理想的染發(fā)劑應(yīng)具備如下特性:在頭發(fā)上有足夠的物理和化學(xué)穩(wěn)定性,所產(chǎn)生的顏色應(yīng)對空氣、光、摩擦和出汗等穩(wěn)定;不受其他頭發(fā)化妝品(燙發(fā)劑、香波、頭發(fā)定型劑)的影響而變色;不會在頭皮上染上顏色;染發(fā)所需時間應(yīng)短,使用方便;應(yīng)有較長的貨架壽命;安全無毒無害;原料來源豐富。常用黑色染發(fā)劑的配方:一號藥劑:對苯二胺3.0,2,4-二氨基甲氧基苯1.0,間苯二酚0.2,油醇聚環(huán)氧乙烷(10)醚15.0,油酸20.0,異丙醇10.0,氨水(28%)10.0,去離子水41.8,抗氧化劑適量,金屬離子奧和螯合劑適量。二號藥劑:過氧化氫(30%)20.0,去離子水80.0,穩(wěn)定劑、增稠劑適量,酸堿調(diào)節(jié)劑(3.0-4.0)等。顏料混合→原料熔化→真空脫泡→保溫澆鑄→加工包裝(5)指甲油指甲油是涂于指甲上增加其美觀的化妝品。指甲油涂于指甲上能形成堅牢的薄膜,其保護指甲的作用,并使指甲美觀。指甲油必須具備易涂,干燥成膜快,色調(diào)正,光亮度高,薄膜牢固、耐磨、不易破裂和剝落,對指甲無損害、無毒性。指甲油的主要成分有薄膜形成劑、樹脂、增塑劑和溶劑。指甲油的主要原料是纖維狀的硝化纖維,它屬特級危險品,稍加摩擦所產(chǎn)生的熱量或遇到火星都極易燃燒,將它加入到溶劑中溶解成液體后才能運輸,而且操作者要經(jīng)過訓(xùn)練,掌握有關(guān)知識和操作技術(shù)。配料場地要有通風(fēng)設(shè)備,使室內(nèi)溶劑氣味降低到最小的限度[9]。通風(fēng)設(shè)備的馬達、研磨顏料的球磨機馬達均應(yīng)采用封閉式的,照明燈都要有防爆裝置。(6)面膜面膜是一種特殊的美容化妝品,涂敷于面部皮膚上形成一層薄膜,將皮膚與外界隔離開來,皮膚溫度上升,于是面膜中的各種有效成分,如維生素、水解蛋白、各種營養(yǎng)物質(zhì)即可滲入皮膚,其滋潤皮膚、增加營養(yǎng)、促進皮膚機能和新陳代謝的作用。此外,由于面膜干燥時的收縮作用,使皮膚繃緊,毛孔縮小,細小皺紋被消除。從皮膚上剝離下面膜時,面部的污垢和皮屑等即隨之除去,從而使面部皮膚潔白、柔軟、舒爽,保持青春活力。面膜應(yīng)具有如下性能:與皮膚黏合密切;有良好的吸收性能,能除去皮膚上的污垢;便于涂敷和剝離;形成薄膜的時間適當(dāng);對皮膚無刺激性。面膜的主要原料有成膜劑、皮膚營養(yǎng)成分、藥物成分及表面活性劑等。2.4功能性化妝品主要是添加能夠有效防止外界有害物質(zhì)侵蝕的保護物,如各種植物和生物活性劑化妝品。膠原蛋白、透明質(zhì)酸、泛醇、天然保濕因子(NMF)、維生素(E、C、A)、海藻提取物、動物腺和血清提取物、鞘脂類(脂苷和神經(jīng)酰胺)等各種植物提取物和生物制劑應(yīng)用,已被證實具有抗氧化、增強細胞新陳代謝、保濕、嫩化皮膚、祛斑、防曬等功效,而且安全無副作用。這些物質(zhì)的研制、生產(chǎn)及應(yīng)用研究采用了許多高新技術(shù),如醫(yī)學(xué)、生物工程學(xué)等。因此現(xiàn)代化妝品已不再是簡單的輕工業(yè)和精細化工產(chǎn)品,而是兼容了生理學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、生物工程學(xué)的科技成果。這種利用多學(xué)科高新技術(shù)研制的天然功能性化妝品代表著化妝品的發(fā)展方向。(1)美白祛斑化妝品人們希望通過美白護膚品的使用而得到白皙、光潔的皮膚,減輕和消除老年斑、黃褐斑等色素沉積?,F(xiàn)今,國內(nèi)外美白化妝品市場日趨活躍,美白劑的開發(fā)研究不斷深入,多種美白劑相繼應(yīng)用于化妝品,推動美容護膚化妝品的發(fā)展。當(dāng)前,人們對皮膚美白的觀念已發(fā)生了根本性的變化,已從20世紀(jì)70年代借助物理性的遮白美白(如粉餅、粉底和增白粉蜜等)向黑色素還原的生理性美白轉(zhuǎn)變。利用生物制劑、中草藥開發(fā)能抑制酪氨酸酶的活性,防止黑色素形成,安全而有效的祛除皮膚色斑的生理性美白化妝品,將是21世紀(jì)美容科學(xué)的一個重要領(lǐng)域?;瘖y品美白劑的美白功能歸納為一下幾點:(Ⅰ)抑制黑色素細胞增殖;(Ⅱ)抑制黑色素形成:a.抑制酪氨酸酶、多巴互變酶、二羥基吲哚酸氧化酶活性,b.還原黑色素形成過程各中間體,或與之結(jié)合以阻斷黑色素形成,阻斷二羥基吲哚聚合為黑色素;(Ⅲ)抑制黑色素顆粒轉(zhuǎn)移至角朊細胞;(Ⅳ)加速角朊細胞中黑色素向角質(zhì)層轉(zhuǎn)移,軟化角質(zhì)層和加速角質(zhì)層脫落;(Ⅴ)減少外源性因素如紫外線、氧自由基等對黑色素形成生理過程的負面影響。黑色素的形成原理[10]:現(xiàn)在商品美白劑中絕大部分是上述的抑制酪氨酸酶活性的,這是美白劑開發(fā)的重要切入點。另外一些美白劑具有幾種機理的協(xié)同作用,更受市場歡迎,也是以后開發(fā)的重要方向。(2)保濕化妝品所謂保濕化妝品,就是化妝品里面含有保濕成分,能保持皮膚角質(zhì)層一定的含水量,已恢復(fù)皮膚的光澤和彈性。開發(fā)保濕化妝品最好選用在正常皮膚中存在的天然保濕因子(NMF)為保濕劑的原料。作為保濕化妝品的原料應(yīng)具備以下特性:(Ⅰ)吸濕能力強,其吸濕能力不受外界濕度的影響;(Ⅱ)具有適當(dāng)?shù)恼扯龋吹驼扯龋?,不因其吸濕后改變其特性;(Ⅲ)無色、無味、無毒、無刺激性、無侵蝕性;(Ⅳ)具有與其他物質(zhì)相容性,并有良好的溶解度;(Ⅴ)無損于基質(zhì)外觀,力求外觀良好,而且不易氧化。3.洗滌用化學(xué)品3.1洗滌劑的發(fā)展史洗滌劑是人們?nèi)粘I钪胁豢扇鄙俚娜沼卯a(chǎn)品。洗滌的作用除了提高去污能力外,還能賦予其他功能,如織物的柔軟性、金屬的防銹、玻璃表面防止吸附塵埃等[15-17]。肥皂是最早的洗滌劑,但肥皂最大的缺陷就是它的抗硬水性差,比如在含CaCO3為300×10-6以上的硬水中,泡沫只有普通軟水的一半。第二次世界大戰(zhàn)以來,合成洗滌劑大量進入以往的肥皂市場。合成洗滌劑的發(fā)展經(jīng)歷了3個階段。(1)20世紀(jì)30~50年代可以說是世界合成洗滌劑發(fā)展的第一階段。在這一階段,洗滌劑活性物有油脂衍生物、烷基磺酸鹽、仲烷基磺酸鹽轉(zhuǎn)變?yōu)橐酝榛蓟撬猁}為主;逐步確定以三聚磷酸鹽、純堿、硅酸鹽等為主要助劑,以硫酸鈉為主要填充料的基本配方。(2)20世紀(jì)60~80年代可以說是第二階段。在這一階段,洗滌劑活性物由支鏈的四聚丙烯烷基苯過渡到直鏈烷基苯,并且以烷基苯磺酸鹽與醇醚進行復(fù)配。其他主活性物,且逐漸進入限磷階段。(3)1987年到現(xiàn)在是第三階段。在這一階段,最突出的變化之一是濃縮粉、濃縮液粉及高密度粉的出現(xiàn)。同時聚合物開始進入配方。在洗衣粉和液體洗滌劑中,甚至出現(xiàn)了一些敏感皮膚用的洗滌劑品種等。這一切反映了當(dāng)前洗滌劑產(chǎn)品發(fā)展的大趨勢。隨著全球經(jīng)濟一體化、信息化的猛烈發(fā)展,洗滌用品已成為生活必需品,人們對洗滌用品的需求也隨著生活水平的提高日益多樣化。當(dāng)今全球洗滌劑市場競爭空前激烈,各大洗滌劑生產(chǎn)廠商競相推出多功能的洗滌產(chǎn)品,以滿足各地消費者多元化的需求。目前,合成洗滌劑將繼續(xù)向著有利于環(huán)保、節(jié)水、高效、溫和、使用方便與節(jié)能的方向發(fā)展。3.2洗滌與去污機理洗滌與日常生活有關(guān),但要明確洗滌過程絕非易事。洗滌至少含去污、漂洗過程。洗滌去污過程十分復(fù)雜,涉及物理、化學(xué)(生物化學(xué))和流體力學(xué)等因素。影響因素涉及洗滌劑種類、污垢種類、被洗滌物(基質(zhì))的性質(zhì)、流體力學(xué)特性等。子洗滌過程中包括復(fù)雜的界面現(xiàn)象和傳質(zhì)現(xiàn)象,如潤濕、卷離、乳化、增溶、分散、發(fā)泡和消泡、吸附等;通常是多種現(xiàn)象的綜合結(jié)果。迄今,尚未能圓滿解釋去污過程。在此,僅介紹成熟的去污模型[18]。去污過程包括復(fù)雜的界面現(xiàn)象、機械流體力學(xué)、化學(xué)和生物去污,去污過程可大致分為以下幾種。=1\*GB3①對液體油污,通常洗滌劑的潤濕、卷離、增溶、分散等作用,并借助機械力,使其懸浮于洗滌介質(zhì)(通常為水)中而除去。=2\*GB3②對固體污垢,通過洗滌劑在污垢和基質(zhì)表面的潤濕、吸附、提高固體界面電荷量和分散性能,并輔以機械力而清除。對固體污垢的去除,主要是由于表面活性劑在固體污垢和基質(zhì)表面上吸附,降低了固體污垢的黏附功的結(jié)果。=3\*GB3③對蛋白、淀粉類、脂肪類及色斑污垢,主要通過洗滌劑中蛋白酶、淀粉酶和漂白劑的作用,將其分解而去除。洗滌的原理洗滌原理3.3洗滌劑的常用用料洗滌劑是由多種原料配制而成的混合物。洗滌劑性能的優(yōu)劣取決于所選用原料的品種和質(zhì)量。洗滌劑原料可分為兩大類:一類是主要原料,它們是起洗滌作用的各種表面活性劑;另一類是輔助原料,他們在洗滌過程中發(fā)揮助洗作用或賦予洗滌劑以某些特殊功能如柔然、增白等。輔助原料一般用量較少。3.3.1表面活性劑表面活性劑是洗滌劑的主要原料,很多品種都具有釀好的去污、潤濕、泡沫、分散、乳化和增溶能力。以前多以配方中含表面活性劑的多少來衡量洗滌劑的優(yōu)劣。現(xiàn)在,生產(chǎn)洗滌劑的企業(yè)一般都采用兩種以上的表面活性劑進行復(fù)配,有時在較低的表面活性劑的含量下,由于多種表面活性劑相互間的協(xié)同效應(yīng),使洗滌劑也具有良好的洗滌去污能力。常用的表面的活性劑主要有以下幾種:(1)陰離子表面活性劑:如烷基苯磺酸鈉(LAS)、烷基磺酸鈉、脂肪醇硫酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)和烷基磺酸鈉(AOS)等。(2)非離子表面活性劑:如烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)和烷醇酰胺。聚醚是近年來生產(chǎn)低泡洗滌劑的常用活性物,一般常用環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷共聚的產(chǎn)物,常與陰離子表面活性劑復(fù)配,主要做消泡劑。(3)兩性表面活性劑:如甜菜堿等,一般用于低刺激的洗滌劑中。3.3.2洗滌助劑常見的洗滌助劑包括:磷酸鹽,硅酸鹽,硫酸鈉,碳酸鈉,抗污垢再沉積劑,漂白劑和熒光增白劑,酶制劑,抗靜電劑和柔軟劑,穩(wěn)泡劑和抑泡劑,溶劑和助溶劑等[19]。洗滌助劑有以下的一些作用:(Ⅰ)增強表面活性,增加污垢的分散、乳化、增溶,防止污垢再沉積。(Ⅱ)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。(Ⅲ)改善泡沫性能,增加物料溶解度,提高產(chǎn)品粘度。(Ⅳ)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。(Ⅴ)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。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?zhǔn)?,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(rèn)。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(rèn)為,人造沸石是比較有發(fā)展前途的洗滌助劑。(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%。能提高表面活性劑的表面張力,改善洗滌液的潤濕性能。(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(dāng)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[11]。(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%。(5)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。(6)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。(7)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。酶在合成洗滌劑工業(yè)中的應(yīng)用是合成洗滌工業(yè)發(fā)展過程中的重大技術(shù)進步之一。(8)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。(9)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(dāng)?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。(10)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,pH在9~11是穩(wěn)定的。洗滌劑中加入香精的質(zhì)量一般小于1%。(11)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。(12)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(xué)品不起抗菌作用,但在千分之幾的質(zhì)量分?jǐn)?shù)下都可防止細菌的繁殖。(13)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。3.4常用洗滌用化學(xué)品舉例3.4.1肥皂國際表面活性劑會議對肥皂的定義如下:肥皂是指至少含有8個碳原子的脂肪酸或混合脂肪酸的堿性鹽類(無機或有機的)總稱[12]。在肥皂生產(chǎn)中,允許用松香酸代替一部分脂肪酸。這種肥皂的特征是水溶性的,溶解于水后能發(fā)生可逆的水解反應(yīng),呈現(xiàn)出堿性[13]。把脂肪酸非堿金屬鹽類統(tǒng)稱為金屬皂。這類皂不溶于水,不能用作洗滌。絕大部分用于洗滌的肥皂是鈉皂,有部分鉀皂。由于相同的脂肪酸制成的鈉皂比鉀皂硬度大,因此稱鉀皂為軟皂,鈉皂為硬皂。胺、乙醇胺、三乙醇胺和其他有機堿制成的肥皂多用于干洗、家用洗滌劑,化妝品及精紡工業(yè)。(1)肥皂的水溶性肥皂的鈉皂和鉀皂是強堿弱酸鹽[14],因此都會在水溶液中發(fā)上水解,成弱堿性,因此都會在水溶液中發(fā)生水解,呈弱堿性。RCOONa→RCOO-+Na+RCOO-+H2O→RCOOH+OH-水解產(chǎn)生的脂肪酸與未水解的肥皂,形成不溶于水的酸性皂,使肥皂水溶液呈現(xiàn)渾濁。RCOOH+RCOONa=RCOOH·RCOONa一般,影響肥皂水解的主要因素有皂液的濃度、脂肪酸的相對分子質(zhì)量和溫度。通常皂液濃度越高,水解性越低;脂肪酸碳鏈越長,水解度越高;溫度越高,水解度越高。但是,乙醇等強極性有機溶劑能抑制肥皂的水解,加入乙醇,可以得到透明的肥皂水溶液。肥皂在硬水體系中使用時,硬水中鈣、鎂離子會與肥皂生成不溶于水的鈣皂和鎂皂,降低肥皂的去污能力。這是限制肥皂使用的主要原因。Ca2++2RCOONa→(RCOO)2Ca+2Na+Mg2++2RCOONa→(RCOO)2Mg+2Na+(2)肥皂的洗滌性肥皂屬于陰離子表面活性劑[15],它同樣具有離子型表面活性劑的物理化學(xué)性質(zhì),呈現(xiàn)出降低表面張力、起泡性、分散性、乳化性和洗滌性等性質(zhì)。但是肥皂的脂肪酸碳鏈不同,表現(xiàn)的性質(zhì)也有所差異。一般來說,隨著脂肪酸碳鏈的增長,其溶解性下降,洗滌力上升,泡沫持久性增強;不飽和鏈的引入使其水溶性增強,質(zhì)地由硬變軟,但穩(wěn)定性也變差。(3)肥皂的結(jié)晶性肥皂與其他長鏈烷烴化合物一樣,也具有多晶現(xiàn)象。1943年,F(xiàn)erguson等人將肥皂分為α、β、ω、δ四種晶型,這四種晶型可以由X射線來鑒別。肥皂的晶格在一定條件下形成,也可以隨著條件的改變而相互轉(zhuǎn)換。如將β相皂放在一密閉容器中加熱到88℃,再緩慢冷卻至室溫,就可轉(zhuǎn)變?yōu)棣叵嘣怼7试淼木Ц癯伺c溫度有關(guān),還與其中所含的水分及機械加工有關(guān)。如果要生產(chǎn)透明皂,就應(yīng)該在生產(chǎn)過程中為透明的β3.4.2洗衣粉與無磷洗衣粉在洗衣粉產(chǎn)品中,自1989年日本出現(xiàn)了濃縮粉[16]以來,10多年很多國家把比例小的告他噴霧洗衣粉生產(chǎn)轉(zhuǎn)向用無塔成型技術(shù)生產(chǎn)濃縮、超濃縮洗衣粉,以有利于節(jié)約能源,降低原料材料能耗和提高產(chǎn)能。濃縮化是當(dāng)今洗滌劑研究和市場開發(fā)的重要趨勢,使洗衣粉的表觀密度為0.6~0.9g·mL-1,國外已研制出更高濃縮化的片狀洗滌劑,其表觀密度達到1~1.3g·mL-1。濃縮產(chǎn)品的優(yōu)點是有效物質(zhì)含量高、去污力強、可降低運輸成本、節(jié)省包裝材料及倉儲空間。中國濃縮洗衣粉產(chǎn)品僅占產(chǎn)品總量的7%,由于法規(guī)、技術(shù)、設(shè)備、價格因素等原因,中國的濃縮洗衣粉有待進一步開發(fā)。相信認(rèn)識到濃縮洗衣粉的優(yōu)點之后,會使越來越多的消費者接受。近年來,由于對環(huán)境問題的日益重視,無磷化成為合成洗滌劑研究和開發(fā)的一個主要方向,使低磷、無磷洗衣粉得到較快的發(fā)展。世界上的洗衣粉含磷的和無磷的大致各占50%,積極倡導(dǎo)非磷助劑的使用,既符合國際洗滌劑工業(yè)的發(fā)展趨勢,又能促進我國合成洗滌劑行業(yè)的發(fā)展。粉狀洗滌劑(如洗衣粉)的生產(chǎn)目前主要采用噴霧干燥法。其優(yōu)點是干燥過程迅速,保持物料的性質(zhì),具有規(guī)定的相對密度,外形一致,工藝連續(xù)化,設(shè)備的單位生產(chǎn)能力高。噴霧干燥法[17]是先將活性物質(zhì)單體和助劑調(diào)制成一定粘度的料漿,用高壓泵和噴射器噴成細小的霧狀液滴,與200-500攝氏度的熱風(fēng)接觸后,霧狀的液滴在短時間內(nèi)迅速成為干燥顆粒。按照料漿的霧狀液滴與熱風(fēng)接觸的方式,又分為順流式和逆流式兩種方法。生產(chǎn)工藝流程:氣流式噴霧干燥法的實際生產(chǎn)過程主要分為料漿的制備、噴霧干燥和成品包裝等工序。4.發(fā)展趨勢4.1化妝品的發(fā)展趨勢(1)新型抗衰老機能化妝品當(dāng)前人口日趨老齡化,延緩衰老、追求年輕的外表日益成為中老年人的最大心愿,因此抗衰老化妝品必將有廣闊的發(fā)展空間。通過對皮膚生理、皮膚老化機理的研究,已研制出多種可加速皮膚細胞新陳代謝的抗衰老化妝品。雖然人體的老化是必然規(guī)律,但高科技抗衰老化妝品和健康食品、健美運動合理配合,可大大延緩衰老。最近,利用生物技術(shù)后獲得的表皮增長因子、脫氧核糖核酸等引入化妝品中,可增強其抗衰老功效。α-羥基酸可加速陳舊細胞的脫落,促進表面細胞的更新,從而有利于消除皮膚皺紋、消退色素和老年斑,是皮膚白嫩、柔軟和富有彈性,是一種理想的抗衰老劑,用其開發(fā)的系列功能性抗衰老化妝品正形成新的熱點。(2)天然功能性化妝品對我國化妝品行業(yè)而言,加快利用我國豐富的中草藥資源和中醫(yī)學(xué)說,開發(fā)具有中國特色的天然功能性化妝品正成為新的發(fā)展方向。如北京日化研究所從中草藥中提取的9101、9102抗衰老劑,經(jīng)驗證,其效果優(yōu)于正在歐美流行的α-羥基酸,體現(xiàn)出良好的中國特色。目前防曬劑、彩妝及染發(fā)化妝品中的色素和染料大都對皮膚有刺激,且有不安全因素,如染發(fā)劑之中的對苯二胺和鉛鹽的取代,是國內(nèi)外化妝品界長期探索的難題。若借助高新技術(shù),利用我國天然資源優(yōu)勢,開發(fā)天然防曬劑(如蘆薈提取液)、天然色素及天然染料,必將增強行業(yè)發(fā)展后勁和競爭實力。防曬化妝品將得到進一步的發(fā)展。除護膚品外美發(fā)和彩妝品也增強了防曬的功能,如防曬摩絲、防曬底粉、防曬口紅等。(3)生理性美白化妝品影響皮膚美白的主要因素是各種類型的色素沉積,化妝品的重要功能之一是促進皮膚白嫩。目前人們已對皮膚美白的觀念發(fā)生了根本性的變化,已從20世紀(jì)70年代的借粉質(zhì)遮蓋的物理性美白向黑色素還原的生理性美白轉(zhuǎn)變。利用生物制劑如曲酸、熊果苷、胎盤、瓜果萃取液等,以及中草藥中的烏梅、橘皮、蔓荊子、夏枯草等,開發(fā)能抑制絡(luò)氨酸酶活性、阻止黑色素形成的生理性美白化妝品。洗滌用化學(xué)品的發(fā)展趨勢隨著環(huán)境保護意識和回歸自然意識的提高,洗滌用化學(xué)品即將向濃縮化、無磷化、安全化、溫和化、低溫化、加酶化方向發(fā)展。(1)溫和型多功能表面活性劑近年來,已開發(fā)出一批烷基多苷、窄餾分醇乙氧基化合物、甲酯磺酸鹽、AOS等新型表面活性劑。另外,ED3A(2)新型復(fù)合酶制劑及含復(fù)合酶洗滌劑酶是活細胞產(chǎn)生的生物催化劑,對特定污垢具有優(yōu)良的去污力。生物工程日新月異,開發(fā)出許多高科技酶制劑,為拓寬酶制劑的應(yīng)用領(lǐng)域創(chuàng)造了條件。目前,國外除液體漂白劑外,幾乎各類洗滌劑均已開始加酶。如濃縮洗衣粉中加入堿性纖維素酶和高科技脂肪酶;淀粉酶和蛋白酶已

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