新型梳形聚醚在液体洗涤剂中的应用研究

麦景璋,蔡志浩,张湘妮,户献雷

(广州天赐高新材料股份有限公司, 广东 广州 510760)

摘 要: 研究了新型梳形聚醚在液体洗涤剂中的应用性能,探讨了新型梳形聚醚和传统氯化钠增稠剂的不同增稠机理。实验结果表明,新型梳形聚醚在不削弱去污力的同时具备高效的增稠能力,尤其在含难增稠表面活性剂的体系中具有明显优势。

关键词: 液体洗涤剂;梳形聚醚;增稠

产品黏度是液体洗涤剂的一项重要指标 [1] ,黏度过高不便于使用,黏度过低影响直观感受。目前液体洗涤剂一般以氯化钠为增稠剂,但其对非离子或两性离子表面活性剂体系不起增稠作用 [2] ,同时氯化钠增稠能力有限,进一步增大其加入量体系黏度反而下降 [2] ,还会伴有盐析等现象。

新型梳形聚醚是以脂肪醇聚氧乙烯醚和丙烯酸等为原料制备的高分子表面活性剂,脂肪醇聚氧乙烯醚接枝在聚丙烯酸主链上形成梳形结构(图1)。梳形聚醚不仅具有表面活性,赋予产品一定的去污力,还具有聚丙烯酸优良的增稠性能,且与常用表面活性剂配伍性良好。笔者以梳形聚醚与其他常用表面活性剂复配制备液体洗涤剂,对其黏度、去污力等性能进行了研究。

图1 梳形聚醚分子结构
Fig.1 Molecular structure of comb-like polyether

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

梳形聚醚(Thixome S-9, w >97%,以下简称S-9)、十二烷基二甲基甜菜碱(CAB-35),广州天赐高新材料股份有限公司;十二烷基苯磺酸(LAS, w =96%)、脂肪醇(C 12-15 )聚氧乙烯醚硫酸盐(AES, w =70%)、 α -烯基(C 14-16 )磺酸钠(AOS, w =35%),浙江赞宇;脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9),扬子石化-巴斯夫;椰子油酸皂液( w =30%),益海嘉里;氢氧化钠、氯化钠、柠檬酸,分析纯,广州试剂厂。

NDJ-1旋转黏度计(上海精密仪器仪表有限公司)、RHLQ Ш型立式去污测定机(中国日用化学工业研究院)。

1.2 实验方法

1.2.1 液体洗涤剂的制备

按配方表中物料的先后顺序投料,待表面活性剂完全溶解后,将体系pH调节为7.5~8.5,再加入氯化钠,搅拌均匀即可。

1.2.2 黏度测定

按照《GB/T 5561 表面活性剂 用旋转式黏度计测定黏度和流动性质的方法》测定样品黏度。

1.2.3 去污力测试

样品的去污比值(P)按照《GB/T 13174 衣料用洗涤剂去污力及抗污渍再沉积能力的测定》进行测定,测试溶液质量分数为0.2%。

2 结果与讨论

2.1 梳形聚醚的分散及中和

在25 ℃下称取200.0 g去离子水置于500 mL烧杯中,加入10.0 g样品搅拌并设置搅拌速率为500 r/m。搅拌过程中观察样品状况,完全分散或溶解均匀,无凝胶残余视为分散完毕,记录分散所需时间。分散后的S-9分散液,加入0.40 g 18% NaOH溶液中和,搅拌均匀即可。

S-9具有高度支化的分子结构,倾点低至10 ℃左右,能在水中快速分散为乳白色悬浊液。由表1可知,S-9比AEO-9更易于分散,加碱中和后即得透明、高黏度溶液。S-9的易分散特性有助于提高生产效率和降低成本。

表1 S-9和AEO-9分散性能对比
Tab.1 Comparison of dispersing performance between S-9 and AEO-9

2.2 在难增稠体系中的应用

如何提高含AOS配方黏度一直是行业难题,使用6501(椰子油脂肪酸二乙醇酰胺)效果也不显著 [3] ;使用十二烷基苯磺酸、无机盐与AEO-9复配,体系黏度只能达到200 mPa•s [4] 左右,因为对于非离子表面活性剂,NaCl主要起到盐析作用 [5] ;皂基(脂肪酸)体系也存在增稠难的问题。笔者考查了S-9对AOS体系、AEO-9体系、皂基体系黏度的影响,具体实验如下。

表2 AOS体系液体洗涤剂配方及实验结果
Tab.2 Formula and test results of liquid detergent containing AOS

续表

按表2配方,只改变氯化钠用量配制两组洗涤剂,测定其黏度,得图2黏度变化曲线。在不含S-9的空白对照组中,氯化钠用量在1.5%时趋向增稠极限,氯化钠用量2.0%时黏度为1 800 mPa•s;#1配方含1% S-9,只需加入少量氯化钠,体系黏度即大幅提高,氯化钠用量0.75%时黏度达4 200 mPa•s。从两组洗涤剂中各选取一个黏度相近的样品进行去污力测试,结果如表2所示,S-9的加入对洗涤剂的去污力没有不良影响。因此,该配方具有成本低、黏度高和去污力强的优点。

图2 不同NaCl用量下AOS体系液体洗涤剂的黏度变化
Fig.2 Effect of NaCl on the viscosity of liquid detergent containing AOS

按表3配方,只改变氯化钠用量配制两组洗涤剂,测定其黏度,得图3黏度变化曲线。可见氯化钠对该空白配方基本不起增稠作用;把3% AEO-9替换为S-9,氯化钠加入量在1.5%以内即可达到理想的洗涤剂黏度。两组洗涤剂中各选取一个样品进行去污力测试,结果如表3所示。由于S-9具有脂肪醇聚氧乙烯醚侧链,因而具有部分非离子表面活性剂的特性,它的加入能保持配方的蛋白和皮脂去污力。所以S-9适合用于衣领净、儿童织物护理、手洗织物护理、内衣护理等不添加十二烷基苯磺酸钠的配方。

表3 AEO-9体系液体洗涤剂配方及实验结果
Tab.3 Formula and test results of liquid detergent containing AEO-9

图3 不同NaCl用量下AEO-9体系液体洗涤剂的黏度变化
Fig.3 Effect of NaCl on the viscosity of liquid detergent containing AEO-9

按表4配方,只改变氯化钠用量配制两组洗涤剂,测定其黏度,得图4黏度变化曲线。在只用氯化钠增稠的空白对照组中,虽然氯化钠用量在1.0%时才趋向增稠极限,但是当氯化钠用量在0.5%时,黏度只有260 mPa•s,体系已经变浑浊,出现盐析现象,故表4中选取氯化钠用量在0.25%的样品进行去污力测试;#3组加入1% S-9,在实验的氯化钠用量范围内均没有出现盐析现象,黏度能达到460 mPa•s。此配方采用了目前比较流行的椰子油酸皂基体系,不仅可以提高配方的漂洗性能,还可以宣称天然、绿色。

表4 脂肪酸(皂液)和AOS、AEO-9体系液体洗涤剂配方及实验结果
Tab.4 Fo rmula and test results of liquid detergent containing soap lye,AOS and AEO-9

图4 不同NaCl用量下脂肪酸(皂液)和AOS、AEO-9体系液体洗涤剂的黏度变化
Fig.4 Ef fect of NaCl on the viscosity of liquid detergent containing soap lye, AOS and AEO-9

S-9的聚合物分子具有梳型的支链结构,其支链末端是疏水基团。在上述的难增稠体系中,少量的氯化钠能促使表面活性剂分子形成胶束,梳型聚醚的支链能参与胶束的形成,其末端的疏水基团能嵌入胶束内部。一个梳型聚醚分子能与多个胶束相互作用,从而形成庞大的物理交联结构。这种庞大的交联结构具有很大的运动阻力,能极大地提高体系的黏度,因此在配方中S-9能与少量氯化钠起到极佳的协同增稠效果。

3 结论

得益于特殊的分子结构,梳形聚醚在保留脂肪醇聚氧乙烯醚高效去污能力的同时,还具备良好的配方增稠性能。尤其在一些难增稠体系中,利用氯化钠与梳型聚醚的协同增稠作用,能实现其他增稠剂无法达到的高黏度。如在AOS、AEO-9、皂液体系中,氯化钠只能实现较低的产品黏度;而S-9在添加量1%~3%和少量氯化钠复配时即可实现合适的高黏度,能给消费者带来产品浓度高、质量好的直观印象,提升产品竞争力。目前,梳形聚醚的相关产品才刚刚推出市场,相信随着相关理论和应用研究的不断深入,梳形聚醚能促进液体洗涤剂产品的更新换代,推动相关产业的蓬勃发展。

参考文献:

[1]田芸芸,周艳,黄强,等.淀粉基表面活性剂-LAS液体洗涤剂复配体系黏度的研究[J].日用化学品科学,2011,34(6):27-29.

[2]周传检,黄柳云,李秋芳,等.常用表面活性剂的性能分析比较[J].中国洗涤用品工业,2013(12):77-79.

[3]魏焕曹,陈鉴田,张宏格.快洁素68对AOS的增稠作用[J].日用化学品科学,2005,28(9):47-48.

[4]杨桂明,于兹东.脂肪醇聚氧乙烯醚-9水溶液增稠探讨[J].青岛大学医学院学报,2004,40(3):271-272.

[5]肖进新,赵振国.表面活性剂应用原理[M].北京:化学工业出版社,2015:279-281.

Study on novel comb-like polyether applied for formulation of liquid detergent

MAI Jing-zhang, CAI Zhi-hao, ZHANG Xiang-ni, HU Xian-lei
(Guangzhou Tinci Materials Technology Co., Ltd., Guangzhou,Guangdong 510760, China)

Abstract: The application performance of a novel comb-like polyether in liquid detergents was evaluated.The thickening mechanism of this novel comb-like polyether different from the conventional thickening agent (i.e.NaCl) was also discussed.The results indicate that the comb-like polyether is highly powerful in thickening without any reduction of detergency, which is especially advantageous for the surfactant systems that are difficult to be thickened.

Key words: liquid detergent; comb-like polyether; thickening

作者简介: 麦景璋(1986-),男,广东人,工程师,硕士。

收稿日期: 2018-02-13

DOI: 10.13222/j.cnki.dc.2018.09.006

文章编号: 1006-7264(2018)09-0022-04

文献标识码: A

中图分类号: TQ649

(本文编辑 张 静)