不同表面活性剂在喷雾洗洁精配方中的去油效果探讨

不同表面活性剂在喷雾洗洁精配方中的去油效果探讨

随着人们生活水平的提高，对洗涤产品的性能要求也在不断提高。本文通过实验研究了不同表面活性剂在喷雾洗洁精配方中的去油效果，为开发高效去油的洗洁精产品提供了参考。

1 前言

目前，洗洁精行业出现了高度同质化，洗洁精产品大同小异，缺乏创新，阻碍了洗洁精行业的发展。作为常见的洗涤产品，洗洁精的发展应以消费者的要求为导向，在产品上进行创新。经济的发展促使了人们文化水平的提高，使得人们对生活质量有了更高的要求。并且，消费者对洗洁精产品也有了更高的要求，洗洁精产品需具备高效去污去油、温和、使用便利等特点。因此，开发便利的使用方式、寻找适用的表面活性剂以及研究高效去油的配方具有必要性。

众所周知，十二烷基苯磺酸钠（LAS）是洗涤剂常用的表面活性剂，具有较好的油污去除能力，价格便宜，在洗涤剂配方中用量大，但是十二烷基苯碳链是石油化工来源，相比其他表面活性剂在绿色环保性上还是不够好，而且该原料色泽深，往往会影响产品的外观。含LAS表面活性剂的配方体系是比较传统的。

脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）是常见的用于洗涤剂配方开发的阴离子表面活性剂，是非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）经硫酸化剂硫酸化、再经碱性中和剂中和制得的改性产品。其分子结构中同时含有烷氧基的非离子亲水基团和硫酸酯基的阴离子亲水基团，具有两类表面活性剂的优点，AES显现出较好的起泡能力、乳化能力和去污能力。仲烷基磺酸钠（SAS60）是阴离子表面活性剂，在强碱、高温条件下具有极强渗透力，兼具乳化、脱油、洗涤功能。与阴离子、非离子表面活性剂配伍性好，可显著提高效果。脂肪酸甲酯磺酸钠（MES）是一款高效的阴离子表面活性剂，具有良好的水溶性，在高硬度的环境下也有较好的清洁能力。羟乙基月桂二甲基氯化铵（HY）是一款特殊的阳离子表面活性剂，与阴离子、非离子表面活性剂在一定配比下可改变原有体系胶束结构，降低配方表面张力，提高产品多种性能。AEO-9是脂肪醇聚氧乙烯醚（C12-14碳链结构），具有优良的润湿、乳化、去污洗涤性，能与各种阴离子、阳离子、非离子表面活性剂以及其他助剂组合使用，从而获得协同效应和高性能产品。C12-14仲醇醚（仲醇1209）为仲醇聚氧乙烯醚，能溶于水和多种有机溶剂，具有优良的润湿、乳化、去污性，能与各种阴离子、阳离子、非离子表面活性剂以及其他助剂组合使用，从而获得协同效应和高性能产品。C12-14脂肪醇聚乙氧基聚丙氧基化物（EP2454）是脂肪醇EO-PO嵌段聚醚，具有极好的润湿性、分散特性，其耐硬水能力和抗酸碱能力也比较优异，在低泡的同时具有极佳的表面活性和洗涤能力。

本研究是不采用LAS表面活性剂，以AES、烷基糖苷（APG）、椰油酰胺丙基甜菜碱（CAB）作为主要的表面活性剂，开辟另一种新型特殊的配方体系。选取不同类型的表面活性剂进行复配，包括阴离子、阳离子和非离子等表面活性剂，探讨不同类型的表面活性剂对配方的理化性质、去油效果的影响，为喷雾型餐具洗涤剂增强去油效果研究提供参考。

2 实验

2.1 材料和仪器

2.1.1 材料

AES，购自浙江赞宇科技股份有限公司；APG，购自上海发凯化工有限公司；CAB，购自广州天赐高新材料股份有限公司；SAS，购自广州化学试剂厂；MES、AEO-9，购自马石油；HY阳离子表面活性剂、EP2454非离子表面活性剂，购自科莱恩；仲醇1209，购自江苏赛科化学有限公司；柠檬酸、柠檬酸钠，购自广州化学试剂厂。

2.1.2 仪器

罗氏泡沫仪/恒温水浴锅，厂家为上海隆拓仪器实验设备有限公司，型号为SYG-512；数显搅拌器，厂家为IKA，型号为RW20；电子秤，厂家为力辰科技有限公司，型号为YP3001B；pH计，厂家为梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司，型号为FE-28S；数字旋转黏度计，厂家为上海方瑞仪器有限公司,型号为NDJ-8S。

2.2 实验方法

2.2.1 洗洁精喷雾配方设计及小样配制

每个配方的活性物含量大约为10%，以AES、APG、CAB等作为主要的表面活性剂，各表面活性剂按一定比例添加配制成总活性物浓度为10%的溶液，用于复配的表面活性剂包括阴离子表面活性剂SAS60、MES，阳离子表面活性剂HY，以及非离子表面活性剂AEO-9、仲醇1209、EP2454（表1）。

表1 用于复配的表面活性剂

2.2.2 pH值测定

样品放置在不同温度下储存4周后，采用pH计测定样品原液的pH值。

2.2.3 黏度测定

把样品放置在恒温水浴锅中恒温至25 ℃，估计待测样品的黏度范围，选择合适的转子。把转子连接到螺杆，调节升降台使转子浸入被测液体中，直到转子液面标志和待测样品液面持平。调节黏度计的面板，选择适合的转速，测量黏度值。

2.2.4 罗氏泡沫测定

按照GB/T 13173—2021标准方法中罗氏泡沫法，采用硬水150 mg/kg，测试样品的发泡力，对比样品初始泡沫量、5 min泡沫量和10 min泡沫量。

2.2.5 去污性能测定

2.2.5.1 国标去污力测定

按照GB/T 9985—2022附录A.2中泡沫位法，在盘子上均匀涂抹一定量的人工合成的污垢，晾干后，把盘子放在一定浓度下的表面活性剂溶液中进行洗涤。洗涤的终点为溶液的表面泡沫层消失为一半为止，去污力的大小即用所洗盘子的个数来表示。

2.2.5.2 去油率测定

人工油污按照火锅油和植物油1︰1配制，实验前将玻璃片洗净，晾干后称重，其重量记为M0；滴入0.20 g的人工油污，并将油污均匀的铺在玻璃片上，记总重量为M1；将玻璃片放置在0 ℃下1 h，加速老化，随后取出恢复室温；往50 ml固定体积塑料管中加入30 ml的待测样品，放入玻璃片，静置5 min后取出，立即用500 ml 250 ppm硬水漂洗，晾干后称重，记为M2。去油率计算公式见公式1。

3 结果与讨论

3.1 pH值、黏度测试结果

样品放置4周后，对样品pH值和黏度进行测定，对比4周前后的pH值和黏度的变化。样品的pH值和黏度变化如表2所示。由表2可得，弱酸性的样品均无明显变化，所有样品的黏度均为＜100 mPa·s，且放置4周后无变化。

表2 样品原始pH值与常温放置4周后变化

3.2 泡沫性能测试结果

洗洁精在使用过程中会产生丰富的泡沫，泡沫的性能，如泡沫的大小、泡沫产生量等都会直接影响消费者对该洗洁精的评价。本实验通过GB/T 13173—2021标准方法中罗氏泡沫法测定了6个配方的发泡力，结果显示6个配方的泡沫高度均＞120 cm，均属于高泡型配方。在0 min时，A配方样品的泡沫高度明显高于其他，从10 min的泡沫高度结果来看，所有配方的泡沫都没明显消除，较为稳定，其中F配方样品泡沫比其他样品相对低一些（图1）。

图1 配方泡沫测试结果对比

3.3 去污性能测试结果

目前，越来越多的研究趋向于表面活性剂复配体系，适当的复配可以有效提高配方的性能。在本研究中，采用了不同类型的表面活性剂进行了复配研究。

去污力是衡量洗洁精质量的重要标准。通过国标GB 9985—2022的泡沫位法，测定了各个配方的去污力。由图2可知，C配方样品去污力最强，其洗盘数为3个，F配方样品的去污力最弱，洗盘数仅有1.5个，而其他配方的去污力相当，洗盘数均为2.5个。洗盘数结果显示，F配方样品效果最差，是由于EP2454的亲水基团（聚氧乙烯基）和亲油基团（聚氧丙烯基）交错混合排列，在空间上相互阻碍，导致了液膜之间空隙的形成，减弱了液膜的强度，最终所形成的泡沫膜壁更容易破裂，从而具有低泡特性，而国标GB 9985—2022泡沫位法不适用于低泡餐具洗涤剂，所以去污力测试的实验结果显示F配方样品的去污力较弱。

图2 国标去污力测试结果对比

采用国标GB 9985—2022的泡沫位法测定去污力时，需要将洗洁精稀释至规定的浓度再进行试验，而本研究中的配方应用的产品是喷雾型洗洁精，作用效果一般是通过原液来体现。因此，本研究采用了一种新的评价方法来测定样品的去油率。经试验，由图3可知，C配方样品表现出优秀的去油能力，相当其他样品去油率的2倍，而其他配方的去油率相当。

图3 去油率结果对比

一般液体污垢的去除过程主要是液体油污以铺展的油膜存在于基质表面，在洗涤剂优先润湿的作用下，逐渐卷缩成为油珠，经乳化最后被冲洗以至离开表面。

C配方样品，HY是特殊阳离子表面活性剂，能够很好的与阴离子表面活性剂兼容，协同增效，更容易与阴离子表面活性剂形成临界胶束，CMC更低，能够明显提高表面活性效能。过去，阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的复配被认为是不恰当的，从理论上看，一般认为阴离子和阳离子会在溶液中直接相互作用，从而产生负效应，降低表面活性剂的性能。然而，据研究发现，阴-阳离子表面活性剂复配具有增效效应，可以降低表面张力和CMC，CMC越小，形成胶团所需浓度就越低，去污所需浓度也越低，洗涤性能越好。因此，本研究中的C配方样品作为阴-阳离子表面活性剂复配体系体现出了优秀的去油能力。

4 结论

本研究通过探讨阴离子表面活性剂SAS60、MES，阳离子表面活性剂HY，以及非离子表面活性剂AEO-9、仲醇1209、EP2454在喷雾洗洁精复配配方中的去油效果，发现阳离子表面活性剂HY能明显提高配方去油效果，并且泡沫丰富，各项指标稳定，无异常。本研究丰富了喷雾类型洗洁精配方的基础研究，进一步拓宽了阴-阳离子表面活性剂复配体系，为开发去油洗洁精喷雾配方的应用研究提供参考。