都賀鑫 張宇梁 譚景軒 李廣博 魯宇凡 陳智昊
摘 要:本文重點對手工皂傳統的熱制法進行了改進,并對冷制法進行了一定程度的探究。通過手工皂的設計性實驗,體驗實驗的自主性與趣味性,激發自主創造的激情,增強對化學實驗的興趣,提高創新能力和實踐能力。
關鍵詞:手工皂;粘稠
隨著社會經濟水平的逐漸提高,傳統皂類已經無法完全滿足人們日常生活的需求,手工皂應運而生。目前來看,手工皂價格居高不下,其原因除了使用高檔油品、添加貴重香料之外,還有人工成本。降低人工成本,提高制作速度和品質是值得研究的一個話題。
我們使用熱制法獲得粘稠狀皂基,并加入了色素溶液以測試其效果,具體方案如下:
實驗器材:500mL燒杯,玻璃棒,溫度計(量程0~100℃),酒精燈,三角架,石棉網,托盤天平,量筒。
實驗用品:菜籽油,氫氧化鈉固體,蒸餾水,綠色素的丙酮溶液。
實驗步驟:①稱取10g氫氧化鈉,加適量水配制成飽和溶液。②量取95mL菜籽油,加入盛有飽和NaOH溶液的燒杯中。③將燒杯置于墊有石棉網的三角架上加熱,控制溫度在80℃-90℃,用玻璃棒攪拌反應40min。④待混合液變得粘稠且顏色較深時,撤去酒精燈。自然冷卻后將皂液入模使其自然干燥。
實驗結果:獲得茶色不透明的皂液,粘稠度較大。加入綠色素的丙酮溶液,攪拌均勻后獲得綠色的半成品,放置一周后得到產品。
反思與改進:①由于原料的限制,沒能在產品中添加更多物質來測試其對手工皂性質和功能的影響。②獲得的皂液還需要長時間的晾曬才能獲得成熟的皂基,這與市場上的熱制法是一致的。
結論:①加熱到90℃之后反應速度明顯快于40℃的熱制法工藝。②可以在獲得的皂液中加入不同物質,以得到不同功能的手工皂。
一、傳統手工皂熱制法的改進
傳統手工皂一般選用植物油在40℃左右反應,時間較長。所得到的產品需要放置1個月左右才可以成形。這樣制出的手工皂,由于植物油的不飽和度較高容易腐壞變質,產生難聞氣味,不能使用。
熱制法的改進方法,主要有3個方面。
(1)換用飽和脂肪酸甘油酯或單一不飽和脂肪酸甘油酯。飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸相比,飽和脂肪酸的穩定性較佳,比較不容易氧化,這些油脂包括有椰子油、棕櫚油等。而單一不飽和脂肪酸的穩定性比多元不飽和脂肪酸更佳,因此在油脂的使用選擇上橄欖油、榛果油、茶油這類單一脂肪酸比例較高的油脂會更適合。
(2)適當提高反應溫度。適當提高反應溫度可以更快獲得皂基,再將皂基微熱融化再加工,會獲得更好的效果。為了使得反應能夠較為安全,溫度控制在80℃~90℃即可,能夠在幾十分鐘之內獲得半成品。
(3)小幅度提高NaOH的比例。根據油的不同,NaOH和油的比例也會不同,但平均來說在1:8.5的質量比。實際上,換用1:8左右的質量比能夠使得反應速度更快,且獲得皂品的pH能夠控制在弱堿性范圍內。可以加入丙酸來中和殘余NaOH,同時有很好的防腐作用,抑制霉菌的生長。
二、手工皂制作方法的改進方法探究
制作手工皂除了熱制法之外還可以使用無水乙醇冷制。冷制的優點在于免于加熱、便于操作,且能保持油品的有益成分不至于因為加熱遭到破壞,缺點則是反應速度慢,往往需要一個月左右的時間才能夠成型,而且需要使用無水乙醇,增加了成本。
冷制法的關鍵有三點:
(1)由于NaOH在無水乙醇中的溶解度有限,所以往往需要減少NaOH的用量使用料最省,但要保證NaOH和油類能夠恰好反應。一般來說,NaOH和油類的質量比為1:8.7左右,根據不同的油,比例也有不同。
(2)先配置NaOH的乙醇溶液,再加入油。這樣可以防止NaOH溶解不完或者乙醇浪費且降低溶液的濃度。油和乙醇基本可以混溶,所以不用考慮油的問題。
(3)反應體系要密閉。一般情況下手工皂可以直接成型,所以反應容器可以直接選用模具。但要注意用保鮮膜等物品使得容器密閉,否則由于乙醇的揮發,反應還未完成,混合物就基本處于干態,反應無法繼續進行。
冷制法獲得的皂基由于里面還摻有部分無水乙醇,所以需要經過1~2天的晾曬,以便獲得成型的皂基。
三、手工皂未來的發展方向
手工皂之所以能夠出類拔萃,遠勝于工廠化生產的皂類,重點在于它的精細程度和工廠化不能比擬的制作工藝。未來手工皂的發展也是要重點突出它的優勢。因此我們除了要摸索更加簡便快捷、降低成本的制皂方式,還要發現更多的配方來豐富手工皂的用途,提高手工皂的市場地位。
對于中學生,手工皂本身是一項危險性小,操作簡單的化學實驗,并且貼近生活,可以作為課外化學實驗的優良項目。同學們可以在制作手工皂的過程中培養對化學學習的興趣,提高化學素養,并收獲樂趣。
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(作者單位:湖北省十堰市東風高中)