植物油酸在皂粉中的應(yīng)用性能研究

陳海蘭 王澤云

（山西焦煤運(yùn)城鹽化集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西運(yùn)城，044000）

皂粉作為洗衣粉中的新型品種，因其原料選用可再生資源表面活性劑，對(duì)皮膚的刺激性低，天然綠色環(huán)保；洗滌性能結(jié)合洗衣粉易溶解、洗衣皂泡沫低的優(yōu)點(diǎn)，符合綠色環(huán)保節(jié)能的趨勢(shì)，洗滌后令織物保持蓬松柔軟，深受消費(fèi)者的青睞。

市面上銷售的皂粉中大多采用的皂基原料是混合飽和脂肪酸，混合飽和脂肪酸融點(diǎn)在45℃以上，對(duì)生產(chǎn)和儲(chǔ)存設(shè)備要求較高，保溫能耗較大，且生產(chǎn)的皂粉溶解性較差。植物油酸是天然的不飽和脂肪酸中存在最廣泛的一種，分子結(jié)構(gòu)中含有一個(gè)碳碳雙鍵，無色或淺黃色油狀液體，低溫狀態(tài)流動(dòng)性好。油酸的堿金屬鹽溶于水，是肥皂的主要成分之一，在水中的溶解度及起泡力好，耐硬水性、去污力非常好。

針對(duì)混合脂肪酸在皂粉應(yīng)用中的確定，本研究選擇植物油酸為新的皂基原料，系統(tǒng)研究了其在皂粉體系中的應(yīng)用性能，為消費(fèi)者提供更加優(yōu)良的綠色洗滌產(chǎn)品。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試劑原料

磺酸，含量96%，贊宇科技集團(tuán)股份有限公司；AOS，含量35%，贊宇科技集團(tuán)股份有限公司；植物油酸，含量99%，四川西普化工有限公司（主要理化指標(biāo)見表1）；氫氧化鈉，試劑級(jí)，實(shí)驗(yàn)室；4A沸石，100%，山西中鋁；泡花堿，35%，山西華鴻化工；聚合物（SP-II），40%，誠志股份；元明粉，99%，南風(fēng)化工集團(tuán)；國標(biāo)污布（JB01、JB02、JB03）、全國表面活性劑洗滌用品標(biāo)準(zhǔn)化中心。

表1 植物油酸主要理化指標(biāo)

1.2 設(shè)備與儀器

電子天平（精確到0.001克），微波爐（家用型2000W），粉碎機(jī)，立式去污機(jī)，WSD康光白度儀，結(jié)塊度儀、流速儀、電爐等。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

皂粉配制：將陰離子表面活性劑預(yù)先混合均勻，加入液堿進(jìn)行中和，依次加入泡花堿、純堿、4A沸石等原料，進(jìn)行皂粉料漿配制，采用微波烘干的方法進(jìn)行洗衣皂粉的干燥，再將干燥后的皂粉用粉碎機(jī)粉碎，按配方要求后配加入酶及非離子表面活性劑。

灰分沉積檢測(cè)：依據(jù)《GB/T 13174-2008衣料用洗滌劑去污力及循環(huán)洗滌性能的測(cè)定》的相關(guān)條款檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)。

流動(dòng)性：將檢測(cè)的粉體放置于流速檢測(cè)儀中，記錄粉體全部流完后的時(shí)間，時(shí)間越長表示流動(dòng)性越差。

結(jié)塊度：將檢測(cè)粉體放置于結(jié)塊檢測(cè)儀中，用5kg的砝碼擠壓5min，撤去外筒，在圓柱狀的粉體上部放置一定克重的砝碼，記錄粉體自然散落時(shí)承重的砝碼重量。重量越大，表示結(jié)塊度越差。

2 結(jié)果與討論

2.1 植物油酸主要理化指標(biāo)分析

植物油酸的色澤對(duì)皂粉的產(chǎn)品白度有較大影響，一般要求油酸的色度低于20 Klett；碘值代表了油酸的不飽和度，合適的范圍在120～145，若碘值過高，說明其中的亞油酸含量高，容易導(dǎo)致皂粉產(chǎn)品儲(chǔ)存過程中產(chǎn)生異味，若碘值太低，可能含有的飽和脂肪酸組分高，影響皂粉產(chǎn)品的溶解性；皂化值的高低表示油脂中脂肪酸的碳鏈分布，合適的范圍在190～210，皂化值太高或太低，會(huì)影響皂粉產(chǎn)品的去污力。

2.2 植物油酸在皂粉配方中的應(yīng)用

2.2.1 植物油酸與陰離子表面活性劑的復(fù)配去污力協(xié)同效應(yīng)

植物皂粉采用高塔噴粉工藝，常用耐高溫陰離子表面活性劑的選擇主要包括LAS、AOS。表2研究了植物油酸與LAS、AOS 3種表面活性劑的協(xié)同效應(yīng)。

表2 不同表面活性劑與植物油酸的協(xié)同效應(yīng)

表2數(shù)據(jù)表明，總活性物及皂基含量相同的條件下，隨著AOS∶LAS比例的增加，皂粉的去污力呈升上趨勢(shì)，即植物油酸和AOS具有更好的協(xié)同作用。分析原因主要是AOS的分子中在親水基團(tuán)臨位的雙鍵或羥基的存在，使得AOS對(duì)硬水非常不敏感，提高了產(chǎn)品的Ca2+耐受能力，在硬水條件下與油酸皂產(chǎn)生了良好的協(xié)同作用，降低了鈣皂的生成，提高了產(chǎn)品的去污力。

2.2.2 非離子AEO-9加量對(duì)去污增效的作用

洗衣粉體系中非離子的加入主要是考慮陰離子-非離子表面活性劑的復(fù)配增效作用，非離子的加入可以有效降低體系的表面張力和臨界膠束濃度，使得體系具有良好的乳化、去污、凈洗等性能，尤其是在配方中對(duì)皮脂污布去污貢獻(xiàn)較大。

表3 非離子表面活性劑加量對(duì)去污協(xié)同作用

非離子表面活性劑AEO-9屬于熱敏性物質(zhì)，一般以后配工藝加入體系中。表3研究了非離子的加量對(duì)皂粉去污的增效作用。

表3數(shù)據(jù)表明，隨著后配非離子AEO-9加量的提高，去污力有所提高，但提升的幅度不大，而且后配加入量達(dá)到3%以后，非離子AEO-9與洗衣粉顆粒易形成較大顆粒，且粉體流動(dòng)性變差，考慮到成本及外觀兩方面因素，適宜加量選擇2%。

2.2.3 4A沸石加量對(duì)去污力的影響

4A沸石的離子交換是在帶有鋁離子的骨架上進(jìn)行，每一個(gè)鋁離子所帶的一個(gè)負(fù)電荷不僅可以結(jié)合鈉離子，也可以結(jié)合其他陽離子，鈣、鎂離子進(jìn)入原來鈉離子占據(jù)的大晶穴，將4A沸石分子中的鈉離子替換下來。去污力與螯合力直接相關(guān)，不同加量的4A沸石對(duì)去污力的影響如表4。

表4 4A沸石加量對(duì)去污力的影響

表4對(duì)4A沸石的影響進(jìn)行了研究。從去污數(shù)據(jù)可以看出：隨著4A沸石添加量的增加，皮脂污布上去污呈上升趨勢(shì)，碳黑污布去污力略有上升，但趨于平緩基本持平，綜合考慮4A沸石的溶解性問題，最終選擇加量為16%。

2.2.4 共聚物加量對(duì)灰分沉積的影響

皂粉相對(duì)于普通洗衣粉在洗滌過程中容易形成皂垢，沉積在織物表面。一般抗再沉積劑帶有多量的負(fù)電荷，或與織物、污垢間有較好的親和力，使得它能夠吸附在污垢粒子及織物的表面上，從而使污垢粒子與織物之間相互產(chǎn)生靜電排斥力或電位效應(yīng)，充分懸浮、分散在水溶液中而不會(huì)沉積到織物上。丙烯酸和馬來酸共聚物對(duì)于抑制積垢很有效[1]。SP-II是丙烯酸和馬來酸共聚物，共聚物SP-II加量對(duì)灰分沉積的影響見表5。

表5 共聚物SP-II加量對(duì)灰分沉積的影響

表5數(shù)據(jù)表明，隨著共聚物加量的提升，灰分沉積量逐漸變小，說明共聚物對(duì)于體系的抗再沉積作用明顯，但聚合物加量達(dá)到3%后，灰分沉積量變化較小，配方中選擇3%加量。

2.2.5 泡花堿加量對(duì)粉體結(jié)塊度和流動(dòng)性的影響

泡花堿（水玻璃）由Na2O和SiO2兩個(gè)基團(tuán)組成，SiO2基團(tuán)在噴霧干燥工藝的粉狀配方中，使物料具有可塑造性，可以使干燥后的空心顆粒粉具有松脆性，表6研究了泡化堿加量對(duì)皂粉的結(jié)塊度及流動(dòng)性的影響。

由表6可見，隨著泡花堿加量的升高，粉顆粒度強(qiáng)度呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，流動(dòng)性也相應(yīng)提高。但在實(shí)際洗滌應(yīng)用中，產(chǎn)品顆粒度越強(qiáng)，溶解性降低，洗滌手感粗糙，綜合兩方面因素，最終選擇配方中泡花堿的合適加量為7.35%。

表6 泡花堿加量對(duì)結(jié)塊度及流動(dòng)性的影響

3 結(jié)論

3.1 植物油酸作為皂粉中的新型原料，與陰離子表面活性劑AOS復(fù)配性能優(yōu)于與LAS的復(fù)配性能；非離子AEO-9對(duì)AOS和油酸鈉的復(fù)配體系去污增效作用顯著，尤其是可以提升皮脂污布的去污力。最佳組成為AOS13%，油酸鈉9%，AEO-9為2%。

3.2 皂粉中洗滌助劑加量的選擇，根據(jù)去污力、溶解性、抗污垢再沉積、粉體洗滌手感等應(yīng)用性能的對(duì)比，確定最佳添加量為：4A沸石16%、SP-II（40%）3%、泡花堿7.35%。