Lutensol? XL80在洗衣凝珠配方中的應用研究

施文潮 童 燕

（揚子石化-巴斯夫有限責任公司，江蘇南京，210048）

洗衣凝珠（以下簡稱凝珠），亦稱為洗衣珠，專為機洗設計，使用簡單、方便、不臟手，性質溫和不傷衣服，洗后衣物氣味芬芳，質地柔軟，其特有的低泡濃縮鎖色配方，更易漂洗，具有投放方便、定量分裝、多效合一和外型時尚等特點，日益受到年輕消費者的青睞[1-3]。

洗衣凝珠2013年起源于歐美國家，據資料顯示，截至2017年年底，全球凝珠市場銷售額達到了31億美元。在歐美發達國家的份額占比已超過10%。而同一時期，凝珠在中國衣物洗滌產品中的市場份額卻不足1%，但伴隨著消費者對于日化產品在濃縮化、綠色化、個性化等方面需求的提升，其未來在中國消費市場的發展空間將十分巨大，近年來國內許多廠家也看好這一趨勢，紛紛推出了自己的凝珠產品[4]。

由于洗衣凝珠是低水配方，活性物含量在45%以上，常用的陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉（LAS）在配方中的溶解度有限，常溫下LAS在低水配方下渾濁，久置分層。常用的陰離子表面活性劑AES水含量達到30%，由于凝珠是用水溶性聚乙烯醇膜包裝的，要求配方中的水含量一般小于5%，為保證凝珠在儲存期間包裝膜完好，配方中AES的加入量受到了限制。常用的天然直鏈脂肪醇乙氧基化物，凝膠傾向嚴重，在常溫下溶解速度慢，不能滿足凝珠遇水即溶的要求。試驗顯示，XL80與陰離子表面活性劑AES復配能有效提高其在水中的溶解速度，XL80與脂肪醇乙氧基化物復配也能有效抑制其凝膠傾向，提高在水中的溶解速度，能滿足凝珠遇水即溶的要求。而且XL80初始泡沫更低，泡沫不穩定，易漂洗，XL80凝結溫度低，低溫不易凝結，使用方便，具有節能的作用。

本文將從XL80的基本屬性、分散溶解性能、基礎配方穩定性、去污力、綠色環保5個方面介紹XL80在凝珠配方中的優勢。

1 基本屬性

XL80是一種非離子表面活性劑，是基于C10-古伯特醇的烷氧基化物，XL80具有中等碳鏈長度，中等環氧乙烷加成數，HLB值約為13，具有極佳的表面活性、潤濕滲透性和乳化力，非常適合于洗滌劑配方。其自身不電離，與其他非離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、洗滌助劑及功能性助劑都具有良好的配伍性能，XL80中未反應的原料醇含量極低，沒有異味，便于香精的選擇。其基本性能參數如表1。

表1 XL80的基本性能參數

2 分散溶解性能

由于包裝凝珠用水溶性聚乙烯醇膜，對配方中的水含量要求一般不大于5%，同時要求當洗衣凝珠置于洗衣機后，遇水即溶，內容物能快速分散溶解，盡快起效，沒有殘留，配方的分散溶解性能是首先需要考慮的問題。

首先我們篩選了適用于洗滌劑的非離子表面活性劑，根據脂肪醇的結構分為A類、B類、C類以及本文重點介紹的XL80，共4類，評估其純物質在冷水中的分散溶解性能（評估方法：常溫下，在100mL具塞量筒中加入100mL脫鹽水，再加入1g樣品，上下翻轉5次，觀察樣品的分散溶解性能）。實驗發現，XL80具有最佳的分散溶解性能，見表2。

表2 常溫下單一表面活性劑在水中的分散溶解性能

由于洗衣液配方中通常含有幾種表面活性劑，實驗將不同的異構醇醚與A類表面活性劑復配，發現XL80對A類表面活性劑的凝膠傾向有最佳的抑制作用，能大大提高A類表面活性劑在冷水中的溶解速度（表3）。

表3 常溫下不同類別異構醇醚與A類表面活性劑的混合物在水中的分散溶解性能

從表3可以看出，XL80對A類表面活性劑的凝膠有最佳的抑制作用，分散溶解速度提高最快。

實驗選擇了XL80和A類表面活性劑的組合，并引入了兩種常用的陰離子表面活性劑和一種溶劑來作為填充物，形成基礎配方，評估其在冷水中的分散溶解性能。

兩個基礎配方都能滿足遇水即溶的要求，在此基礎上評估這兩個基礎配方的外觀和高低溫穩定性。

3 基礎配方穩定性的評估

在室溫下新配制的基礎配方BF1為渾濁液體，基礎配方BF2是透明液體，見圖1a。在室溫下放置24h后，基礎配方BF1出現分層，基礎配方BF2保持透明液體，見圖1b。在40℃放置168h并冷卻到室溫，基礎配方BF1出現分層，基礎配方BF2為澄清液體，見圖1c。在0℃放置24h后恢復至室溫，基礎配方BF1渾濁，久置分層，基礎配方BF2恢復為澄清液體，見圖1d。

圖1 基礎配方的穩定性（左邊試管為基礎配方BF1，右邊試管為基礎配方BF2）

由于基礎配方BF2在冷水中具有極好的分散溶解性能，在常溫下具有透明的外觀和良好的高低溫穩定性等因素，最終形成的基礎配方為：15%AES，30%A類表面活性劑，15%XL80，40%溶劑。

4 去污力的測定

去污力是洗衣用品最基本的功能，由于基礎配方中缺少功能性助劑，如：洗滌助劑、抗再沉積劑、螯合劑、活性酶等，和市面上的洗滌劑沒有可比性，而是借用原料的去污力來比較，以在洗衣產品中廣泛使用的A類表面活性劑為參照。

去污力按照《GB/T 13174-2008衣料用洗滌劑去污力及循環洗滌性能的測定》規定的條件進行測定，結果見圖2和圖3。

實驗結果表明，無論是單純的XL80，還是將XL80和陰離子表面活性劑復配使用，對JB01、JB02和JB03都具有相同的去污力。

表4 常溫下基礎配方在水中的分散溶解性能

5 綠色環保

XL80除了具有良好的配伍性能，能提高配方在水中的分散溶解性能外，在綠色環保方面也同樣具有性能優勢。

圖2 單純XL80的去污力

圖3 XL80和陰離子表面活性劑復配物的去污力

5.1 節能——低溫下流動性好

脂肪醇聚氧乙烯醚作為重要的一類非離子表面活性劑，越來越多地應用于各類洗滌劑中，比如業內熟知的天然醇聚氧乙烯醚，凝結溫度為20℃左右（Congealing point ISO 2207），在冬季或溫度較低的環境中容易凝結，給操作和使用帶來不便，儲罐溫度需要保持在40～50℃，而XL80由于其特殊的化學結構，凝結溫度為10℃，儲罐溫度保持在30℃即可，可以減少能源的使用（表5）。

表5 不同溫度下XL80的黏度值

5.2 減排——COD排放和水排放

5.2.1 COD排放

同樣質量分數0.05%的A類表面活性劑和XL80的水溶液具有不同的COD，測試結果顯示，相同質量分數的XL80的COD比A類表面活性劑低10%左右，使用XL80可以減少COD的排放（表6）。

表6 質量分數0.05%的A類表面活性劑和XL80的水溶液的COD

5.2.2 水排放

圖4 XL80和陰離子表面活性劑復配物的去污力

圖5 XL80和陰離子表面活性劑復配物的去污力

由于XL80具有初始泡沫低和泡沫穩定性差的特點，用XL80代替A類表面活性劑，可以將漂洗次數由3次減少到2次，起到省水、省電、省時的目的（圖4，圖5）。

5.3 環境友好——水生物毒性低及易生物降解

相對于A類表面活性劑，XL80對水生脊椎動物斑馬魚和水生無脊椎動物大水蚤的毒性都低，XL80易生物降解（表7）。

表7 A類表面活性劑和XL80的水生毒性和生物降解性比較

6 結論

XL80憑借其獨特的化學結構和化學性質，不僅具有卓越的潤濕滲透性和去污力，能滿足洗滌力的要求，而且能有效提高AES和AEO9在水中的分散溶解性能，滿足洗衣凝珠遇水即溶的要求，同時無凝膠相，配伍性好，并且具有低的水生毒性及可生物降解，綠色環保。從各方面綜合性能考量，XL80是洗衣凝珠配方的理想選擇。