脂肪酸在洗衣液中的應用性能研究

陳海蘭 劉心建 李夢雪

（山西焦煤運城鹽化集團有限責任公司，山西運城，044000）

脂肪酸有天然脂肪酸和合成脂肪酸兩種，天然脂肪酸主要由動植物油脂制備，合成脂肪酸則主要是以石油產品為原料經化學合成而得。脂肪酸作為三大油脂（脂肪醇、脂肪酸和脂肪胺）化學中間體之一，廣泛應用于表面活性劑、油漆、增塑劑、紡織、食品、金屬加工等領域[1]。在洗滌劑配方中應用脂肪酸（皂），可以起到去污、抑泡、柔軟織物、調節液體流變性的作用，而且迎合當今社會的綠色發展理念。近些年，脂肪酸在洗滌劑中的應用已被廣為研究[2-3]。本文對碳鏈長度在12～18的天然脂肪酸在洗衣液中的應用性能進行研究，期待能給同行提供技術參考。

1 實驗部分

1.1 原料與儀器

脂肪酸：月桂酸（十二酸，純度99%）、豆蔻酸（十四酸，純度99%）、棕櫚酸（十六酸，純度99%）、硬脂酸（十八酸，純度99%）、油酸（十八烯酸，純度85%）均為工業品。

中和劑：氫氧化鈉（純度96%）、氫氧化鉀（純度85%）、三乙醇胺（純度99%）均為化學試劑。

磺酸（純度96%）、AES（純度70%）、AEO-9，EDTA螯合劑、卡松防腐劑、香精等原料均為工業品。

標準洗衣液、標準污布（JB-01炭黑污布、JB-02蛋白污布、JB-03皮脂污布），購自全國表面活性劑洗滌用品標準化中心。

A型電熱鼓風干燥箱，北京市永光明醫療儀器有限公司；BCD-518WEC冰箱，合肥美菱股份有限公司；NDJ-79旋轉黏度計，上海昌吉地質儀器有限公司；WSD-3U熒光白度儀，北京康光光學儀器有限公司；RHLR-Ⅲ型立式去污測定機，中國日用化學工業研究院。

1.2 樣品制備

取容器，加入去離子水，攪拌情況下加入EDTA、中和劑。加入磺酸、脂肪酸充分反應，加入AES和AEO9，升溫至40～45℃。待各原料完全溶解后加入其他組分，攪拌均勻，洗衣液樣品制備完成。各原料配比見表1。

表1 實驗配方

1.3 性能檢測

1.3.1 穩定性能的測定

參照QB/T 1224—2012《衣料用液體洗滌劑》進行測定。

1.3.2 黏度性能的測定

參照GB/T 15357—2014《表面活性劑和洗滌劑旋轉黏度計測定液體產品的黏度和流動性質》進行測定。

1.3.3 去污性能的測定

參照GB/T 13174—2021《衣料用洗滌劑去污力及循環洗滌性能的測定》進行測定。

1.3.4 泡沫性能的測定

將洗衣液樣品用150 ppm硬水配制成濃度為2.5‰的水溶液，取容積為100 ml具塞量筒，量取40 ml，雙手互換各上下顛倒10次，靜置觀察，讀取泡沫高度，記錄數據變化。

2 結果與討論

2.1 穩定性能

參照QB/T 1224—2012規定，先后在(40±2)℃和(-5±2)℃條件下測試洗衣液樣品的耐熱、耐寒穩定性，不同中和劑、脂肪酸洗衣液測試結果見表2、表3。

表2 、表3的穩定性測試結果顯示：(40±2)℃下保持24 h，恢復室溫，無論氫氧化鈉、氫氧化鉀還是三乙醇胺做中和劑，添加各脂肪酸的洗衣液樣品與實驗前均無明顯變化；(-5±2)℃下保持24 h，恢復室溫，采用三種中和劑的月桂酸和油酸洗衣液樣品與實驗前無明顯變化，添加豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸的洗衣液樣品均有不同程度的白色固體物析出。說明在配方添加量相當的情況下，月桂酸和油酸較豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸與洗衣液各組分的配伍性好，短碳鏈長度和不飽和鍵有助于提高脂肪酸在洗衣液中應用的低溫穩定性；實驗條件下，同一脂肪酸不同中和劑對其在洗衣液中應用穩定性的影響沒有顯著差異。

表2 添加不同中和劑、脂肪酸洗衣液的耐熱穩定性

表3 添加不同中和劑、脂肪酸洗衣液的耐寒穩定性

2.2 黏度性能

添加不同中和劑、脂肪酸洗衣液黏度的測定結果見表4。

由表4添加月桂酸、豆蔻酸和油酸洗衣液黏度的測定結果可以看出，脂肪酸碳鏈長度越長，洗衣液黏度越高。究其原理，脂肪酸具有極性，能插入表面活性劑膠團，促進膠團形成，同時與表面活性劑分子相互作用在表面定向緊密排列，改變了表面活性劑膠束性質，碳鏈越長影響越大，增稠越明顯[4]。另外，從表4還可以看出，同一種脂肪酸，氫氧化鉀做中和劑的洗衣液黏度值比氫氧化鈉大，三乙醇胺最小。分析此現象，作為脂肪酸皂的反離子，可能是因為K+原子半徑大于Na+，脂肪酸鉀較脂肪酸鈉更容易生成棒狀或六角形膠束的緣故。三乙醇胺具有溶劑的特點，能增加表面活性劑在水中的溶解度，使其不易形成膠束，因此利用三乙醇胺做中和劑的樣品黏度往往不高。

表4 添加不同中和劑、脂肪酸洗衣液黏度的測定結果（25℃，mPa·s）

2.3 去污性能

添加不同中和劑、脂肪酸洗衣液去污性能的測試結果見圖1、圖2和圖3。

圖1 添加不同中和劑和脂肪酸洗衣液對炭黑污布的去污性能

值比污去1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0氫氧化鈉 氫氧化鉀 三乙醇胺月桂酸豆蔻酸棕櫚酸硬脂酸油酸

圖2 添加不同中和劑和脂肪酸洗衣液對蛋白污布的去污性能

圖3 添加不同中和劑和脂肪酸洗衣液對皮脂污布的去污性能

根據圖1，總體上看，同一中和劑、不同脂肪酸對炭黑污布的去污性能差別不大；同一脂肪酸，氫氧化鉀較氫氧化鈉和三乙醇胺做中和劑的去污性能稍優。從圖2、圖3可以看出，同一脂肪酸，不同中和劑對蛋白污布和皮脂污布的去污性能差別不十分明顯；同一中和劑，對兩種污布的去污性能隨脂肪酸碳鏈長度增加成上升趨勢。

2.4 泡沫性能

添加不同中和劑、脂肪酸洗衣液泡沫性能的測試結果見圖4、圖5。

根據圖4、圖5，計算不同中和劑和脂肪酸洗衣液5 min與即時泡沫的降幅（mm），結果見表5。

圖4 添加不同中和劑和脂肪酸洗衣液的即時泡沫

圖5 添加不同中和劑和脂肪酸洗衣液的5 min泡沫

由圖4可以看出，無論氫氧化鈉、氫氧化鉀還是三乙醇胺做中和劑，隨著脂肪酸碳鏈長度增加，洗衣液的即時泡沫成上升趨勢，唯獨硬脂酸可能是因其水溶性差的緣故而出現下降。結合圖5，從表5可以看出，對于飽和脂肪酸，無論氫氧化鈉、氫氧化鉀還是三乙醇胺做中和劑，5min后泡沫的降幅都不十分明顯而且彼此間的差異也不是很大，油酸尤其以氫氧化鉀做中和劑的消泡效果顯著。

表5 不同中和劑、脂肪酸洗衣液的消泡效果 單位：mm

3 結論

（1）在配方添加量相當的情況下，月桂酸和油酸較豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸與洗衣液各組分的配伍性好，短碳鏈長度和不飽和鍵有助于提高脂肪酸在洗衣液中應用的低溫穩定性。在配方添加量2%～3%條件下，不同中和劑對脂肪酸在洗衣液中應用的穩定性影響沒有顯著差異。

（2）相同中和劑，脂肪酸碳鏈長度越長，洗衣液黏度越大。同一種脂肪酸，采用氫氧化鉀中和的洗衣液黏度比氫氧化鈉大，三乙醇胺最小。

（3）相同中和劑，不同脂肪酸對炭黑污布的去污性能差別不大；同一種脂肪酸，氫氧化鉀較氫氧化鈉和三乙醇胺做中和劑的去污性能稍優。相同脂肪酸，不同中和劑對蛋白污布和皮脂污布的去污性能差別不十分明顯；同一種中和劑，對兩種污布的去污性能隨脂肪酸碳鏈長度增加而提高。

（4）無論氫氧化鈉、氫氧化鉀還是三乙醇胺做中和劑，隨著脂肪酸碳鏈長度增加，洗衣液的即時泡沫上升，硬脂酸下降。對于飽和脂肪酸，無論氫氧化鈉、氫氧化鉀還是三乙醇胺做中和劑，5 min后泡沫降幅都不明顯而且彼此間的差異不大，油酸尤其以氫氧化鉀做中和劑的消泡效果突出。