精细化学品配方设计 第四章：洗涤剂

null第四章 洗涤剂的配方设计第四章 洗涤剂的配方设计第一节 概述 洗涤作为一个过程，总是以除去洗涤对象中的杂质或表面污垢为目的，使被洗涤物更加洁净。 洗涤剂则是为了促进洗涤作用而加入的添加剂。它可以是一种单一的化学物质，但更多的时候是由许多组分按配伍设计组方且具有协同洗涤作用的混合物。一、洗涤剂的分类一、洗涤剂的分类 洗涤剂按其剂型来分，也有固体、液体和气体三大类，如洗衣皂、香皂、洗衣粉、金属清洗剂、洗头膏、洗发香波、洗洁精、厕所清洁剂、衣领净、一喷净等。 按用途分则有家用（洗衣用、厨房用、 洗玻璃用、清洗地毯用、地板及墙面用）， 人体用（发用、浴用、洗面用、卸妆用、剃 须用），工业用（除锈除垢、金属清洗剂、 纺织用、织物干洗剂、柔软整理剂、汽车用、 火车用、船舶用、飞机用）等分类。 按洗涤方式分，有溶剂型、乳液型、极性排异型、气溶胶型。二、洗涤剂配方的发展方向二、洗涤剂配方的发展方向本章主要讨论液体洗涤剂的配方设计液体化 无磷化 浓缩化 功能化 专用化第二节 洗涤剂配方的基本理论第二节 洗涤剂配方的基本理论一、污垢的成分及特性 油性污垢 水溶性污垢 固体污垢 人体汗液的成分： 水分： 98.4% 尿 素: 0.08% NaCl: 0.57% 乳酸盐: 0.5% 脂肪物: 0.40%成人每天通过皮脂腺分泌出约1～2克的皮脂，其中含： 游离脂肪酸： 25% 甾醇类: 1.5% 角鲨烯: 5% 脂肪: 25% 烃类: 2% 甘油的单酯和双酯： 10% 蜡: 20% 其它： 8.5% 甾醇酯: 3%污垢的存在方式污垢的存在方式 人们衣服上的上述污垢一般不是单独存在的，它们会相互复合在一起，随着时间的推移或受外界条件的作用，它们还会发生分解或聚合反应，形成更加复杂的污垢物质。 污垢在织物纤维上的微观结合力有静电力、诱导力和色散力。它们没有饱和性和方向性，都属于范德华力。二、洗涤剂的去污机理和影响因素二、洗涤剂的去污机理和影响因素 洗涤剂的洗涤性是表面活性剂的润湿性、渗透性、乳化性、分散性、增溶性和发泡性等全部基本特性的综合表现。去污作用方式和影响因素去污作用方式和影响因素具体的去污作用方式有： 化学反应去污 卷离作用去污 乳化作用去污 增溶作用去污 分散作用去污 其它作用去污影响洗涤效果的因素 表面张力 增溶作用 吸附作用 表面活性剂的疏水基长度 乳化和起泡影响洗涤作用的因素 表面活性剂的浓度 洗涤温度 泡沫 纤维的品种和物理特性 水的硬度第三节 洗涤剂的配方结构 及原料特性第三节 洗涤剂的配方结构 及原料特性液体洗涤剂是由表面活性剂、洗涤助剂和溶剂(水 或其它溶剂)通过复配加工而成的复杂混合体系。表面活性剂是起洗涤作用的主体成分,用量大,品种多; 洗涤助剂在洗涤剂中用量不大,但作用非常显著; 溶剂赋予洗涤剂使用方便性,降低刺激性和生产成本。 洗涤剂中使用的表面活性剂主要是阴离子性，其次是非离子型、两性离子型，阳离子型的主要作抗静电、柔软整理成分。液体洗涤剂的配方结构液体洗涤剂的配方结构液体洗涤剂的配方结构通常如下： 表面活性剂：15%～30%； 洗涤助剂：5%～20%； 溶剂：50%～80%。有关表面活性剂的性能和应用原理已在第二章第二节中讨论过了，本节主要讨论洗涤剂常用表面活性剂以及助剂的品种和去污原理。一、洗涤剂用表面活性剂一、洗涤剂用表面活性剂1. 阴离子表面活性剂高级脂肪酸皂（皂片、皂粉）： 白色或浅黄色蜡状固体，溶于热水和酒精，在软水中具有丰富的泡沫和较高的去污力，但其水溶液的碱性较高(pH10)，具有低刺激和温和的洗涤效果，是液体皂和香波的主要成分。 AES(脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，70％) 无色或浅黄色膏状体，加少量水时会变稠，含水量达60％时溶解，有较好的泡沫力、去污力、润湿力和低的皮肤刺激性，是中高档香波的主要去污成分。 LAS（直链烷基苯磺酸及其钠盐） 棕色粘稠膏体（或乳白色浆状物），去污力和发泡力良好，综合性能优良。阴离子表面活性剂的特性阴离子表面活性剂的特性NAES (脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵，35％) 比AES稀，水溶性好，刺激性更低。与LAS配合使用时可获得高泡体系。 K-12(十二烷基硫酸钠，80％以上) 白色浅黄色粉末，发泡性好，通称发泡剂，是牙膏和高档香波的起泡原料。 K-12A(十二烷基硫酸铵，27～30％) 无色或浅黄色膏状体，发泡性好，脱脂力低，是高档香波的首选原料。 烷基磺酸盐和烯基磺酸盐（AOS） 是工业洗涤剂的重要原料，具有优越的洗涤性能和配伍性，最具发展前途。阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂仲烷基磺酸钠(硫酸钠)（SAS） 月桂醇聚氧乙烯醚硫酸三乙醇胺盐（TA-40） 磺基琥珀酸单月桂酯二钠（琥珀酸酯201） 壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠 脂肪酸甲酯磺酸钠（MES,α-磺基脂肪酸甲酯钠盐） 琥珀酸二酯磺酸钠(丁二酸酯磺酸钠） 烷基醇酰胺磷酸酯（净洗剂6503） 脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸三乙醇胺盐（PET） N-酰基谷氨酸盐（AGA） 油酰氨基酸钠（雷米邦A） N-油酰基-N-甲基牛磺酸钠（209净洗剂，依捷邦T） 3-油酰氨基-2-甲氧基苯磺酸钠(净洗剂LS，净洗剂MA)2.非离子型表面活性剂2.非离子型表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯（3，7，9，10，15，20，25）醚(平平加、AEO或OS系列） 无色至浅黄色透明液体，9以上为膏状体；水溶性随数码的增加而提高，具有良好的润湿、乳化、去污和耐硬水性。 壬基酚聚氧乙烯（4，9，10）醚(OP或TX系列） 无色至浅黄色油状黏稠体，性能与平平加相似，但生物降解性差，主要用于工业清洗剂中。 6501(椰子油酸二乙醇酰胺，Ninol) 1:2型，淡黄色透明油状液体，可溶于水,具有清洗、增泡稳泡、增粘及轻微柔发效果。 MEA(椰子油酸单乙醇酰胺) 1:1型，白色至淡黄色固体，不溶于水,比6501具有更好的增粘稳泡效果。非离子表面活性剂非离子表面活性剂烷基二甲基氧化胺 月桂酰胺丙基氧化胺（LAO-30） 脂肪酸单乙醇酰胺聚乙二醇醚 脂肪酸聚氧乙烯（10）酯 烷基聚葡糖苷(APG) 蔗糖脂肪酸酯(SE) 乙氧基化甘油单硬脂酸酯(聚氧乙烯单硬脂酸甘油 酯、PMG) 乙氧基化加氢羊毛脂(聚氧乙烯氢化羊毛脂、EHL-25) 乙二醇单、双硬脂酸酯(EGMS、 EGDS) 聚乙二醇双硬脂酸酯(增稠剂638) 丙三醇硼酸酯脂肪酸酯(BS系列) 聚氧乙烯丙三醇硼酸酯脂肪酸酯(BT系列) 丙二醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚 仲辛基酚聚氧乙烯醚（SOPE系列乳化剂）3.两性表面活性剂的特性3.两性表面活性剂的特性椰油酰胺基丙基甜菜碱(CAB-30) 浅黄色低粘度透明液体，含量30%，与各类表面活性剂复配性好，在广泛pH范围内稳定，刺激性小。 十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12) 无色至微黄色黏稠液体，活性物含量30%，优良的去污、柔软、抗静电、钙皂分散力、发泡和润湿性能，等电点pH=5.6-6.14。易生物降解，毒性低。 羧酸盐型咪唑啉两性表面活性剂 月桂基羧甲基钠型咪唑啉醋酸盐 椰油两性醋酸钠 N-十二烷基丙氨酸 椰油酰胺基丙基氧化胺4. 阳离子表面活性剂4. 阳离子表面活性剂十二烷基二甲基苄基氯化铵（1227，洁而灭） 无色透明粘稠状液体或固体，具有良好的泡沫和化学稳定性，耐热耐光，有杀菌、乳化、抗静电、柔软调理等多种性能。十六烷基三甲基氯化铵（1631） 浅黄色膏状物，具有良好的抗静电和柔软性能，并有优良的杀菌防霉作用。淡黄色固体，有醇类溶剂的气味，具有乳化作用，与阴离子SAA复配形成不溶于水的中性盐。负性洗涤作用，使污垢牢固的结合在载体上。可使头发形成膜式缔合，修复和润滑头发。十八烷基三甲基氯化铵（1831） 白色固体，具有柔软、抗静电、消毒、杀菌乳化等多种性能，是护发素的主要成分之一。聚纤维素醚季铵盐(阳离子瓜儿胶、SJR-400,GW-400) 浅黄色粉末或固体，易溶于热水阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂椰油烷基三甲基氯化铵 双十六烷基三甲基氯化铵（DPDMAC) 十六烷基三甲基溴化铵(1631-Br) 双十八烷基二甲基氯化铵（D1831） 十二烷基二甲基苄基溴化铵（新洁而灭） 烷基咪唑啉阳离子表面活性剂 十二烷基二甲基氧化铵（OA-12） 十八烷基二甲基氧化铵（OA-18） 聚多元醇胺（P-551黑马牌增稠剂） 氯化二甲基二烯丙基胺丙烯酰胺共聚物（聚季铵盐3330）与阴离子SAA复配不会产生沉淀。增加香波的稠厚感，在头发表面成膜，柔顺、滑爽头发 聚氯化二甲基二烯丙基铵（聚季铵盐550） 高分子阳离子表面活性剂（迪恩普，DNP)5.特殊类型表面活性剂5.特殊类型表面活性剂聚硅氧烷聚醚共聚物(乳化硅油） 乳白色膏体，不溶于清水，在头发表面成膜，增加头发的梳理性和柔顺、滑爽感) 聚丙烯酰胺(啫喱胶，拉丝剂) 含氟表面活性剂 羊毛脂衍生物二、洗涤助剂二、洗涤助剂1. 螯合剂 STPP、焦磷酸钠、羧甲基丙醇二酸钠(SCMT)、氮川三乙酸钠(NTA)、EDTA、葡萄糖酸钠 2. 增稠剂（一般用量1%～4%） 天然及合成树脂、聚乙二醇酯类、CMC、羟乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、甲基羟丙基纤维素 3.稳泡剂（一般用量1%～4%） 烷基醇酰胺、高碳醇、水溶性高分子 4.增溶剂 甲苯磺酸盐、低碳醇、乙二醇单丁醚、烷基磷酸盐、尿素其它添加剂其它添加剂5.抗污垢再沉淀剂（一般用量0.5%～1%） CMC、羟丙基甲基纤维素、乙基羟乙基纤维素、 甲基羟乙基纤维素、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮 （PVP)、聚丙烯酸钠、马来酸-丙烯酸共聚物 6. 荧光增白剂（一般用量0.1%～0.3%） 二苯乙烯衍生物，常用的有VBL、VBU、VBA、 31#、33#、CBS 7.防头屑剂 六氯代苯羟基喹啉、聚乙烯吡咯烷酮碘(PVP -I)、吡啶硫酮锌(ZPT)、十一碳烯酸衍生物 8.抗静电剂 高级醇磷酸盐、聚季铵盐其它添加剂(续)其它添加剂(续)9.滋润剂 异三十烷、液体石蜡、橄榄油、乙氧基化羊毛脂、蛋白质水解物、毛发水解物 10. pH调节剂 各种磺酸、柠檬酸、磷酸、硼酸钠、磷酸二氢钠、乙二胺四乙酸(二钠)(EDTA) 11. 漂白剂及活化剂 双氧水、过硼酸钠、过碳酸钠、过焦磷酸钠、过硫酸钠、氯胺-T、二氯异氰尿酸及其盐、次氯酸钠、漂白粉、四乙酰乙二胺(TAED)、壬酰基苯磺酸钠(NOBS)其它添加剂(续)其它添加剂(续)12. 酶（一般用量0.5%～2%） 蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶 13. 柔软剂 季铵盐型和两性离子表面活性剂 14. 防腐与抗菌剂 对羟基苯甲酸酯(尼泊金酯)、季铵盐类表面活性剂、脱氢乙酸、苯甲酸及其盐、硼砂、杰马、布罗波尔、凯松 15. 抗氧化剂 丁羟基茴香醚、二叔丁基对甲酚、2,5-二叔丁基对苯二酚、二氢化愈创木脂肪酸、没食子酸丙酯、硫代琥珀酸单十八酯、羧甲基巯基硫代琥珀酸单十八酯其它添加剂(续)其它添加剂(续)16. 溶剂 软水(去离子水)、乙醇、异丙醇、丙酮、环己烷、溶剂油 17. 保湿剂 甘油、丙二醇、甲壳素水解物、植物提取物、聚乙二醇、乳酸钠 18. 营养素 维生素(A、B、C、D、E、H)及其衍生物、细胞激素、肾上腺皮脂激素、各种氨基酸、动植物提取液 19. 香精、色素（一般用量0.1%～0.2%） 在固体型洗涤剂中，还常用到沸石、速溶层状偏硅酸钠、元明粉、碳酸盐、硅酸钠三、洗涤剂配方的发展趋势三、洗涤剂配方的发展趋势环境保护的要求： 生物降解(表面活性剂四聚丙烯苯磺酸钠ABS直 链的烷基苯磺酸钠LAS、 助剂(三聚磷酸钠STPP4A沸石聚羧酸盐)，泡 沫，富营养化。 B.配方技术进步的促进 SAA:肥皂AS ABS LAS 多元复配 助剂:碳酸钠、硅酸钠聚磷酸盐 4A沸石与 聚羧酸盐层状硅酸盐 功能添加剂:漂白剂CMC 光学增白剂  蛋白酶淀粉酶 纤维素酶复合酶 防沾色剂和污垢释放剂洗涤剂配方的发展趋势洗涤剂配方的发展趋势C.产品的发展 产品多功能，形式多样化，低温、节水、环保，对人畜安全液体化: 使用方便、节约能源 无磷化: 保护水生动植物，环境友好 浓缩化: 高效、节约包装和运输费用 功能化: 洗净、柔软、抗静电、漂白等 专用化: 针对不同用途设计配方，充分利用资源洗涤剂组分的发展趋势洗涤剂组分的发展趋势洗涤剂组分的发展趋势(续)洗涤剂组分的发展趋势(续)洗涤剂组分的发展趋势(续)洗涤剂组分的发展趋势(续)洗涤剂组分的发展趋势(续)洗涤剂组分的发展趋势(续)洗涤剂组分的发展趋势(续)洗涤剂组分的发展趋势(续)四、洗涤剂的配方原理四、洗涤剂的配方原理1.影响洗涤剂配方的因素 经济性 产品形式和功能要求 原料 制造 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 消费习惯 2. 表面活性剂结构对去污力的影响 疏水基结构（链长、支链） 亲水基结构（类型、位置 SAA复配的协同效应四、洗涤剂的配方原理(续)四、洗涤剂的配方原理(续)3.去污机理 吸附与润湿 乳化与增溶 分散(悬浮)与抗再沉积 化学、热及机械作用 4.去污效果评价 发泡性(Ross泡沫仪，初始泡沫和5’泡沫量) 人工污布 去污试验机 抗沉积与抗结垢性四、洗涤剂的配方原理(续)四、洗涤剂的配方原理(续)5.助洗剂的作用 去除水中的钙镁等重金属离子 提供碱源，稳定洗涤液的pH值 分散污垢，抗再沉积 协同SAA，提高去污力 漂白，增白 针对污垢的组成，加酶以提高去污效果五、液体洗涤剂的分类五、液体洗涤剂的分类织物用液体洗涤剂 重垢、轻垢、织物干洗剂、柔软整理剂 发用液体洗涤剂 洗发香波、护发素 肤用液体洗涤剂 洗面奶、沐浴液、靓肤液 餐洗剂 硬表面清洗剂 工业用液体洗涤剂第四节 常用 液体洗涤剂 的配方结构第四节 常用 液体洗涤剂 的配方结构一、织物液体洗涤剂的配方结构二、餐具液体洗涤剂的配方结构二、餐具液体洗涤剂的配方结构餐具洗涤剂配方的设计原则 安全无毒 能快速去除动植物油垢 不损伤餐具、灶具和其它器具 洗后无残留，不影响食物的外观和风味 机洗产品应无泡 消毒洗涤剂应有效杀灭有害菌而对人体安全 储存稳定不发霉餐具洗涤剂常用的杀菌消毒剂有: 氯胺-T、二(三)氯异氰尿酸及其盐、氯化磷酸三钠、次氯酸钠(钙)三、洗发香波的配方结构三、洗发香波的配方结构 洗发香波的设计原则 对头皮、眼脸和头发安全无刺激 具有适当净洗力和柔和的脱脂作用 能形成丰富而持久的泡沫 具有良好的梳理性，赋予头发以光滑、柔顺和光泽 易清洗、耐硬水 香波的分类 按适用的发质分： 通用、干性、油性和中性 按产品形态分： 液体(透明、乳液、珠光)、膏状、粉状、胶冻状 按功效分： 普通、调理、药用、去头屑、染发、焗油 按添加的特种成分分： 蛋白、维生素、芦荟、丝素、菠萝、黄瓜等洗发香波的配方结构洗发香波的配方结构洗发香波的配方结构 (续)洗发香波的配方结构 (续)五、配方举例及配制程序五、配方举例及配制程序五、配方举例及配制程序(续)五、配方举例及配制程序(续)五、配方举例及配制程序(续)五、配方举例及配制程序(续)一般配制程序： 1.将去污和发泡成分加入到去离子水中，搅拌分散、溶解，必要时加热促进溶解。 2.将稳泡、增溶和调理剂、珠光剂、增稠剂成分加热、搅拌均匀后，加入到上述溶解液中，继续搅拌。 3.冷至50℃后，加入后续的各种成分，搅拌分散均匀，用柠檬酸调节pH，加入色素、香精，继续搅拌均匀，冷却消泡后取样检验，合格后灌装。