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Lutensol® XL80在洗衣凝珠配方中的应用研究

2019-07-31施文潮

中国洗涤用品工业 2019年6期
关键词:洗涤剂阴离子洗衣

施文潮 童 燕

(扬子石化-巴斯夫有限责任公司,江苏南京,210048)

洗衣凝珠(以下简称凝珠),亦称为洗衣珠,专为机洗设计,使用简单、方便、不脏手,性质温和不伤衣服,洗后衣物气味芬芳,质地柔软,其特有的低泡浓缩锁色配方,更易漂洗,具有投放方便、定量分装、多效合一和外型时尚等特点,日益受到年轻消费者的青睐[1-3]。

洗衣凝珠2013年起源于欧美国家,据资料显示,截至2017年年底,全球凝珠市场销售额达到了31亿美元。在欧美发达国家的份额占比已超过10%。而同一时期,凝珠在中国衣物洗涤产品中的市场份额却不足1%,但伴随着消费者对于日化产品在浓缩化、绿色化、个性化等方面需求的提升,其未来在中国消费市场的发展空间将十分巨大,近年来国内许多厂家也看好这一趋势,纷纷推出了自己的凝珠产品[4]。

由于洗衣凝珠是低水配方,活性物含量在45%以上,常用的阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(LAS)在配方中的溶解度有限,常温下LAS在低水配方下浑浊,久置分层。常用的阴离子表面活性剂AES水含量达到30%,由于凝珠是用水溶性聚乙烯醇膜包装的,要求配方中的水含量一般小于5%,为保证凝珠在储存期间包装膜完好,配方中AES的加入量受到了限制。常用的天然直链脂肪醇乙氧基化物,凝胶倾向严重,在常温下溶解速度慢,不能满足凝珠遇水即溶的要求。试验显示,XL80与阴离子表面活性剂AES复配能有效提高其在水中的溶解速度,XL80与脂肪醇乙氧基化物复配也能有效抑制其凝胶倾向,提高在水中的溶解速度,能满足凝珠遇水即溶的要求。而且XL80初始泡沫更低,泡沫不稳定,易漂洗,XL80凝结温度低,低温不易凝结,使用方便,具有节能的作用。

本文将从XL80的基本属性、分散溶解性能、基础配方稳定性、去污力、绿色环保5个方面介绍XL80在凝珠配方中的优势。

1 基本属性

XL80是一种非离子表面活性剂,是基于C10-古伯特醇的烷氧基化物,XL80具有中等碳链长度,中等环氧乙烷加成数,HLB值约为13,具有极佳的表面活性、润湿渗透性和乳化力,非常适合于洗涤剂配方。其自身不电离,与其他非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、洗涤助剂及功能性助剂都具有良好的配伍性能,XL80中未反应的原料醇含量极低,没有异味,便于香精的选择。其基本性能参数如表1。

表1 XL80的基本性能参数

2 分散溶解性能

由于包装凝珠用水溶性聚乙烯醇膜,对配方中的水含量要求一般不大于5%,同时要求当洗衣凝珠置于洗衣机后,遇水即溶,内容物能快速分散溶解,尽快起效,没有残留,配方的分散溶解性能是首先需要考虑的问题。

首先我们筛选了适用于洗涤剂的非离子表面活性剂,根据脂肪醇的结构分为A类、B类、C类以及本文重点介绍的XL80,共4类,评估其纯物质在冷水中的分散溶解性能(评估方法:常温下,在100mL具塞量筒中加入100mL脱盐水,再加入1g样品,上下翻转5次,观察样品的分散溶解性能)。实验发现,XL80具有最佳的分散溶解性能,见表2。

表2 常温下单一表面活性剂在水中的分散溶解性能

由于洗衣液配方中通常含有几种表面活性剂,实验将不同的异构醇醚与A类表面活性剂复配,发现XL80对A类表面活性剂的凝胶倾向有最佳的抑制作用,能大大提高A类表面活性剂在冷水中的溶解速度(表3)。

表3 常温下不同类别异构醇醚与A类表面活性剂的混合物在水中的分散溶解性能

从表3可以看出,XL80对A类表面活性剂的凝胶有最佳的抑制作用,分散溶解速度提高最快。

实验选择了XL80和A类表面活性剂的组合,并引入了两种常用的阴离子表面活性剂和一种溶剂来作为填充物,形成基础配方,评估其在冷水中的分散溶解性能。

两个基础配方都能满足遇水即溶的要求,在此基础上评估这两个基础配方的外观和高低温稳定性。

3 基础配方稳定性的评估

在室温下新配制的基础配方BF1为浑浊液体,基础配方BF2是透明液体,见图1a。在室温下放置24h后,基础配方BF1出现分层,基础配方BF2保持透明液体,见图1b。在40℃放置168h并冷却到室温,基础配方BF1出现分层,基础配方BF2为澄清液体,见图1c。在0℃放置24h后恢复至室温,基础配方BF1浑浊,久置分层,基础配方BF2恢复为澄清液体,见图1d。

图1 基础配方的稳定性(左边试管为基础配方BF1,右边试管为基础配方BF2)

由于基础配方BF2在冷水中具有极好的分散溶解性能,在常温下具有透明的外观和良好的高低温稳定性等因素,最终形成的基础配方为:15%AES,30%A类表面活性剂,15%XL80,40%溶剂。

4 去污力的测定

去污力是洗衣用品最基本的功能,由于基础配方中缺少功能性助剂,如:洗涤助剂、抗再沉积剂、螯合剂、活性酶等,和市面上的洗涤剂没有可比性,而是借用原料的去污力来比较,以在洗衣产品中广泛使用的A类表面活性剂为参照。

去污力按照《GB/T 13174-2008衣料用洗涤剂去污力及循环洗涤性能的测定》规定的条件进行测定,结果见图2和图3。

实验结果表明,无论是单纯的XL80,还是将XL80和阴离子表面活性剂复配使用,对JB01、JB02和JB03都具有相同的去污力。

表4 常温下基础配方在水中的分散溶解性能

5 绿色环保

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,在绿色环保方面也同样具有性能优势。

图2 单纯XL80的去污力

图3 XL80和阴离子表面活性剂复配物的去污力

5.1 节能——低温下流动性好

脂肪醇聚氧乙烯醚作为重要的一类非离子表面活性剂,越来越多地应用于各类洗涤剂中,比如业内熟知的天然醇聚氧乙烯醚,凝结温度为20℃左右(Congealing point ISO 2207),在冬季或温度较低的环境中容易凝结,给操作和使用带来不便,储罐温度需要保持在40~50℃,而XL80由于其特殊的化学结构,凝结温度为10℃,储罐温度保持在30℃即可,可以减少能源的使用(表5)。

表5 不同温度下XL80的黏度值

5.2 减排——COD排放和水排放

5.2.1 COD排放

同样质量分数0.05%的A类表面活性剂和XL80的水溶液具有不同的COD,测试结果显示,相同质量分数的XL80的COD比A类表面活性剂低10%左右,使用XL80可以减少COD的排放(表6)。

表6 质量分数0.05%的A类表面活性剂和XL80的水溶液的COD

5.2.2 水排放

图4 XL80和阴离子表面活性剂复配物的去污力

图5 XL80和阴离子表面活性剂复配物的去污力

由于XL80具有初始泡沫低和泡沫稳定性差的特点,用XL80代替A类表面活性剂,可以将漂洗次数由3次减少到2次,起到省水、省电、省时的目的(图4,图5)。

5.3 环境友好——水生物毒性低及易生物降解

相对于A类表面活性剂,XL80对水生脊椎动物斑马鱼和水生无脊椎动物大水蚤的毒性都低,XL80易生物降解(表7)。

表7 A类表面活性剂和XL80的水生毒性和生物降解性比较

6 结论

XL80凭借其独特的化学结构和化学性质,不仅具有卓越的润湿渗透性和去污力,能满足洗涤力的要求,而且能有效提高AES和AEO9在水中的分散溶解性能,满足洗衣凝珠遇水即溶的要求,同时无凝胶相,配伍性好,并且具有低的水生毒性及可生物降解,绿色环保。从各方面综合性能考量,XL80是洗衣凝珠配方的理想选择。

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