洗衣粉的主要作用是清洁被各种污垢污染的织物。
就洗涤织物的过程来讲,可以用下面的关系式来描述:织物·污垢 + 洗涤剂=织物 + 污垢·洗涤剂,一种优良的洗涤剂一是降低污垢与织物表面的结合力,具有使污垢脱离织物的能力,二是防止污垢再沉积到织物上,洗涤过程中介质水起很重要的作用。洗衣粉如何实现满意的清洁效果呢?
1 表面活性剂起主要洗涤作用
表面活性剂由亲水基和亲油基组成,双亲分子结构使它具有特殊的性质,表面活性剂容易从溶液内部迁移到溶液表面或油-水界面,改变界面的性质,使界面张力降低,表面活性剂水溶液界面张力低于一般纤维的临界表面张力,因此,当织物浸泡在洗涤剂溶液时,很快地被润湿,如果织物表面已黏附污垢,即使完全被污垢覆盖,其临界润湿表面张力小于30达因/厘米,也容易被溶液润湿,并渗透到织物纤维内部,铺展在织物表面的油性液体污垢,在润湿以后,表面活性剂分子将油膜包住,产生乳化作用,油膜逐渐卷曲成油株,在机械力的作用下,污垢脱离织物;附着在织物上的固体污垢,表面活性剂在污垢及织物表面吸附 ,降低了固体污垢和织物的黏附强度,从而使污垢容易洗去,正是由于表面活性剂能降低界面张力,使洗涤液产生润湿、渗透、乳化、吸附、起泡等现象,从而达到洗净织物的目的,就我国市场销售的洗衣粉,一般表面活性剂的含量大于15%,高档洗衣粉的活性物的含量高达20%以上。
2 磷酸盐及4A沸石的软化硬水作用
就我国目前的洗涤衣物用水现状,一是农村的河水,二是城市的生活用水(城市饮用水和洗涤用水目前还没有分开供给),本文以城市生活用水标准进行分析:
从生活用水的标准来看,水中有一定量的硬度离子如:Ca+2、Mg +2 、Fe+3,用硬水洗涤衣物,硬金属离子与表面活性剂形成不溶性的盐,如烷基苯磺酸钙,脂肪酸钙等,这不仅增加了洗涤剂的耗量,而且洗后织物具有令人不愉快的灰暗色,三聚磷酸钠是洗涤剂配方中最有效的硬水软化剂,三聚磷酸钠与水中的钙、镁、铁等金属离子生成可溶性的环状络合物并保持惰性,使水软化.反应方程式如下:
Na[Na4(P3O10)] + Ca+2 = Na[Na2Ca(P3O10)] +2Na+1
按上述反应理论方程式计算,100克三聚磷酸钠所螯合Ca +2离子量为10.87克,实验数据表明室温时,100克三聚磷酸钠螯合Ca +2离子为13.4克。三聚磷酸钠又被称为无机表面活性剂,它的软化水作用改变了表面活性剂在硬水中去污效果差的不足,降低了洗衣粉的临界胶束浓度,实验数据表明,三聚磷酸钠对烷基苯磺酸钠有很好的协同效应,在一定浓度的水溶液中,当溶液为纯表面活性剂组成时,洗涤织物的反射比为150;当溶液为纯三聚磷酸钠时,洗涤织物的反射比为180,当两者按一定比例共同组成溶液时,反射比可达280以上,这里反射比指洁白度的含义,与国标的去污值成正比。
除此之外,三聚磷酸钠具有碱性,缓冲溶液的PH值,对油性污垢的乳化作用,对无机固体离子的胶溶作用,正是由于三聚磷酸钠的优良性能,三聚磷酸钠在洗涤剂配方中的成功应用,带来洗涤行业的革命,推动表面活性剂工业的发展。
但是近几年,由于水质的富营养化,部分省市颁布洗衣粉禁用磷酸盐,目前国际国内用得最为广泛的代磷助剂是4A沸石,研究表明:4A沸石的最佳粒度是在4-6um,粒度较小,使交换性能受相反的影响,较大粒度使阳离子反应螯合速度慢,同时,在洗涤衣物时会吸附在衣物上。P&G公司的实验证明,由2:1( Ca+2:Mg +2)的120mg/kg硬水中,4A沸石在第一分钟中内能除去98%的钙,但对镁在10分钟内只能祛除一半,4A沸石不能完全取代三聚磷酸钠的性能,它能完成三聚磷酸钠的软水作用,同时只对钙离子有效。现在4A沸石对三聚磷酸钠公认的取代比1:0.77,无磷洗衣粉要达到好的洗涤效果,要选用高效的抗沉淀剂,优化表面活性剂的复配效果。
3 碱性助剂的作用
洗涤剂配方中加入一定的碱剂,例如:纯碱、泡化碱,4A沸石及五钠也具有一定的碱性,其作用是维持洗涤溶液有一定的PH值,稳定的PH值可使洗涤剂不会因遇到酸性污垢而失去活性,因为烷基苯磺酸钠只有在碱性的条件下才有效。同时纯碱对脂肪污垢(例如油脂)发生皂化作用生成肥皂,祛除油性污垢,达到良好的清洁效果。
4 酶制剂的作用
酶是生物体内活细胞产生的一种有催化作用的物质,能加快化学反应的速率,并使反应向一定的顺序转换,因此,酶是一种生物催化剂。在洗涤剂配方中加入蛋白酶,分解衣物上的蛋白污垢,淀粉酶分解食物残迹,脂肪酶分解油脂污垢,纤维素酶修整织物表面,一种或多种酶制剂的应用,使洗涤效果更显著,我国市场上能洗99种污渍的洗衣粉,其宣称也在于多种酶制剂的复合效果。酶制剂已作为洗涤剂的必要组分。尤其是近两年,随着我国洗涤剂产品质量不断地提升,加酶粉的比重越来越大,传统的酶制剂正在被包裹酶所代替。全世界酶制剂工业中,洗涤剂酶占1/3。
5 小功能性助剂的作用
目前,市场上几乎看不到不加香精的洗衣粉,清新的香气掩盖污垢带给人们不愉快的气味,使洗后衣物清新舒适;抗沉淀剂,增白剂、漂白剂、柔顺剂小量功能性助剂也应用于洗涤剂产品中,洗涤剂的市场在不断的细化,满足各种不同洗涤需求的产品不断问世,产品的功能诉求在不断地更新换代。从以上的分析中可知,市场上最普通的洗衣粉,其配方也是由十多种原料组成的,这些原料有着自身独特的物理和化学性质,正是不同物质的相互协调作用,使洗涤剂的功能多样化,具有很好的清洁功能。
洗衣粉
主要成分是对十二烷基苯磺酸钠,分子式:C12H25-(C6H4)-SO3Na
表面活性剂洗涤剂又称水剂清洗剂,一般是由表面活性剂、洗涤助剂和添加剂组成的;
一、表面活性剂
1.主要表面活性剂品种
表面活性剂是水剂清洗剂中的主要成分,通常使用的主要有以下品种。
(阴离子表面活性剂
目前洗涤剂中仍大量使用阴离子表面活性剂,而非离子表面活性剂的用量正在日益增加,阳离子和两性离子表面活性剂则使用量较少。这主要是由表面活性剂的性能和经济成本决定的
最早使用的阴离子表面活性剂是肥皂,曲于它对硬水比较敏感,生成的钙、镁皂会沉积在织物和洗涤用具的器壁上影响清洗效果,因此已被其他表面活性剂所取代。目前肥皂主要在粉状洗涤剂做泡抹调节剂使用,由于它易于与碱土金属离子结合,所以在与其他表面活性剂结合使用时,可起到“牺牲剂”作用,以保证其他表面活性剂作用充分发挥。
直链烷基苯磺酸钠盐(LAS)
由于有良好的水溶性,较好的去污和泡沫性,比四聚丙烯烷基苯磺酸盐(ABS)的生物降解性好,而且价格较低,所以是目前洗涤剂配方中使用最多的阴离子表面活性剂。
其他一些常用的阴离子表面活性剂有仲烷基磺酸盐(SAS)、α—烯烃磺酸盐(AOS)、醇硫酸盐(FAS)、—磺基脂肪酸酯盐(MES)、脂肪酸聚氧乙烯醚硫酸盐(AES),虽然可以渭单独作为洗涤剂主成分,但通常是与直链烷基苯磺酸盐配合使用。
其中仲烷基磺酸盐(SAS)水溶性比LAS好,不会水解广陛能稳定,常用于配制液体浙溜α—烯烃磺酸盐(AOS)抗硬水性、泡沫性、去污性好,对皮肤刺激性低牛因此多用于皮肤清洁剂。其中尤以含碳原子数在14~18的α—烯烃磺酸盐性能最好。
脂肪醇硫酸盐(FAS)是重垢洗涤剂中常用的阴离子表面活性剂,有去污力强的优点厂它的缺点是对硬水比较敏感,因此使用的配方中必须加螯合剂。
d—磺基脂肪酸酯盐(MES)是以油脂等天然原料制成的,生物降解性好,对人体安全,是近年来开发的新品种,随着人们对保护环境的重视,它日益受到人们的重视二MES是一种对硬水敏感性低、钙皂分散力好,洗涤性能优良的新品种,缺点是会水解,使用时要加入适当稳定剂。
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(AES),兼有阴离子非离子表面活性剂的特点,在硬水中仍有较好的去污力,形成的泡沫稳定,在液体状态下有较高稳定性,因此广泛用于配制各种液体洗涤剂。
(2)非离子表面活性剂
洗涤剂中使用最多的非离子表面活性剂是脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)。它在较低浓度下就有良好的去污能力和对污垢的分散力,而且抗硬水性能好,具有独特的抗污垢再沉积作用。
过去常使用的烷基酚聚氧乙烯醚(APEO)虽然与脂肪醇,聚氧乙烯醚有类似的性能,但由于其生物降解性能差,目前在洗涤剂中用量正在减少。
烷醇酰胺配制的洗涤剂有丰富而稳定的泡沫,而且与其他表面活性剂有良好协同作、用,有利改进洗涤剂在低浓度和低温下的去污力,因此常做洗涤剂的配伍成分。
氧化胺水溶性好,与LAS配伍好,对皮肤刺激性低,有良好的泡沫稳定作用。缺点是热稳定性差,价格高,目前多用于配制液体洗涤剂。
两性离子表面活性剂虽然有良好的去污能力,但由于价格较高,目前只在个人卫生用品和特殊用途洗涤剂中有少量使用。阳离子表面活性剂去污性较差但柔软、杀菌、抗静电性能优良,因此把阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂配合可制成兼有洗涤功能与柔软、消毒双功能的洗涤剂。