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表面活性剂的洗涤作用是其具备*实际用途的基本特性,它不仅与千家万户的日常生活息息相关,在各行各业及各类工业生产中的应用也日益广泛。
洗涤剂
表面活性剂是洗涤剂的主要活性成分,堪称合成洗涤剂的核心——若无表面活性剂,合成洗涤剂便无从谈起。在各类表面活性剂(SAA)中,阴离子型表面活性剂是人类最早使用、应用最广泛的一类,目前其需求量占比超50%,且在未来一段时间内仍将占据主导地位。
一、阴离子型表面活性剂
阴离子型表面活性剂作为洗涤剂的主要类型,涵盖脂肪酸盐(肥皂)、烷基苯磺酸盐(ABS)、脂肪醇硫酸盐(AS)、脂肪醇聚氧乙烯硫酸盐(AES)、α—烯烃硫酸盐(AOS)、脂肪醇聚氧乙烯羧酸盐(AEC)和脂肪酸甲酯磺酸盐(MES)等。
1.肥皂
肥皂分子的表面活性部分带负电荷,其中长碳链脂肪酸钠盐和钾盐约占25%。这类应用最为广泛的肥皂,具有原料丰富、制备简便、价格低廉等优点。
工业上通常以牛油、羊油等油脂为原料,经强碱皂化、盐析并分离甘油制得。但其*缺点是,在水溶液中遇Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺等二价或三价金属离子时,会生成溶解度极低的钙皂或镁皂,进而丧失清洗能力。
2. 烷基苯磺酸盐(ABS)
烷基苯磺酸钠盐(R-C₆H₆-SO₃Na)是一类重要的阴离子表面活性剂,在水中溶解性能良好且几乎完全电离,其钙盐和镁盐在水中溶解度较大,因而具有较好的耐硬水性。
在烷基苯磺酸盐中,直链型烷基苯(LAS)价格低廉、洗涤力强且易生物降解,环境友好性突出。
迄今为止,尚无任何一种表面活性剂在洗涤活性物的技术性能与经济效益上能超越LAS,它被全球合成洗涤剂工业界誉为“合成洗涤剂的主力军”,主要用于工业及家庭洗涤领域。
代表产品如十二烷基苯磺酸钠,洗涤效果优良;十八烷基苯磺酸钠则在烷基苯磺酸钠系列中洗净力最强。
3. α—烯烃磺酸盐(AOS)
AOS是一种性能优异的洗涤活性物,主要用于洗手液、香波、泡沫浴、餐具洗涤剂、工业清洗剂及洗衣粉等产品。
4. *脂肪酸甲酯磺酸盐(MES)
MES中R为烷基,R’为甲基,去污力以R为C₁₆和C₁₈时*,抗硬水能力则以R为C₁₄时最强。MES是以天然油脂为原料制成的表面活性剂,具有良好的洗涤性能和极强的皂钙分散力,与沸石配伍性优异,适合用于制造无磷洗衣粉。其钙皂分散力远高于LAS,有利于复合皂与皂基洗衣粉的生产和应用。
5. 脂肪醇硫酸盐(AS)和脂肪醇醚硫酸盐(AES)
AS的通式为ROSO₃Na,当R为C₁₄~C₁₆时洗涤性能较好;AES的通式为RO(C₂H₄O)ₙSO₃Na,当R为C₁₄~C₁₅且n=1—2时洗涤性能较好。AS和AES均具有良好的生物降解性、较强的去污力和优异的起泡性,适合配制高泡洗涤剂,可用于易护理型或羊毛洗涤剂,广泛应用于泡沫浴、洗发香波、化妆品、手洗餐洗剂、蔬菜用洗涤剂及家庭洗涤剂等领域。
二、非离子型表面活性剂
非离子型表面活性剂对油性污垢去污力优异,对合成纤维具有较强的防再污染能力,且耐硬水性和耐高浓度电解质能力均较强。聚氧乙烯非离子表面活性剂的*优点在于疏水基与亲水基部分具有可调性,可通过调节EO数适应各类基质,以达到*洗净力。
1. 聚氧乙烯烷基醇醚
通式为RO(C₂H₄O)ₙH(R=C₁₂~C₁₈,n可调),这类化合物洗涤活性高,具体表现为:临界胶团浓度(cmc)较低,意味着在低浓度下仍具高洗净力;洗涤力强,且洗涤合成纤维时具有抗污垢再沉积特性;此外,还具有良好的低温洗涤性。其在常温下呈白色或淡黄色膏状物,溶于水后具有乳化、净洗和润湿性,主要用于家用及工业洗涤剂、金属清洗剂。
2. 聚氧乙烯烷基酚醚
分子中R主要为辛基、壬基和十二烷基,n可调,其特点是去除油污和脂肪的能力强。代表产品为OP系列、OPE系列和SOPE系列,主要性能为耐酸碱、抗硬水能力强,具有去污、润湿、乳化作用,常用于金属加工和工业净洗剂。
3. 烷基糖苷(APG)
烷基糖苷被誉为新型*非离子表面活性剂,具有以下突出优点:
界面活性高,表面张力极低;
不存在浊点,高温稳定性优异;
洗涤性能优良,泡沫力强,润湿、乳化及分散稳定性良好;
无毒性、对皮肤刺激性低、生物降解性优于现有任何一类表面活性剂。
正因如此,它备受洗涤业、化妆业、食品加工业及制药业等众多领域青睐。此外,由于其易漂洗、无斑痕的特性,尤其适合作为餐具洗涤剂、瓶洗剂等。 APG在洗涤剂中的应用主要包括:
浴用及发用洗涤剂:利用APG制成的制品对皮肤温和无刺激,泡沫丰富细腻,洗发时还可起到抗静电作用,产品多为液态,也可制成皂块。
餐具洗涤剂:由APG制成的餐具洗涤剂泡沫性能好,对皮肤温和,用后手感舒适,易漂洗且不留痕迹。
洗衣剂:APG用于洗衣剂时洗涤力优良,可用于棉、毛、聚酯等各种织物的清洗,能有效去除泥土和油污,同时兼具柔软、抗静电及防缩性能,还可制成在硬水中仍具优良洗涤力的洗衣剂。
硬表面清洗:除餐具洗涤外,APG还可用于其他硬表面清洗,以APG作为活性组分可配制成强酸条件下的洗涤剂,且APG具有阻止铁类金属被氧化和酸浸蚀的功能。
三、两性离子型表面活性剂
这类表面活性剂分子结构中同时带有正电荷和负电荷,因其结构特殊性,在使用过程中具有以下特点:低毒性、对皮肤和眼睛刺激性低;生物降解性和配伍性良好;润湿性、洗涤性和发泡性优良。其作为洗涤剂主要有以下类型:
1. N—酰基氨基酸型
主要用于香波及清洗剂基料,能耐弱酸和硬水。
表面活性优良:具有优异的乳化能力和稳泡性能。
抗硬水:在硬水中仍能保持良好的性能。
生物降解性好:由于是以可再生物质为原料,具有良好的生物降解性,能被人体内的酶分解为脂肪酸和氨基酸。
安全性高:对皮肤无刺激性,适用于人体清洁用品、洗涤剂和化妆品等1。
2. 甜菜碱型
甜菜碱型两性离子表面活性剂对棉织物和聚酯/棉混纺织物洗净力良好,尤其是羟基磺酸甜菜碱在洗涤过程中优势显著。例如十二烷基二甲基甜菜碱,为无色或浅黄色透明液体,在酸性介质中呈阳离子性,在碱性介质中呈阴离子性,易生物降解。
本品发泡性能优良,能使毛发柔软,适用于制造无刺激、对头发有调理性的香波、婴幼儿香波等。因其耐硬水性好,可用于制备硬水洗涤剂,还可作杀菌剂。
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