第35卷第11期DETERGENT ＆COSMETICS
日用化学品科学
Vol．35No．11Nov. 2012
新型表面活性剂在洗衣液中的应用
狄永红
（南风化工集团股份有限公司，山西
运城044000）
摘要：洗衣液市场的快速增长促进了其技术的不断进步与产品创新。从洗衣液技术发展趋势的角度讨论了脂肪酸甲酯磺酸盐（ＭＥＳ）、仲烷基磺酸盐（ＳＡＳ）、异构醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯－聚氧丙烯醚以及脂肪酸甲酯乙氧基化物等新型表面活性剂在洗衣液中的应用和发展前景。关键词：衣用液体洗涤剂；脂肪酸甲酯磺酸盐；仲烷基磺酸盐；异构醇聚氧乙烯醚中图分类号：ＴＱ６４９．６
文献标识码：Ａ
文章编号：１００６－７２６４（２０１２）１１－００１８－０３
随着我国洗衣液市场的持续快速增长，以及国内
外大型洗涤剂生产企业纷纷进入该领域，洗衣液产品的技术发展和产品创新逐步体现出理性发展的趋势。在国家节能环保、可持续发展和绿色健康等新的科学发展观倡导下，浓缩化、绿色化以及低泡节能产品已经成为洗涤剂产品创新的主要方向。
ＡＥＳ、ＬＡＳ、ＡＯＳ和ＡＥＯ等有良好的性能协同作用，提高浓缩产品的综合性能，达到１＋１＞２的增效效果；③具有较好的性价比，在洗涤产品中应用不会大幅增加产品成本。从以上技术要求分析，在目前能够进行工业化生产的表面活性剂中，认为仲烷基磺酸盐（ＳＡＳ）及异构醇聚氧乙烯醚等表面活性剂具有在浓缩洗衣液中应用的优势。1.1
仲烷基磺酸盐
ＳＡＳ是由正构烷烃与二氧化硫和氧气经磺氧化反
1浓缩化趋势下的新型表面活性剂
近年来，中国洗涤用品工业协会加大了推进洗涤剂浓缩化的进程。在２００９年成功推进洗衣粉浓缩化的基础上，２０１２年又推出了针对液体织物洗涤剂的“浓缩”和“浓缩＋”２个系列的高浓缩产品规范，引领行业主要生产商加速浓缩化进程。
洗衣液的浓缩化趋势对产品的配方技术提出了新的要求。“浓缩”和“浓缩＋”不是简单的提高配方现有的表面活性剂含量。因为传统的洗衣液表面活性剂复配体系已经无法适应浓缩配方体系的要求。比如，通常洗衣液产品所采用的以常规表面活性剂ＡＥＳ－ＡＯＳ－ＡＥＯ为框架的复配体系，在活性物质量分数超过３０％以上时，产品黏度急剧增大，甚至呈凝胶状失去流动性，因而无法生产和应用。同时，在洗涤时该体系泡沫大，不易漂洗干净，从而导致在使用过程中水资源的浪费。因此，在浓缩化趋势下，须开发适应浓缩化产品的新型表面活性剂及其复配技术。根据浓缩化产品的技术特点，其对所用表面活性剂原料的技术要求主要包括以下几个方面：①高质量分数下良好的配伍性、溶解性和流动性，确保产品的物理性质稳定；②与传统洗涤用表面活性剂，如
收稿日期：2012－09－24作者简介：狄永红（１９６１－），男，山西临猗人，工程师。
应，再经中和制得的一种阴离子型表面活性剂，与传
统直链烷基磺酸盐（ＬＳ）在分子结构上的主要区别是表面活性剂分子的亲水基团链接在疏水链的仲碳原子，因而导致其产品的性质与亲水基团在伯碳原子上的直链烷基磺酸盐有很大区别［１］。分子结构如图１所示。
ＣＨ３—（ＣＨ２）n —ＣＨ—ＣＨ３
ＳＯ３Ｎａ
图1SAS 的分子结构Fig.1Molecular structure of SAS
由于分子结构的特殊性，ＳＡＳ与ＬＳ相比，在溶解性、渗透力、增溶作用和配伍性方面表现出很大优势。首先，ＳＡＳ具有良好的溶解性，在质量分数大于３０％时，体系仍能保持透明均一，且流动性较好。同时，以ＳＡＳ为主表面活性剂之一复配生产的洗衣液在使用时也更易分散和溶解；其次，ＳＡＳ具有极强的渗透力，与ＪＦＣ和快Ｔ相当，因而可以快速渗透、瓦解衣物纤维深处的顽固污渍，提高洗衣液产品的去
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第11期
狄永红：新型表面活性剂在洗衣液中的应用
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污力。另外，ＳＡＳ具有一定的增溶作用，可以显著提高其他表面活性剂和助剂在洗衣液中的溶解度，从而达到洗衣液高浓缩的要求。虽然有文献报道ＳＡＳ单独使用时的去污性能不是很突出，但其与ＡＥＳ，ＡＥＯ和ＡＰＧ等表面活性剂具有良好的协同增效作用［２，３］。因此，ＳＡＳ在浓缩洗衣液中具有良好的应用前景。1.2
异构醇聚氧乙烯醚
异构醇聚氧乙烯醚是异构醇和环氧乙烷反应生成的非离子表面活性剂。与目前市场常用的直链醇醚ＡＥＯ类的主要区别是，疏水基团结构不同，异构醇聚氧乙烯醚的疏水基含有支链。与同碳链长度的醇醚相比，其溶液不易形成胶束，因而溶液的临界胶束浓度（ｃｍｃ）较高，但在表面活性剂质量分数较高时，其降低溶液表面张力（γ）的能力则更强，即在溶液达到ｃｍｃ时，溶液的γ更低，于是显示出更好的润湿性、水溶分散性和溶液稳定性，以及较低的泡沫和较好的去污性能。
文献［４］报道了异构醇聚氧乙烯醚在国标ＪＢ－０１炭黑污布上的去污性能。结果表明，异构醇聚氧乙烯醚的去污性能略低于同碳链的ＡＥＯ９，但优于ＡＥＳ，因而也具有很好的去污效果。在异构醇聚氧乙烯醚的同系表面活性剂中，１３０９（Ｃ１３，ＥＯ）的去污性能最好。９
在溶液稳定性方面，异构醇聚氧乙烯醚表现出优异的性能。常温条件下，ＬＡＳ质量分数超过２５％时，溶液就易出现浑浊现象，ＡＥＳ和ＡＥＯ９在活性物质量分数超过３０％时，则会出现凝胶和结块现象。而异构醇聚氧乙烯醚１３０７在活性物质量分数为５０％时仍为透明溶液。同时，在与ＡＥＳ或ＡＥＯ复配时，也表现出良好的溶液稳定性。
浓缩洗衣液尤其是“浓缩＋”型洗衣液，由于活性物质量分数大于４５％，因而在使用时还面临一个在水中的分散性问题。特别是在冬天水温较低，尤其在１０℃以下，高浓缩洗衣液的水溶分散性降低，影响产品的去污性能。异构醇聚氧乙烯醚的另一个重要特性就是在低温下具有良好的水溶分散性，而且与ＡＥＯ或ＡＥＳ以适当的比例复配后，可以大大改善浓缩洗衣液的低温水溶性。
综合上述异构醇聚氧乙烯醚的去污力、溶液稳定性及溶液水溶分散性等方面的性能，异构醇聚氧乙烯醚在浓缩洗衣液中的应用具有突出的性能优势。
睐。洗衣液产品中最主要的成分为表面活性剂，所以表面活性剂的绿色化已经成为洗涤用表面活性剂的重要发展方向之一。
目前，已经工业化生产或接近工业化生产的绿色表面活性剂主要包括：以天然油脂为原料而衍生的脂肪酸甲酯磺酸盐（ＭＥＳ）、脂肪酸甲酯乙氧基化物（ＭＥＥ）、脂肪酸聚甘油酯和以淀粉为原料而衍生的烷基糖苷（ＡＰＧ）等新型表面活性剂。这些产品中，ＡＰＧ具有良好的去污性能、配伍性及溶解性，但产品泡沫丰富细腻，在织物洗涤剂中应用时不易漂洗干净，因而不适宜应用于洗衣液配方中。脂肪酸聚甘油酯主要作为乳化剂应用，去污力较弱，也不适合应用于洗衣液配方中。因此，综合产品性能和成本等各因素，适合在洗衣液中规模应用的绿色表面活性剂主要为ＭＥＳ和ＭＥＥ等产品。2.1脂肪酸甲酯磺酸盐
脂肪酸甲酯磺酸盐是以棕榈硬酯（Ｃ１６～１８）为原料，经磺化、再酯化和漂白等过程生产的一种阴离子型表面活性剂。由于其分子结构中磺基邻位酯基基团的存在，因而与传统洗涤用阴离子表面活性剂ＬＡＳ相比，具有更好的抗硬水性能和更强的去污力，与酶制剂有良好的相容性、较低的泡沫以及良好的生物降解性。而更重要的是其原料棕榈硬酯是棕榈油加工食用油和生物柴油的副产品，具有很大的成本优势。以目前的市场价格对比，烷基苯的价格为１４０００元／ｔ，而氢化后的棕榈硬酯价格约为１００００元／ｔ，虽然ＭＥＳ的加工费用较高，但总体看与ＬＡＳ相比仍有１０％以上的价格优势。
目前国内市场上的ＭＥＳ产品主要有３种规格，①添加５％沸石的粉状产品；②添加１５％沸石的粉状产品；③不添加沸石的片状产品。由于粉状产品的加工工艺要求必须加入部分沸石，以防止产品在储存过程中结块，而沸石是不溶解于水的，因而从产品稳定性角度考虑，这两种粉状产品皆不适宜应用于普通的洗衣液产品。片状ＭＥＳ活性物含量较高，通常在９０％以上，且其中不含不溶物，因而适合应用于洗衣液产品中［５］。
在设计含ＭＥＳ的洗衣液配方时应注意以下几方面因素的影响：①ＭＥＳ自身的Ｋｒａｆｆｔ点较高，会对洗衣液的低温稳定性产生影响，因而应与其他类型表面活性剂复配使用，且复配比例不宜超过６％；②要严格控制体系的ｐＨ值，防止ＭＥＳ在碱性条件下发生水解，生成二钠盐，影响产品性能；③片状ＭＥＳ产品中仍含有少量的Ｎａ２ＳＯ４和ＣＨ３－ＳＯ３Ｎａ等副产物，
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2绿色化趋势下的新型表面活性剂
随着技术进步以及人们对消费品安全和健康方面
重视程度的提高，绿色产品越来越受到消费者的青
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可能会对产品性能有一定影响。2.2
脂肪酸甲酯乙氧基化物
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第35卷
沫的同时，不增加产品的成本，因而更加科学合理。异构醇聚氧乙烯醚和ＡＥＯ９、ＡＥＳ的泡沫性能见表１。
表1异构醇聚氧乙烯醚和AEO 9、AES 的泡沫性能Tab.1Foam properties of isomeric alcohols ethoxylates,
AEO 9and AES
表面活性剂种类泡沫高度／ｍｍ
ＭＥＥ－８２５０
１３０９３５０
２４４５１５０
ＡＥＯ９４３０
ＡＥＳ５２０
脂肪酸甲酯乙氧基化物（ＭＥＥ）是以天然脂肪酸甲酯为原料，直接进行乙氧基化反应而生产的一种非离子型表面活性剂。与典型非离子表面活性剂脂肪醇醚类的主要区别是，亲水基团的末端为甲酯基团，而醇醚类为羟基。分子结构的区别带来产品性质的变化主要表现在：ＭＥＥ的泡沫低于相同碳链和ＥＯ加成数的ＡＥＯ类产品，而产品在酸碱条件下的稳定性则不如ＡＥＯ；在去污性能方面，二者比较接近，但ＭＥＥ具有成本方面的优势。从目前的市场价看，ＭＥＥ－８比ＡＥＯ９价格低约５％～８％。
在复配ＭＥＥ的洗衣液配方设计时也需考虑以下２方面的因素：①以往ＭＥＥ生产工艺采用粉状催化剂，有的产品催化剂分离不彻底，可能会导致洗衣液产品分层，所以生产洗衣液时必须注意ＭＥＥ产品的状态；②要控制体系的ｐＨ值不能超过９，否则也会导致ＭＥＥ原料分解。
注：表面活性剂质量分数为５ｇ／Ｌ，水硬度为２５０ｍｇ／ｋｇ。
在上述提到的几种表面活性剂中异构醇聚氧乙烯醚（１３０９）、ＭＥＳ和ＭＥＥ等都是低泡型表面活性剂。另外，脂肪醇聚氧乙烯－聚氧丙烯醚（２４４５）、植物油酸等也是性能非常突出的低泡型表面活性剂，且与ＡＥＯ等复配具有很强的去污力。表１显示了１３０９、ＭＥＥ－８、２４４５、ＡＥＯ９和ＡＥＳ的泡沫性能。由表１可见，２４４５、ＭＥＥ－８和１３０９的泡沫远远低于ＡＥＳ和ＡＥＯ９，因而更适合于生产低泡、易漂洗的洗涤剂。
3低泡节能趋势下的新型表面活性剂
低泡节能是洗涤剂发展的另一个重要方向，低泡
4结语
产品不仅可以减少漂洗次数，达到节水的效果，同时可以减少总的洗涤时间，从而节约电耗。据测算，采用低泡型洗衣液（比如奇强皂精华）与普通洗衣液相比，以洗涤容量为５ｋｇ的全自动波轮洗衣机为例，洗涤１次可节水４０Ｌ，节电０．０６ｋＷ·ｈ。以此计算，
·ｈ；每年可每个家庭每月可节水４００Ｌ，节电０．６ｋＷ
节水４．８ｍ３，节电７．２ｋＷ·ｈ。全国按３亿个家庭计，全年可节水１４．４亿ｔ，节电２１．６亿ｋＷ·ｈ。
生产低泡性洗衣液从技术角度出发有２种途径，①添加消泡剂，比如在成熟的洗衣粉配方中加入适量的硅油或聚醚类等消泡剂以降低产品泡沫；②采用低泡性表面活性剂。采用第１种途径消泡速度快，但大多消泡剂价格昂贵，增加了配方成本，同时还需考虑产品的稳定性；采用第２种途径，可以在降低泡
总之，洗涤剂未来发展面临的主要问题之一是环境问题。对洗衣液产品而言，核心是表面活性剂原料的环境友好问题。因此，适用于浓缩、绿色、低泡和节能型的新型表面活性剂将是未来洗衣液用表面活性剂的重要发展方向。
参考文献：
［１］王蕊，张炳烛，米振瑞．仲烷基磺酸钠研究进展［Ｊ］．河北轻化工学院学报，１９９７，１８（１）：５３－５６．
［２］周煜，陈小立，赵择卿，等．环保型餐具洗涤剂用表面活性剂复配体系研究［Ｊ］．精细化工，２０００，１７（１１）：６２４－６２６．［３］曾铁鼎．仲烷基磺酸盐（ＳＡＳ）的制备、性能及应用［Ｊ］．北京：中国轻工业出版社，１９９２．
［４］赵扬，耿靖坤，高翌．异构醇聚氧乙烯醚在高浓缩洗衣液中的应用研究［Ｊ］．中国洗涤用品工业，２０１２（６）：３２－３６．［５］王泽云，邵文竹，陈海兰．脂肪酸甲酯磺酸钠在衣用液体洗涤剂中的应用［Ｊ］．日用化学品科学，２０１２，３５（４）：２５－２７．
Application of new surfactants in laundry liquid detergent
DI Yong-hong
（Nafine Chemical Industry Group Co., Ltd., Yuncheng ，Shanxi 044000, China ）
Abstract:Ｔｈｅｆａｓｔｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｌａｕｎｄｒｙｌｉｑｕｉｄｄｅｔｅｒｇｅｎｔｐｒｏｍｏｔｅｓｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｐｒｏｇｒｅｓｓａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｆｒｏｍｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｐｏｉｎｔｓｏｆｖｉｅｗ，ｔｈｅａｕｔｈｏｒｄｉｓｃｕｓｓｅｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｒｏｓｐｅｃｔｓｏｆｓｕｒｆａｃｔａｎｔｓｕｓｅｄｉｎｌａｕｎｄｒｙｌｉｑｕｉｄｄｅｔｅｒｇｅｎｔ，ｓｕｃｈａｓｍｅｔｈｙｌｅｓｔｅｒｓｕｌｐｈｏｎａｔｅｓ（ＭＥＳ），ｓｅｃｏｎｄａｒｙａｌｋａｎｅｓｕｌｐｈｏｎａｔｅｓ（ＳＡＳ），ｉｓｏｍｅｒｉｃａｌｃｏｈｏｌｓｅｔｈｏｘｙｌａｔｅｓ，ｆａｔｔｙａｌｃｏｈｏｌｐｏｌｙｏｘｙｅｔｈｙｌｅｎｅｐｏｌｙｏｘｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｅｔｈｅｒａｎｄｆａｔｔｙａｃｉｄｍｅｔｈｙｌｅｓｔｅｒｅｔｈｏｘｙｌａｔｅｓｅｔｃ．Key words:ｌａｕｎｄｒｙｌｉｑｕｉｄｄｅｔｅｒｇｅｎｔ；ＭＥＳ；ＳＡＳ；ｉｓｏｍｅｒｉｃａｌｃｏｈｏｌｓｅｔｈｏｘｙｌａｔｅｓ
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