主導濃縮洗衣液應用未來:異構醇醚與仲醇醚,誰更勝一籌?

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2020-07-13 來源:中國化工報

穩定性、分散性是濃縮洗衣液硬傷

洗衣液讓沾滿污漬的衣服亮潔如新,是洗衣液里的表面活性劑起到了如此神奇的作用,洗衣液上的表面活性劑可以深入到連水都無法滲入的纖維空隙中,它上面有親水基和親油基,親油基會“抓”住藏在織物纖維空隙中的污垢,親水基則會隨著水流,在兩者的配合之下,污漬在搓洗等機械力作用下,被從織物上分離開來,最終達到去除污垢的作用。

洗衣液去污能力的強弱主要是看其表面活性劑活性物的含量。一般說來,總活性物高,就意味著洗衣液中的有效成分高,所以,一般用有效成分含量,即表面活性劑含量,來區分是否是濃縮洗滌劑,平常我們使用的普通洗衣液,要求活性物質含量一般是在15%至20%,濃縮洗衣液活性物含量都超過25%,目前國內市場上濃縮洗衣液的活性物含量最高可達70%也就是說普通洗衣液大約含有80%的水,表面活性劑和其他有效去污成分的含量往往不足20%,而高濃縮洗衣液中水的含量通常只有50%,其他有效成分高達50%,而濃縮洗衣產品洗衣凝珠更是可以將水含量壓縮至10%以下,每顆珠子里幾乎滿滿的都是干貨。簡單來說就是,同樣體積的洗滌劑,濃縮洗滌劑有效成分含量遠高于普通洗滌劑1.5-4倍甚至以上,也就是說,若用普通洗衣液清洗衣服需要用一蓋子,用濃縮洗衣液清洗時,則僅需要1/4~3/4蓋子用量甚至更少。

我國多數地區居民的洗滌溫度在冬天和在夏天相差很大,一般在常溫下洗滌,這就要求洗滌劑在低溫時要易于分散溶解。平常我們使用的普通洗衣液,活性物較低,一般不存在水溶分散性問題。普通洗衣液中使用較多的的表面活性劑有陰離子表面活性劑直鏈烷基苯磺酸鹽(LAS)和月桂醇醚硫酸酯鹽{AES}以及非離子表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)等,其中陰離子型的LAS和AES在常溫下溶解度不超過30%,而非離子型的AEO雖然溶解度較大,但是其溶解速度慢,且在高濃度下極易形成不可流動的凝膠。濃縮洗衣液總活性物含量超過30%,就容易出現分散性不好的問題,倒入室溫的水中易形成團狀,且很難分散開,給使用帶來不便。進而言之,超濃縮洗衣液,使用傳統的原料很難直接得到符合要求的洗衣液。

如何有效地解決配方的高低溫穩定性及產品的水溶分散問題,是濃縮洗衣液的技術難點。最為常見解決方案:一是在配方中加入二甲苯磺酸鈉、異丙苯磺酸鈉等水溶助長劑或乙醇、丙二醇等溶劑;二是降低脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯鈉 (AES)、直鏈脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO,簡稱直鏈醇醚)等凝膠范圍寬的原料在配方中的添加量;三 是采用異構醇醚等凝膠范圍窄的原料代替AES和AEO,添加助長劑和溶劑本身對于產品洗滌性能的提升并無明顯幫助,徒增產品成本;降低AES和AEO的配方添加量,無疑會使產品的濃縮化水平大打折扣,同時嚴重影響產品的去污性能。采用凝膠范圍窄的原料替代AES和AEO的方案 將是國內未來濃縮液體洗滌劑配方研發的首選。

異構醇醚:分散性好

異構醇聚氧乙烯醚(簡稱異構醇醚)是一種新型表面活性劑,是異構醇和環氧乙烷反應生成的非離子型表面活性劑。異構醇醚為無色或淡黃色液體,易溶于水,對皮膚刺激性小,生物降解性較好,異構醇聚氧乙烯醚的親油基團是帶有支鏈的脂肪醇,相對于直鏈醇來說,凝固點低,表面張力低,臨界膠束濃度高,所以其滲透力強,在水中擴散速度快,高濃度不易形成凝膠。用于濃縮及超濃縮液體洗滌劑配方中,可以大大提高產品的耐低溫穩定性和去污性能。

在異構醇聚氧乙烯醚的同系表面活性劑中,異構C13醇聚氧乙烯醚的去污性能最好,異構醇聚氧乙烯醚在活性物質量分數為50%時仍為透明溶液。同時,在與 AES 或 AEO 復配時,也表現出良好的溶液穩定性。在冬天水溫較低,尤其在 10 ℃以下,高濃縮洗衣液的水溶分散性降低,影響產品的去污性能,異構醇醚的傾點普遍比AEO低,特別是7個或9個EO加成數的非離子表面活性劑,異構醇醚的傾點低于15℃,最低可到5℃,可以滿足國內大部分地區的消費者正常使用。異構醇聚氧乙烯醚的另一個重要特性就是在低溫下具有良好的水溶分散性,而且與AEO 或 AES 以適當的比例復配后,可以大大改善濃縮洗衣液的低溫水溶性。

仲醇醚:消泡快、 易漂洗

仲醇聚氧乙烯醚也是一種新型表面活性劑,較伯醇系表面活性劑具有很多獨特的優點

仲醇聚氧乙烯醚仲醇聚氧乙烯醚是由正構烷烴氧化制得的仲醇,再和環氧乙烷反應生成的非離子型表面活性劑,具有粘度低,流動性好,凍點低的特點,在低溫條件下,不像直鏈AEO,出現凝固在零度時仍為液狀,彌補脂肪醇聚氧乙烯醚AEO冬天凝固問題。相比支鏈醇醚更易降解,其具有的優良乳化、分散、擴散、去污洗滌性、消泡快,能與各種陰離子、陽離子、非離子表面活性劑以及其他助劑組合使用,具有出眾的協同效應,可以大大減少助劑的使用消耗量,達到良好的性價比。

C12~14仲醇聚氧乙烯醚AEO-9、AEO-7與目前液體洗滌劑配方中最主要表面活性劑直鏈醇醚、濃縮液體洗滌劑配方中最常用表面活性劑異構醇醚1309、1307進行理化性能比較。

傾點

傾點是能夠流動的最低溫度,是反映低溫流動性的好壞的參數之一,傾點越低,表面活性劑的低溫流動性越好。相同碳原子數,相同EO加成數的不同醇醚,仲烷基醇醚的傾點普遍較直鏈和支鏈醇醚低。因此,在低溫條件下應用,仲烷基醇醚同直鏈醇醚及支鏈醇醚相比都將具有更為突出的優勢。

濁點

非離子型表面活性劑,在水溶液中的溶解度隨溫度上升而降低在升至一定溫度值時出現混濁其轉變時的溫度即為濁點溫度,濁點是衡量非離子表面活性劑親水性的一個重要指標,也可以反映出非離子表面活性劑在水中的相對溶解度大小。仲烷基醇醚的濁點, 并與直鏈醇醚和支鏈醇醚進行對比,相同碳原子數,相同EO加成數的不同醇醚,直鏈醇醚的濁點遠高于支鏈醇醚和仲烷基醇醚,說明支鏈醇醚和仲烷基醇醚在水中的溶解度要小于直鏈醇醚;異構醇醚1309和仲醇醚AEO-9的濁點比較接近,說明二者在水中的溶解度相當。同仲醇醚AEO-7相比,異構醇醚1307的水溶性較差,其水溶液為渾濁狀態且靜置后分層。

水溶性

相同碳原子數,相同EO加成數的不同醇醚,直鏈醇醚較支鏈醇醚和仲烷基醇醚遇水易形成凝膠,說明在低溫條件下生產洗滌劑時 直鏈醇醚將比支鏈醇醚和仲烷基醇醚需要消耗更多的能量。異構醇醚1307水溶性較差,溶液呈渾濁狀態而且靜置后分層。

潤濕力

相同碳原子數,相同EO加成數的不同醇醚,仲烷基醇醚的潤濕力遠優于直鏈醇醚和支鏈醇醚。

乳化力

相同碳原子數,相同EO加成數的不同醇醚,仲烷基醇醚和支鏈醇醚的的乳化力遠優于直鏈醇醚,仲烷基醇醚稍劣于支鏈醇醚。

發泡力

泡沫高度和穩定性是表面活性劑的一項重要理化性能,在洗滌劑配方中其直接影響著產品的泡沫性能,決定著到產品的漂洗難易程度。消泡率數值越大表示泡沫穩定性越差,消泡速度越快,相同碳原子數,相同 EO加成數的不同醇醚,仲烷基醇醚和支鏈醇醚的消泡速度遠高于直鏈醇醚,其中仲烷基醇醚的消泡速度最快,更適用于織物洗滌和工業類清洗產品。

C12~14直鏈醇醚AEO-9、AEO-7,異構醇醚1309、1307,C12~14仲醇聚氧乙烯醚AEO-9、AEO-7配制濃縮洗衣液后性能進行比較。

去污性能

去污力是洗滌劑最為重要的一個性能指標,仲烷基醇醚和支鏈醇醚去污力基本相當,明顯高于直鏈醇醚。說明在濃縮洗衣液配方設計過程中的產品去污性能考量上,仲烷基醇醚完全可以和支鏈醇醚一起作為配方中醇醚型非離子表面活性劑的選項。

泡沫性能

泡沫性能也是洗滌劑應用性能的一項重要指 標,直接影響產品的漂洗性能。隨著全自動洗衣機的普及,在衣料用液體洗滌劑中,低泡節水型洗衣液更受消費者歡迎,仲醇聚氧乙烯醚的消泡速度遠高于直鏈醇醚,而且也明顯優于濃縮洗衣液常用表面活性劑異構醇醚。說明在濃縮型低泡洗衣液配方中仲烷基醇醚比支鏈醇醚優勢明顯,更能提高洗衣液的漂洗性能。

仲醇聚氧乙烯醚具有傾點低、水溶性好,潤濕、乳化力強,去污優良、消泡速度快等特點。在傳統直鏈醇醚應用受到制約的濃縮型液體洗滌劑配方當中,仲醇聚氧乙烯醚的綜合性能同異構醇醚相當,二者基本可以相互替代使用,在消泡速度和易漂洗程度方面,仲醇醚較異構醇醚的優勢更為明顯。

在濃縮洗衣液中,仲醇聚氧乙烯醚與配方用各組分配伍性良好,可以降低配方中溶劑的添加量。仲醇聚氧乙烯醚和直鏈醇醚以及異構醇醚對國標皮脂污布的去污力沒有明顯差別,但在對國標碳黑污布的去污力上,仲醇聚氧乙烯醚和異構醇醚相當明顯優于直鏈醇醚。此外,仲醇聚氧乙烯醚的產品消泡快、易漂洗。

“濃縮就是精華”,“好馬配好鞍,無米不成炊”。好的濃縮洗滌液產品離不開配方工程師們兢兢業業的研究,更離不開性能優異的新原料的開發和應用。近兩年異構醇醚已經實現了自主生產,目前,仲醇醚也即將國產化,仲醇醚和異構醇醚作為新型表面活性劑,各有優缺點,只要找準濃縮洗衣液配方用各組分配伍性,都能提高濃縮洗衣液性能,未來誰能主導濃縮洗衣液應用,取決于各自的性價比。

       從生產原料易得上看,異構醇醚、仲醇醚容易實現生產規模化,而規模化生產將有利于提高異構醇醚、仲醇醚在濃縮洗衣液、洗滌劑性價比,異構醇聚氧乙烯醚原料是異構醇,異構醇的原料是高碳烯烴,隨著烯烴齊聚技術的產業化,以及煤制油裝置所產的高碳烯烴仲醇聚氧乙烯醚的原料是仲醇,仲醇的原料是石蠟,我國已經成為全球石蠟產量最多的國家,未來石蠟產能將繼續增加,我國煤制油的發展,間接液化產能已經達到了700多萬噸,能產滿足生產仲醇的石蠟,而且費托合成的石蠟雜質低,有的石蠟生產配套了加氫脫芳烴裝置,芳烴含量只有10PPM左右。 

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