陳錦強，曾嘉虹，陳海平，吳鷹花

（中山欖菊日化實業(yè)有限公司，廣東 中山 528400）

脂肪酸甲酯乙氧基化物的應用性能研究

陳錦強，曾嘉虹，陳海平，吳鷹花

（中山欖菊日化實業(yè)有限公司，廣東 中山 528400）

對脂肪酸甲酯乙氧基化物的各種應用性能（包括去污性能、泡沫性能、潤濕性能、凝膠化濃度以及在洗衣粉和液體洗滌劑中的配伍性）進行了測試。針對這些性能測試結(jié)果，對脂肪酸甲酯乙氧基化物應用于洗衣粉和液體洗滌劑中的可行性進行了研究。

脂肪酸甲酯乙氧基化物；乙氧基化物；非離子表面活性劑；應用性能

脂肪酸甲酯乙氧基化物（FMEE）是一種雙封端的酯-醚型非離子表面活性劑。由于其原料來自于脂肪酸甲酯，工藝路線短，性能優(yōu)良，自上世紀90年代開始，F(xiàn)MEE引起了全球科研工作者們的注意。國外幾家主要的石油化工企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了該產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，并得到了廣泛應用[1]。經(jīng)過多年的發(fā)展，國內(nèi)也有幾家企業(yè)實現(xiàn)了FMEE的規(guī)?；a(chǎn)。

洗滌劑用FMEE一般以中碳鏈的椰子油或棕櫚仁油為原料[2]，它有助于降低生產(chǎn)成本，獲得比AEO更具價格優(yōu)勢的產(chǎn)品。此外，F(xiàn)MEE的皮膚刺激性比AEO小，與APG和氨基酸類表面活性劑相當或略低，而且易生物降解，對魚類的毒性比AEO要小得多[3]。

本文將對脂肪酸甲酯乙氧基化物與脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO-9）、異構(gòu)脂肪醇聚氧乙烯醚（XP-80）的主要應用性能進行對比研究。

1. 實驗部分

1.1 主要試劑與實驗儀器

表面活性劑：FMEE，99%，R為C16，EO數(shù)為8，天津市浩元精細化工有限公司；AEO-9，99%，R為C12～16，EO數(shù)為9，陶氏化學；XP-80，99%，R為C10，EO數(shù)為8，揚子石化-巴斯夫有限責任公司；十二烷基苯磺酸，96%，廈門金桐合成洗滌劑有限公司；AES，70%，浙江贊宇科技股份有限公司；AOS，35%，浙江贊宇科技股份有限公司。

標準污布：碳黑污布（JB-01），蛋白污布（JB-02），皮脂污布（JB-03），中國日用化學工業(yè)研究院。

基粉為不含非離子表面活性劑、酶和香精的某品牌洗衣粉。

實驗儀器：RHLQ-III立式去污試驗機，中國日用化學工業(yè)研究院；WSD-3U型白度儀，北京康光儀器有限公司；2151型羅氏泡沫儀，上海隆拓儀器設備有限公司；雷磁JB-2型恒溫磁力攪拌器，上海雷磁新涇儀器有限公司。

1.2 性能測定

1.2.1 去污試驗

表面活性劑質(zhì)量分數(shù)為0.2%（以100%活性物計），用250ppm的硬水配成溶液，按GB/T 13174-2008《衣料用洗滌劑去污力及循環(huán)洗滌性能的測定》測定去污力。

1.2.2 泡沫試驗

表面活性劑質(zhì)量分數(shù)為0.25%（以100%活性物計），用150ppm的硬水配成溶液，按GB/T 7462-1994《表面活性劑 發(fā)泡力的測定 改進Ross-Miles法》在40℃記錄即時、5min后和10min后的泡沫高度。

1.2.3 潤濕試驗

采用帆布沉降法。在燒杯中放入1000mL待測物水溶液，將帆布片輕輕放在待測物水溶液的表面，用秒表記錄帆布片從接觸液面到掉入燒杯底部的時間。該時間越短，則試樣的潤濕性能越好。

1.2.4 凝膠化試驗

稱取待測試樣10g于50mL燒杯中，一邊攪拌一邊添加去離子水。記下形成凝膠時所加去離子水的質(zhì)量，算出試樣的凝膠化濃度范圍。

1.2.5 凝固試驗

取適量非離子表面活性劑，采用冰水浴或者冰鹽浴降溫，直到試樣凝固。記下試樣凝固時的溫度。

1.2.6 在洗衣粉中的配伍試驗

將FMEE、AEO-9以及XP-80分別按照1%、1.5%、2%的活性物質(zhì)量分數(shù)后配至基粉，所得9個試樣見表1。

用150ppm的硬水配成質(zhì)量分數(shù)為0.25%的試樣溶液，按GB/T 7462-1994在40℃記錄當時、5min后和10min后的泡沫高度。

按GB/T 13174-2008測試它們的去污力，將各試樣置于45℃中密封保存，分別在一個月后和兩個月后測試去污力，觀察其去污性能的穩(wěn)定性。

1.2.7 在液體洗滌劑中的配伍試驗

將非離子表面活性劑FMEE、AEO-9、XP-80與陰離子表面活性劑LAS、AOS、AES分別按4∶11復配于去離子水中（活性物含量按100%計），所得試樣見表2。

用150ppm的硬水配成質(zhì)量分數(shù)為0.25%試樣溶液，按GB/T 7462-1994在40℃記錄當時、5min后和10min后的泡沫高度。

按GB/T 13174-2008測試它們的去污力，將各試樣置于45℃中密封保存，分別在一個月后和兩個月后測試去污力，觀察其去污性能的穩(wěn)定性。

2. 結(jié)果與討論

2.1 去污性能

經(jīng)測定，F(xiàn)MEE等非離子表面活性劑在國標污布上的去污力見表3。

由表3可以看出，三種非離子表面活性劑的去污性能接近。其中，XP-80在碳黑污布上的去污力較好，而FMEE在蛋白污布和皮脂污布上的去污力較好。

2.2 泡沫性能

在40℃時，分別測定了FMEE、AEO-9、XP-80在150ppm硬水中的泡沫性能，結(jié)果如表4和圖1所示。

與AEO-9相比，F(xiàn)MEE和XP-80的發(fā)泡性能較差，而穩(wěn)泡性能均顯著低于AEO-9，屬于低泡沫表面活性劑。其中，F(xiàn)MEE的起泡高度也比XP-80稍低。

表1 后配FMEE等非離子表面活性劑的基粉

表2 FMEE等非離子表面活性劑與陰離子表面活性劑復配的液體洗滌劑

2.3 潤濕性能

分別用去離子水配制質(zhì)量濃度為1%的非離子表面活性劑溶液和用250ppm硬水配制質(zhì)量濃度為0.5%的非離子表面活性劑溶液，在30℃時的潤濕性能見表5和表6。

由表5和表6可以看出，具有支鏈結(jié)構(gòu)的XP-80的潤濕性能最好，且顯著優(yōu)于其他試樣。與AEO-9相比，F(xiàn)MEE的潤濕性能則明顯高于AEO-9。

2.4 凝膠化濃度

在2 5℃時，分別往F M E E、AEO-9和XP-80三種非離子表面活性劑中加入去離子水，結(jié)果見表7。

由表7可以看出，F(xiàn)MEE、XP-80和去離子水在任意濃度下均不會形成凝膠，而AEO-9在去離子水溶液中的濃度達到38 %至72%時會形成凝膠。

由于FMEE的結(jié)構(gòu)中末端不含羥基，在水溶液中不易與水分子形成氫鍵，因此在水中的溶解速度比較快。而且，根據(jù)相圖研究，F(xiàn)MEE的凝膠相區(qū)與AEO-9相比要小得多，因而在配制成液體產(chǎn)品的過程中，出現(xiàn)凝膠的可能性較小，更易于配成液體產(chǎn)品[1]。而AEO-9的末端為羥基，可與溶液間借助氫鍵形成復合結(jié)構(gòu)，黏度較大，易形成凝膠。

表3 FMEE等非離子表面活性劑的去污性能測試結(jié)果

表4 三種非離子表面活性劑的泡沫性能測試結(jié)果

圖1 FMEE等非離子表面活性劑的泡沫變化趨勢

表5 FMEE等的1%去離子水溶液的潤濕性能測試結(jié)果

表6 FMEE等的0.5%、250ppm硬水溶液的潤濕性能測試結(jié)果

表7 三種非離子表面活性劑的凝膠化濃度

表8 三種非離子表面活性劑的凝固點

2.5 凝固點

FMEE、AEO-9和XP-80三種非離子表面活性劑的凝固點見表8。

由表8可以看出，F(xiàn)MEE的凝固點最低，達到-1℃，而AEO-9在16℃就會凝固，XP-80的凝固點也高達8℃。因此，與AEO-9和XP-80相比，F(xiàn)MEE在低溫環(huán)境下仍能保持較好的流動性。

2.6 在洗衣粉中的配伍性能

2.6.1 FMEE等非離子表面活性劑復配在洗衣粉中的去污性能

將FMEE、AEO-9以及XP-80分別按照1%、1.5%、2%的活性物質(zhì)量分數(shù)后配至基粉中，各洗衣粉試樣在國標污布上的去污性能測定結(jié)果見表9。

由表9可以看出，各試樣在碳黑污布和蛋白污布上的去污力差異較小，而粉4#、粉5#和粉6#在皮脂污布上的去污力明顯高于其他試樣。FMEE后配至基粉中的去污性能與AEO-9、XP-80基本相同。

由表9同時可知，后配各非離子表面活性劑為1.5%時，洗衣粉試樣的去污性能最佳。

2.6.2 FMEE等非離子表面活性劑復配在洗衣粉中的泡沫性能

后配了非離子表面活性劑的洗衣粉的泡沫性能見表10。

由表10可以看出，后配相同含量的非離子表面活性劑下，后配FMEE的基粉的發(fā)泡性能稍高于后配XP-80的基粉，且明顯高于后配AEO-9的基粉，而各洗衣粉試樣的穩(wěn)泡性都很好。

由表10同時可知，后配非離子表面活性劑為1%時，洗衣粉試樣的起泡高度最高。

2.6.3 FMEE等非離子表面活性劑復配在洗衣粉中的穩(wěn)定性

實驗測試了后配非離子表面活性劑的洗衣粉在密封、45℃的條件下的去污性能變化，結(jié)果見表11～13。

由表11、表12和表13可以看出，分別后配了FMEE、AEO-9和XP-80的洗衣粉，在密封、45℃的條件下，各試樣對碳黑污布的去污力沒有明顯影響，而對蛋白污布和皮脂污布的去污力稍有降低。

表9 FMEE等復配在洗衣粉中的去污性能測試結(jié)果

表10 FMEE等復配在洗衣粉中的泡沫性能測試結(jié)果

表11 FMEE等復配在洗衣粉中在碳黑污布上的去污穩(wěn)定性測試結(jié)果

表12 FMEE等復配在洗衣粉中在蛋白污布上的去污穩(wěn)定性測試結(jié)果

2.7 在液體洗滌劑中的配伍性能

2.7.1 FMEE等非離子表面活性劑復配在液體洗滌劑中的去污性能

將FMEE、AEO-9、XP-80與LAS、AOS、AES分別按4∶11復配于去離子水中（活性物含量按100%計），所得各液體洗滌劑試樣在國標污布上的去污性能見表14。

由表14可以看出，各試樣在碳黑污布和蛋白污布上的去污力差異較小，各非離子與AES復配時在皮脂污布上的去污力明顯較好。FMEE分別和三種陰離子復配后的綜合去污性能與AEO-9基本相同，明顯好于XP-80。

2.7.2 FMEE等非離子表面活性劑復配在液體洗滌劑中的泡沫性能

各非離子表面活性劑和陰離子表面活性劑的復配溶液的泡沫性能見表15。

由表15可以看出，在含相同的非離子表面活性劑的液洗的發(fā)泡力中，含AES的試樣均明顯高于含AOS的試樣，且含AOS的試樣均顯著高于含LAS的試樣。

LAS與XP-80復配的發(fā)泡力最高，顯著高于AEO-9，AEO-9則明顯高于FMEE。AOS與XP-80復配的發(fā)泡力最高，高于AEO-9，AEO-9高于FMEE。AES與XP-80復配的發(fā)泡力最高，明顯高于AEO-9、FMEE。

由表15同時可知，各試樣的穩(wěn)泡性都很好。

2.7.3 FMEE等非離子表面活性劑復配在液體洗滌劑中的穩(wěn)定性

實驗測試了后配非離子表面活性劑的洗衣粉在密封、45℃條件下的去污性能變化情況，測試結(jié)果見表16、表17和表18。

由表16～表18可以看出，液體洗滌劑在密封、45℃的條件下，含LAS的復配溶液對蛋白污布和皮脂污布的去污力均明顯降低，含AOS的復配溶液對蛋白污布的去污力均明顯降低，其他試樣則沒有明顯的影響。

表13 FMEE等復配在洗衣粉中在皮脂污布上的去污穩(wěn)定性測試結(jié)果

表14 FMEE等復配在液體洗滌劑中的去污性能測試結(jié)果

表15 FMEE等復配在液體洗滌劑中的泡沫性能測試結(jié)果

表16 FMEE等復配在液體洗滌劑中在碳黑污布上的去污穩(wěn)定性測試結(jié)果

表17 FMEE等復配在液體洗滌劑中在蛋白污布上的去污穩(wěn)定性測試結(jié)果

表18 FMEE等復配在液體洗滌劑中在皮脂污布上的去污穩(wěn)定性測試結(jié)果

3. 結(jié)論

對FMEE進行的應用性能研究表明，與傳統(tǒng)的AEO-9相比，F(xiàn)MEE的去污性能、潤濕性能更好，且配伍性能與AEO-9相當，發(fā)泡較低且消泡快，低溫流動性好、沒有凝膠點，利于工業(yè)生產(chǎn)。因此，F(xiàn)MEE是AEO-9的最佳替代品，對于配制含有多量非離子表面活性劑的水基洗滌劑濃縮物特別有利。FMEE的這些優(yōu)點符合國際表面活性劑的低泡高效的發(fā)展趨勢，在洗滌劑行業(yè)具有良好的應用前景[4]。

[1] 石振民, 李軍正. 脂肪酸甲酯乙氧基化物（FMEE）的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[C]. 2007（第六屆）中國日用化學工業(yè)研討會論文集, 2007: 139-142.

[2] 王澤云, 陳海蘭. 我國洗滌用綠色表面活性劑最新進展[J]. 日用化學品科學, 2011, 34(7): 21-22.

[3] 羅毅, 孫永強, 田春花, 等. 脂肪酸甲酯乙氧基化物的物化性能研究[J]. 日用化學工業(yè), 2001, 5: 5-7.

[4] Pennell K D, Abriola L M, Weber W J. Surfactant enhanced solubilization of residual dodecane in soil columns: Experiment investigation[J]. Environ Sci Technol, 1993, 27: 2332.