劉 悅,李雙奇,劉明輝,董浩婷,焦玉鐸

(遼寧科技學(xué)院 生物醫(yī)藥與化學(xué)工程學(xué)院,遼寧 本溪 117004)

洗滌劑是按照一定配方制備的日用精細(xì)化工產(chǎn)品之一,隨著表面活性劑工業(yè)的迅速發(fā)展和人們對(duì)生活安全性能要求的不斷提高,液體餐具洗滌劑的配方研究亟待向產(chǎn)品的高效、安全、節(jié)能及綠色等方向發(fā)展[1-2]。國(guó)外對(duì)液體餐具洗滌劑中表面活性劑復(fù)配性能的基礎(chǔ)性研究、配方組分協(xié)調(diào)作用、產(chǎn)品多效功能等方面已經(jīng)比較深入,推動(dòng)了液體洗滌劑配方技術(shù)的改進(jìn)與創(chuàng)新,美國(guó)和歐洲液體餐具洗滌劑的發(fā)展水平要高于日本。我國(guó)受工業(yè)生產(chǎn)水平和消費(fèi)水平等因素的限制,在液體餐具洗滌劑復(fù)配技術(shù)的配方研究上起步較晚,目前應(yīng)充分發(fā)揮自身資源和消費(fèi)優(yōu)勢(shì),借鑒并參考先進(jìn)的研究經(jīng)驗(yàn)和成果,提高液體餐具洗滌劑的配方復(fù)配技術(shù)和產(chǎn)品性能質(zhì)量[3-4]。

本研究通過對(duì)具有高效洗滌性能、生態(tài)性能良好的非離子表面活性劑烷基糖苷、脂肪醇聚氧乙烯醚與陰離子表面活性劑脂肪酸甲酯磺酸鈉進(jìn)行復(fù)配,配方添加助洗劑檸檬酸鈉、螯合劑乙二胺四乙酸二鈉作代磷試劑,促進(jìn)分散污垢粒子,提高產(chǎn)品去污及環(huán)保性能,添加無機(jī)助劑碳酸鈉,皂化脂肪污垢有利于去污,同時(shí)加入防止污垢再沉積的聚乙烯吡咯烷酮、含氧漂白劑過碳酸鈉、酶等助洗劑,研究它們的配伍及協(xié)同效應(yīng),推進(jìn)非離子表面活性劑在液體洗滌劑領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,為開發(fā)適合我國(guó)國(guó)情的液體洗滌劑配方提供研究基礎(chǔ)[5]。

1 復(fù)配協(xié)同原理

表面活性劑是一類具有雙親性結(jié)構(gòu)的化合物,它是洗滌劑中的主要活性組分,其在較低濃度下就能顯著降低洗滌液表面張力改變體系的界面狀態(tài),是去除污垢的主要因素,洗滌劑中常用的表面活性劑主要有陰離子、非離子和兩性離子表面活性劑。不同的表面活性劑配合應(yīng)用,能夠彌補(bǔ)各自欠缺的能力,從而使其綜合性能得到顯著提高,實(shí)現(xiàn)表面活性劑的協(xié)同效應(yīng)。

非離子表面活性劑的類別主要有聚氧乙烯型、多元醇型、嵌段聚醚型和酰胺型等,在分子結(jié)構(gòu)中通過醚鍵與羥基結(jié)合形成氫鍵而親水,其親水性較弱,一般采用加成多個(gè)基團(tuán)來提高非離子表面活性劑親水性能。非離子表面活性劑因其去污效果好、穩(wěn)定性好、兼容性高,在液體洗滌劑中的應(yīng)用日漸增加,成為現(xiàn)階段洗滌劑研究的熱點(diǎn)[6]。

烷基糖苷(APG)是世界級(jí)的新一代綠色非離子表面活性劑,工業(yè)應(yīng)用發(fā)展前景十分廣泛。其是由葡萄糖與天然可再生資源天然脂肪醇經(jīng)過縮醛脫水制成,含有單苷、二苷、三苷和多苷。APG在液體洗滌劑中具有很多優(yōu)異性能,表面張力低,活性高,生物降解好,不污染環(huán)境,有良好的皮膚相容性和復(fù)配性能,在提高產(chǎn)品洗滌效能的同時(shí),減少了洗滌劑中表面活性劑的總含量,降低了成本,能夠提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。研究表明,APG在液體洗滌劑中C12～C14范圍內(nèi)洗滌效果最佳,并可以用于配制濃縮型液體洗滌劑[7]。

脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO9)是典型的非離子表面活性劑,它具有良好的去污性、滲透性、乳化性、抗硬水能力和生物降解性,其能與任何類型的表面活性劑復(fù)配。

將APG、AEO9加到MES溶液后,顯著增加了體系降低表面張力的能力,溶液的表面活性得到有效提高。該復(fù)配體系性能提高的原因是非離子表面活性劑與離子型表面活性劑混合后,APG、AEO9減弱了陰離子型表面活性劑MES “離子頭”基間的電性斥力作用,使在洗滌劑氣、液界面上表面活性劑的單分子膜更加緊湊,且兩種表面活性劑分子中的憎水基都具有疏水作用,在洗滌劑溶液中比較容易形成混合膠團(tuán),從而引起混合后溶液的臨界膠束濃度值降低[8]。

非離子表面活性劑復(fù)配增效性能優(yōu)良,不易受pH、強(qiáng)電解質(zhì)影響。文章選用具有良好協(xié)同作用的非-陰離子表面活性劑(AEO/APG/ MES)進(jìn)行復(fù)配,有效地改善制品洗滌性能,增強(qiáng)膠束,與吸附層中分子之間的相互作用,使膠束更加容易形成,表現(xiàn)出良好的復(fù)配協(xié)同效應(yīng),選用可再生原料替代石油基表面活性劑,更符合綠色和環(huán)保的發(fā)展理念。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 主要試劑與儀器

烷基糖苷(APG),脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO9),脂肪酸甲酯磺酸鈉(MES),乙二胺四乙酸二鈉(EDTA-2Na)檸檬酸鈉,聚乙烯吡咯烷酮,過碳酸鈉、阿拉伯膠等。

N2型可見分光光度計(jì)(上海精密科學(xué)儀器有限公司),DP-AW型表面張力儀(北京同德創(chuàng)業(yè)科技有限公司),NDJ-9S旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)(上海平軒科學(xué)儀器有限公司)等。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1 洗滌劑的配置

翻譯實(shí)踐過程中，經(jīng)指原文本應(yīng)有之意，是譯者對(duì)原文應(yīng)有之意的尊重與持守；權(quán)指譯者在尊重原文意義基礎(chǔ)上，根據(jù)交際目的對(duì)其所作的必要闡釋與權(quán)變。這種解釋源于對(duì)文章的自我理解，服務(wù)于最終意圖，對(duì)篇章進(jìn)行由表及里的深度分析，闡釋原文言外之意；在微觀層次，它影響乃至決定了譯者如何選擇分析視角、選擇何種翻譯策略等方面。

燒杯中量取25 mL去離子水加熱到50 ℃,按照配方復(fù)配比例依次加入APG、AEO9、MES,置于磁力攪拌器上不斷攪拌直到全部溶解;適當(dāng)降溫并加入EDTA-2Na充分溶解,混勻后依次加入4.3 g檸檬酸鈉、0.7 g過碳酸鈉、1.5 g聚乙烯吡咯烷酮、0.8 g阿拉伯膠等試劑并攪拌均勻;35 ℃時(shí)加入適量的酶、苯甲酸鈉、香精,進(jìn)行攪拌使其完全溶解;最后按配方用量加入剩余去離子水,繼續(xù)攪拌使溶液充分混合均勻。

2.2.2 液體洗滌劑去污率測(cè)定方法

去污率測(cè)定實(shí)驗(yàn)依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB9985-2000執(zhí)行,以表面皿模擬餐具,在相同實(shí)驗(yàn)條件下,以一定時(shí)間去除污垢的百分比作為衡量去污效率標(biāo)準(zhǔn)。將清洗、干燥、冷卻后的表面皿晾干后稱量其質(zhì)量M1;涂覆一定質(zhì)量的污垢室溫放置8小時(shí)稱重M2;配制一定濃度的餐具洗滌劑溶液,20 ℃條件下進(jìn)行洗滌;將清洗后表面皿置于60 ℃恒溫干燥箱里干燥數(shù)小時(shí),取出冷卻后稱重M3[9]。去污率計(jì)算見公式(1)。

(1)

2.2.3 表面活性劑表面張力測(cè)定方法

采用鼓泡實(shí)驗(yàn)法測(cè)定表面活性劑的表面張力。首先測(cè)定表面張力儀的儀器常數(shù),向滴定瓶中注入清水,使得毛細(xì)管口正好與液面成切線,系統(tǒng)采零,關(guān)閉泄壓開關(guān);打開滴液瓶的滴水開關(guān),緩慢放水,調(diào)節(jié)流量,壓力計(jì)讀數(shù)由小變大,氣泡由毛細(xì)管底部均勻而穩(wěn)定地排出,讀取數(shù)值;通過室溫下水的表面張力數(shù)值,計(jì)算儀器常數(shù)K。然后在相同的實(shí)驗(yàn)條件下,分別測(cè)定單一表面活性劑APG、AEO9、MES及復(fù)配體系洗滌劑溶液的最大壓差,平行測(cè)定3次。將測(cè)定得到的數(shù)據(jù)帶入公式(2),計(jì)算可得到目標(biāo)溶液表面張力值。

σ=KΔh最大

(2)

2.2.4 液體洗滌劑黏度測(cè)定方法

黏度測(cè)定實(shí)驗(yàn)是在一定溫度條件下,選用旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)2號(hào)轉(zhuǎn)子、12 r/min的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行測(cè)定。將調(diào)配好的洗滌劑溶液放至250 mL燒杯中,緩慢調(diào)節(jié)儀器升降旋鈕,使轉(zhuǎn)子浸入液面下,并使其凹槽中部與液面相平,設(shè)置轉(zhuǎn)速自動(dòng)后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定。

2.2.5 液體洗滌劑甲醛含量測(cè)定方法

以GB9985-2000為依據(jù)應(yīng)用可見分光光度計(jì),對(duì)洗滌劑中甲醛含量的安全性能進(jìn)行測(cè)定,檢測(cè)目標(biāo)洗滌劑中甲醛含量是否符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。配置乙酰丙酮、甲醛等試劑,分別移取 0.10 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL、5.00 mL、10.00 mL、15.00 mL、20.00 mL、25.00 mL系列甲醛工作溶液至容量瓶中,并加入異丙醇,用可見分光光度計(jì)測(cè)定波長(zhǎng)在410 nm處的吸光度;在相同實(shí)驗(yàn)條件下測(cè)定一定濃度目標(biāo)液體洗滌劑的吸光度[10]。通過標(biāo)準(zhǔn)曲線獲得洗滌劑中甲醛含量。

3 結(jié)果與討論

3.1 液體洗滌劑去污性能測(cè)定

洗滌劑配方設(shè)計(jì),去污性能是主要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),表面活性劑作為洗滌劑的必要活性組分,對(duì)產(chǎn)品的洗滌能力起主要作用。通過正交試驗(yàn)來考察非離子表面活性劑APG、AEO9與陰離子表面活性劑MES復(fù)配時(shí),不同配比量對(duì)去污性能的影響,依據(jù)去污率高效原則確定最佳配方比例。

試驗(yàn)因素與水平如下:

A. AEO9:A1=3.2%,A2=3.5%,A3=3.8%

B. MES:B1=4.0%, B2=4.3%,B3=4.6%

C. APG:C1=1.0%, C2=1.2%,C3=1.4%

選用表L9(34)進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì),試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

表1 液體洗滌劑去污率正交試驗(yàn)表

通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知,以最大去污率為原則,以水平條件A3B2C3作為最優(yōu)復(fù)配比例。其中極差R1>R3>R2,說明非離子表面活性劑AEO9這一因素對(duì)液體洗滌劑去污率的影響最為顯著,烷基糖苷次之。

3.2 表面活性劑表面張力實(shí)驗(yàn)測(cè)定

對(duì)APG、AEO9、MES單一表面活性劑及復(fù)配體系洗滌劑溶液分別進(jìn)行表面張力測(cè)定,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖1所示。

圖1 單一及復(fù)配表面活性劑表面張力

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出,表面活性劑按照優(yōu)選復(fù)配比例形成液體洗滌劑的表面張力0.034 9 N/m小于AEO9、MES和APG這三種單一表面活性劑的表面張力0.041 62 N/m、0.046 54 N/m和0.039 52 N/m,說明非離子表面活性劑能有效降低洗滌劑復(fù)配體系表面張力,提高產(chǎn)品活性,對(duì)復(fù)配體系有良好的協(xié)同效應(yīng)而非對(duì)抗作用,對(duì)液體洗滌劑的去污功能有顯著的增效作用。

3.3 液體洗滌劑黏度性能測(cè)定

使用NDJ-9S旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)對(duì)研制的液體餐具洗滌劑進(jìn)行黏度測(cè)定實(shí)驗(yàn),測(cè)得其粘稠度為1 476 mPa·s,屬于洗滌劑適宜的黏度范圍。

3.4 液體洗滌劑甲醛含量檢測(cè)

通過N2型可見分光光度計(jì)對(duì)洗滌劑進(jìn)行了甲醛含量測(cè)定,吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖2。

圖2 甲醛含量測(cè)定吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線

甲醛標(biāo)準(zhǔn)曲線y= 0.004 8x- 0.002 8,復(fù)配試液吸光度0.138,根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算可得到目標(biāo)產(chǎn)品中游離甲醛含量為0.029 3,數(shù)值小于0.1,符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB9985-2000進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定,目標(biāo)液體洗滌劑的pH值為9.83;在穩(wěn)定性方面, -5 ℃和40 ℃實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件下放置24 h,取出至室溫后,不分層、無結(jié)晶、無沉淀現(xiàn)象,符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)洗滌劑理化指標(biāo)的要求。

4 結(jié)論

(1)在液體餐具洗滌劑中復(fù)配非離子表面活性劑,能有效降低洗滌劑表面張力,改變體系界面狀態(tài),提高洗滌活性。

(2)將非離子表面活性劑烷基糖苷APG、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO9與陰離子表面活性劑脂肪酸甲酯磺酸鈉MES以比例1.4∶3.8∶4.3進(jìn)行復(fù)配,產(chǎn)品性能穩(wěn)定、高效、安全且生物降解性能優(yōu)良,綠色環(huán)保。