烷基糖苷的性能及其在洗衣液中的应用研究.docx

第 37 卷第 4 期2014 年 4 月日用化学品科学detergent cosmeticsvol37 no4 apr. 2014烷基糖苷的性能及其在洗衣液中的应用研究朱会苏 1 ，张燕山 2（1.纳爱斯集团有限公司，浙江 丽水 323000；2.上海发凯化工有限公司，上海 201505）摘要：对烷基糖苷的基本性质及其在特定洗衣液体系中的性能进行了研究，重点考察了烷基糖苷的烷基链 长和用量对洗衣液性能的影响。研究表明，烷基糖苷能显著提高洗衣液洗涤织物的柔软度、蓬松性及抗静 电性能，还能复配协同增效提高洗衣液的去污力等，尤其适合在丝毛洗护洗衣液中的应用。 关键词：烷基糖苷；洗衣液；应用中图分类号：tq423 tq649.6文献标识码：a文章编号：1006-7264（2014）04-0017-05 doi：10.13222/ki.dc.2014.04.006洗衣液是指以水为基质，用于洗涤纺织品及针织品 等产品的清洁用品。洗衣液相对于固体洗涤剂而言，具 有温和、节能环保和使用方便等优点，并且可以赋予衣 物柔软性、抗静电性及一定的蓬松度1。洗衣液在中国 起步较晚，但是近几年发展速度较快，其在洗涤剂中所 占的比例也在逐年上升2。洗衣液市场在快速发展的同 时，对于品质的要求也越来越高。烷基糖苷作为一种资 源可再生、生物降解快速完全的天然温和的多功能非离 子表面活性剂，在洗衣液中具有广阔的应用前景3。1烷基糖苷的性质烷基糖苷(alkyl polyglucosides, 简称 apg)是由天 然可再生原料葡萄糖和脂肪醇反应制备的生物质表面 活性剂4。在国际领先的一步法生产工艺中，无任何 有毒有害副产物生成。烷基糖苷是性能较全面优良的 非离子表面活性剂，兼有阴离子表面活性剂的特性。 下面以 apg 0810、0814 和 1214 这些产品为例，列 举烷基糖苷的基本性能，具体见表 1。表 1上海发凯化工烷基糖苷产品性能数据tab.1 properties data of alkyl polyglucosdis of shanghai fine chemical品名 泡沫 / mm耐碱性润湿性 表面张力 /mnm-1cmc/mgl-130 s3 min5 minnaoh/ gl-1去离子水 /sgreenapg pc 08105404904406402.326.2823.8greenapg pc 0814530510500600greenapg pc 121450049048010.927.133.5由表 1 可以看出，烷基糖苷表面张力低，泡沫 性能随疏水碳链长度不同而有差异 。 greenapg 0810 表面张力低， cmc 较大，润湿性好，耐碱性强； greenapg 1214 的 cmc 较小，泡沫稳定性好，在体 系中可以形成棒状胶束， 有助于提高配方黏度； gree-napg 0814 则是结合了两者的优点，具有更 好的通用性。烷基糖苷作为一种非离子表面活性剂，可与任何 类型表面活性剂复配，而且具有一定的协同效应。例 如，烷基糖苷与十二烷基硫酸钠复配，泡沫性能具有收稿日期：2013-02-22作者简介：朱会苏 （1963-），女，浙江人，工程师。协同效应，见图 1。 烷基糖苷对人体无毒、无刺激，并且生物降解迅速彻底，其降解最终产物为二氧化碳和水，具有良好 的生态安全性和相容性5, 6。烷基糖苷的绿色特质使得 其在洗衣液中的应用具有较大的优势。2 实验部分2.1 实验材料洗衣液原料：apg（50 %）（上海发凯化工有限公 司）、aes （70 %） 和 aeo-9 （basf）、cab （35%）科技广场日用化学品科学第 37 卷图 1greenapg 0814 与 k12 的泡沫协同效应fig.1 synergistic effects on foam height between apg0814 and k12蓬松度的评定：在规定条件下，用洗衣机洗涤纯 棉毛巾 （每组 10 条），自然晾干，测量厚度。计算各 组纯棉毛巾洗涤前后的厚度差值。厚度差值越大，说 明毛巾越蓬松。柔软性的评定：选有一定经验、手感灵敏的人， 以手感触摸的方式对 2 组洗后自然晾干的纯棉毛巾进 行柔软性盲测，进行评定打分，5 分最好，1 分最差。 柔软、蓬松试验程序：选取纯棉毛巾 20 条，每组 10 条，做好编号记录，并测量洗前厚度。在一台洗衣机 中加入一组纯棉毛巾，水量设定 35 l，加入 25 g 洗 衣液样品，浸泡 15 min 后，按常规的洗衣程序进行 洗涤。同时，在另一台相同规格型号的洗衣机中加入 另一组纯棉毛巾，洗涤另一样品。洗涤结束后，取出 自然晾干，测量 2 组纯棉毛巾洗后厚度。计算蓬松及 6501 （11）（上海亚洲化学品有限公司）、acu- soltm445n（dow）、柠檬酸钠 （上海凌峰化学试剂有 限公司）、荧光增白剂 （陕西石油化工研究设计院）、 edta-2na （石家庄杰克公司）。标准污布：白布 （jb-00）、碳黑污布 （jb-01）、 蛋白污布 （jb-02） 及皮脂污布 （jb-03），中国日用 化学工业研究院。纯棉毛巾：新买同厂家同批次同规格的白色纯棉 毛巾若干条 （35 cm 70 cm）。2.2 仪器设备改进型罗氏泡沫仪 （中国日用化学工业研究 院）、白度仪及 wsd-iii，optast；立式去污机及 rhlq-iii （中国日用化学工业研究院）、电子天平， 精 度 0.01 g， radwag； 立 式 洗 衣 机 ， siemens； 直尺，精度 1 mm。2.3 评价方法2.3.1 洗衣液泡沫的评价方法根据 gb/t 746294 方法测试洗衣液的泡沫性 能，记录起始泡沫高度。2.3.2 洗衣液去污力的评价方法根据 gb/t131742008 7.1 配制硬水。利用配制 好的硬水将洗衣液配成规定浓度的溶液 （浓缩型洗 衣液浓度为 0.1 %，普通型为 0.2 %），用立式去污机 和标准污布按 gb/t131742008 测试去污力。 2.3.3 织物柔软、蓬松性能测试评价方法毛巾预处理：将白色纯棉毛巾放在规定的洗衣机 中用自来水洗涤至无泡后晾干，备用。毛巾厚度的测量：将纯棉毛巾平摊，进行平整对 折叠加，用直尺量取其厚度即为恢复厚度 （每组10 条）。18度，然后进行柔软度测试评价。2.3.4 抗静电性能的测试将若干块涤纶方布 （边长为 10 cm），用清水漂洗至无泡后自然晾干备用。待试验样品各配成 0.1 % 浓度的水溶液 100 ml，加热到 30，各样品溶液加 入 4 块已处理涤纶方布，搅拌 3 min 后取出晾干，再 放入相对湿度为 65 % 的装有溴化钠的干燥器中，2 h 后测其表面电阻值，每组 4 块布的平均值即为该样品 在该浓度下的测试结果，电阻值降低越大，说明抗静 电性能越好。当 rs1 013 时，为抗静电性能好；当 rs =1 0121 011 时，为良好；当 rs = 1 010 时，为一般；当 rs 1 009 时，为差。3 烷基糖苷在洗衣液中的应用烷基糖苷的性能随烷基链长的不同而有显著差 异，因此烷基链长对于其在洗衣液中的应用有较大影 响。同时，烷基糖苷的用量也是影响洗衣液品质的重 要因素。本实验采用 aes 和 aeo-9 作为主表面活性剂， cab-35 和 6501 为辅助表面活性剂，保持配方总固 含量基本不变，考察烷基糖苷的烷基链长对洗衣液性 能的影响，配方设计见表 2。在表 2 实验的基础上，考察烷基糖苷的用量对洗衣液性能的影响，配方设计见表 3。4 结果与讨论4.1 烷基糖苷的碳链长度对洗衣液的影响本 次 实 验 采 用 apg 0810、 apg 1214 及 apg 0810 apg 1214 （5 5） 分别配制了洗衣液样品， 考察烷基糖苷疏水链长度对洗衣液性能的影响，配方 设计见表 2 和表 3。第 4 期朱会苏 ，张燕山：烷基糖苷的性能及其在洗衣液中的应用研究科技广场表 2洗衣液配方设计表tab.2 formulations of liquid laundry detergent表 3洗衣液配方设计表tab.3 formulations of liquid laundry detergent配方编号a1a2a3a4配方编号a5a6a7apg0810 或 apg650e(50%)01005apg 0810 或 apg650e(50%)000apg1214(50%)00105aes(70%)15151515aeo-98333cab-3522226501（11）1111acusoltm445n1.5cbs-x 增白剂0.1edta-2na0.1柠檬酸钠1.5防腐剂适量适量适量适量nacl适量适量适量适量香精适量适量适量适量去离子水至 100至 100至 100至 100总固体 / %22.622.622.622.6apg1214(50%)71015aes(70%)141310aeo-9544cab-353336501（11）000acusoltm445ncbs-x 增白剂edta-2na柠檬酸钠防腐剂 nacl 香精 去离子水总固体 /%适量 适量 适量 至 10021.7适量 适量 适量 至 10021.5适量 适量 适量 至 10021.9ph 值（110 水溶液）用柠檬酸或液碱调至中性ph 值（110 水溶液）用柠檬酸或液碱调至中性4.1.1 对洗衣液泡沫性能的影响烷基糖苷的疏水链长对于该体系洗衣液泡沫性能 具有较大的影响。从表 4 可以看出，基础体系 a1 配方泡沫低于标 准洗衣液；而加入烷基糖苷的配方泡沫全部低于配方 a1。烷基糖苷在该体系的加入在一定程度上降低了 发泡力，这符合洗衣液的发展趋势。表 4烷基糖苷碳链长度对洗衣液泡沫的影响tab.4 effects of carbon chain length of apgs on foam of liquid laundry detergent 配方编号a1a2a3a4标准洗衣液 泡沫 /mm1201039690 135 加入烷基糖苷的配方之间比较，泡沫高度 a2a3a4。这说明 apg 0810 在体系中的发泡性能最 好，apg 1214 次之，apg 0814 最差。发泡性能的差 异使技术人员在泡沫调节上具有较大的灵活性。烷基糖苷在体系中的加入可以使得洗衣液产生细 腻泡沫，有利于减少衣物的摩擦，进而保护衣物，特 别有利于丝毛等精细衣物的保护。4.1.2 对衣物蓬松度和柔软性的影响从表 5 和表 6 可以看出，用 a1 配方洗后，测试 样品的蓬松性较标准洗衣液洗后要差。在加入烷基糖 苷以后，配方 a2、a3、a4 均明显改善了样品的蓬松 性。配方 a3 效果最好，说明 apg 1214 在体系中对 改善衣物，特别是纯棉衣物的蓬松性作用最大，之后 依次为 apg 0814 和 apg 0810。表 5烷基糖苷碳链长度对衣物蓬松性的影响tab.5 effects of carbon chain length of apgs on resiliency to fabrics配方编号a1a2a3a4标准洗衣液洗前厚度 / mm11.211.2洗后厚度 / mm13.113.413.613.513.2洗后洗前厚2.32.0度差值 /mm表 6烷基糖苷碳链长度对衣物柔软度的影响tab.6 effects of carbon chain length of apgs on softness to fabrics配方编号a1a2a3a4标准洗衣液 柔软性，分值 2.5 3.0 4.0 3.5 2.5 19科技广场日用化学品科学第 37 卷apg 在洗衣液配方中的添加可以明显改善纤维， 特别是棉织品的柔软性。 apg 1214 的效果最好，提高。表 9烷基糖苷添加量对洗衣液泡沫的影响apg 0814 次之，apg 0810 稍差。apg 1214 对于改 善衣物柔软性具有较好的效果，其原因可能是其中的 烷基单苷起主要作用。因烷基链较长，十二、十四烷 基单苷亲水性较差，起到了类似于油脂柔软的作用， 降低了衣物的动、静摩擦系数，改善了柔软触感。 apg 0810 则是因为具有良好的润湿性能，使用后产 生良好的再润湿性，使衣物产生良好的手感。4.1.3 对衣物抗静电性能的影响烷基糖苷在洗衣液中的应用会相应提高衣物抗 静电性能，但是效果不是很显著 （见表 7）。这是由 于烷基糖苷的亲水基可以通过氢键与空气中的水分 结合形成导电通道，转移走纤维表面的电荷，从而 提高衣物的抗静电性能。但是由于烷基糖苷不具有 离子性，所以其对抗静电性能的提升不是很显著。 如果与阳离子表面活性剂复配会产生更显著的效 果。apg 1214 对衣物抗静电性能的提升最好，其次 是 apg 0814 和 apg 0810。表 7烷基糖苷碳链长度对衣物抗静电性能的影响tab.7 effects of carbon chain length of apgs on anti-staticness to fabrics配方编号a1a2a3a4标准洗衣液抗静电，rs 值 1 0091 0101 0121 0111 0084.1.4 对去污力的影响从表 8 可以看出，a3 配方的去污力要略优于 a2、a4，除 jb03 污布外，其他也均优于 a1 配方。 从去污力指标来讲，apg 1214 添加的效果要略好于 apg 0810 和 apg 0814，同时也要优于基础配方 a1。表 8烷基糖苷碳链长度对洗衣液去污力的影响tab.8 effects of carbon chain length of apgs on detergency of liquid laundry detergent配方编号 a1a2 a3a4 jb011.051.061.07 1.04jb04 1.19jb031.071.031.05 1.024.2 烷基糖苷添加量对洗衣液性能的影响通过以上实验，优选 apg 1214 来进行添加量的 考察，配方设计见表 3。4.2.1 对洗衣液泡沫性能的影响 （见表 9）随着烷基糖苷用量的添加，洗衣液泡沫会降低。 但是当烷基糖苷的用量超过 aes 以后，泡沫又有所20tab.9 effects of amounts of apg 1214 on foam of liquid laundrydetergent 配方编号a5a6a7标准洗衣液 泡沫 /mm1008792 1354.2.2 对衣物蓬松度和柔软性的影响从表 10 中可以看出，烷基糖苷的用量在 10 % 时，衣物洗后洗前厚度差值最大，蓬松性能较好。表 10烷基糖苷添加量对衣物蓬松性的影响tab.10 effects of amounts of apg 1214 on resiliency to fabrics配方编号a5a6a7标准洗衣液洗前厚度 / mm11.2洗后厚度 / mm13.513.813.613.2洗后洗前厚度差值 / mm2.0从表 11 可看出，衣物柔软性呈现出的趋势与蓬 松度一致，烷基糖苷添加量在 10 % 时，柔软性较 好。表 11烷基糖苷添加量对衣物蓬松性的影响tab.11 effects of amounts of apg 1214 on resiliency to fabrics 配方编号a5a6a7标准洗衣液 柔软性 / 分值3.04.03.5 对去污力的影响表 12 表明，对于 jb01 污布而言，烷基糖苷的添 加量在 10 % 时，去污力较好；jb03 污布也有同样 的趋势；而 jb02 污布则是在烷基糖苷的添加量达到 15 % 时较好。表 12烷基糖苷添加量对洗衣液去污力的影响tab.12 effects of amounts of apg 1214 on detergency of liquid laundry detergent配方编号a5a6a7jb011.081.10 1.08jb021.261.30 1.35jb031.061.08 1.055结论烷基糖苷作为一种绿色的多功能非离子表面活 性剂，已经成为日用洗涤行业的重要原料。在选择 的体系中，优选烷基糖苷为 apg 1214，优选用量为 10 %。在此条件下，烷基糖苷的加入显著提高了洗 衣液洗涤衣物的蓬松度、柔软性以及抗静电性能，也 对洗衣液去污力有协同增效的作用等。随着研究的深第 4 期朱会苏 ，张燕山：烷基糖苷的性能及其在洗衣液中的应用研究科技广场入，烷基糖苷在洗衣液中必将得到越来越广泛的应用。参考文献：1 bajpai divya, tyagi v k. laundry detergents: an overviewj.journal of oleo science, 2007, 56 (7): 327-340.2 李晓梅, 殷海龙, 王建军. 我国洗涤用品的现状及未来j. 日 用化学品科学, 2013, 36 (4): 7-10.3 吴建军, 马喜平, 邱海燕. 烷基多苷的应用j. 日用化学工业, 2004, 34(3): 181-183.4 markus michael mller, johannes h. kgler, marius henkel.rhamnolipids-next generation surfactants j. journal of biotechnology, 2012, 162 (4): 366-380.5 sun-a cho , ju-hee han , susun an. comparative study of the ocular irritation potential of various alkyl polyglucoside surfactants j. cutaneous and ocular toxicology, 2010, 29 (1): 50-56.6 torben madsen, gitte petersen, connie seier, et al. biode-gradability and aquatic toxicity of glycoside surfactants and a nonionic alcohol ethoxylate j. journal of the american oil chemistssociety, 1996, 73 (7): 929-933.research on the properties of alkyl polyglucosides and applications in liquid laundry detergentzhu hui-su1, zhang yan-shan2（1.nice group co.，ltd., lishui，zhengjiang 323000, china; 2.shanghai finchemical co., ltd., shanghai 201505, china）abstract: properties and applications in liquid laundry detergent of alkyl polyglucosides were studied. different alkyl polyglucosides were added into the liquid laundry detergent to test the influences of carbon chain length on the performance; and the effects of amounts of apg1214 were also studied. the results showed that addition of alkyl polyglucosides in liquid laundry detergent can improve detergency property and impar