第5章-洗涤用品与化学综述.ppt

第5章洗涤用品与化学,5.1洗涤,洗涤是指以化学和物理作用并用的方法，将附在被洗涤物表面的污垢去掉，从而使物体表面洁净的过程。,洗涤物体时，能改变水的表面活性、提高去污效果的一类物质。,以去污为目的而设计配合的制品。,5.1.1洗涤原理,洗涤机制包括润湿作用和洗涤过程。1润湿作用液体对固体表面的润湿能力可用接触角来表示。所谓接触角就是指液滴在固体表面形成的角度。当0时为完全润湿，90为润湿，90180不润湿，180完全不润湿。,2洗涤过程（介质）被洗物一污垢洗涤剂=被洗物洗涤剂污垢水洗介质为水，干洗介质为有机溶剂。关键是洗涤剂。除润湿作用外，还有：机械作用乳化作用增溶作用。,洗涤剂的去污作用就是上述由降低界面张力而产生的润湿、渗透、起泡、乳化、增溶等多种作用的综合结果，可用去污力表示：,去污力（）,5.1.2洗涤剂的化学结构,1洗涤剂的一般组成洗涤剂的主要成分不外乎由表面活性剂和洗涤助剂两部分构成。表面活性剂是一种用量尽管很少但对体系的表面行为有显著效应的物质。它们能降低水的表面张力，起到润湿、增溶、乳化、分散等作用。洗涤助剂是能使表面活性剂充分发挥活性作用，从而提高洗涤效果的物质。,表面活性剂,合成洗涤剂,20世纪30年代,以石油化工原料衍生的,形成一门工业,表面活性剂已有2000多种。分子结构上的共同特点是分子中同时带有“双亲”基团，即既带有亲水的极性基团（如羟基、羧基等），又带有疏水的非极性基团（如碳原子数8的烃基）,表面活性剂分子结构特点,图5-2表面活性剂结构的火柴模型,图5-3表面活性剂在两相间的排列与聚集,表面活性剂刚刚好能填满整个界面的浓度。表面活性剂在溶液中形成胶束的最低浓度。,水包油（O/W）,油包水（W/O）,实质:分子间作用力，即范德华力。受力状况相本体内的分子处于界面的分子表面张力,图5-1液相内分子受力示意图,洗涤剂中常用的表面活性剂有脂肪酸盐、烷基苯磺酸钠、烷基醇酰胺、脂肪醇硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚（平平加）等。它们分为离子型和非离子型两大类。离子型。离子型又分为阴离子型、阳离子型和两性型三种。如作为普通肥皂的脂肪酸盐、大部分民用洗衣粉的烷基苯磺酸钠、用作化妆品原料的脂肪醇硫酸钠都是阴离子型；一些用作杀菌剂的铵盐如季铵盐（新洁尔灭）、叔胺（萨帕明A）为阳离子型；如可用作乳化剂、柔软剂的氨基酸盐（十二烷基氨基丙酸钠），它们在水中可离解成阴、阳两类离子，故称为两性型；非离子型。这一类活性剂在水中并不离解出离子，而是以分子状态存在。如上海美加净等。,5.1.3洗涤剂的分类,1.阴离子表面活性剂,在水中电离后，亲水性基团为阴离子基团。,性能较温和刺激性较小去污能力良好洗涤能力良好发泡能力良好,2.阳离子表面活性剂,在水中电离后，亲水性基团为阳离子基团。,洗涤性能较差，刺激性和毒性较大，杀菌性能强。,主要用作杀菌剂、柔软剂、破乳剂和抗静电剂。,3.两性离子型表面活性剂,与其他表面活性剂相容性较好，可在任何酸碱度条件下使用，有良好的耐硬水性，发泡力强，无毒性，刺激性小。,4非离子型表面活性剂,本身不含离子型官能团，在溶液中以分子状态存在。受内部的亲水基团和亲油基团的性能制约。整体性能温和，毒性、刺激性较低，化学稳定性好，与其他表面活性剂的相容性较好，有良好的乳化、渗透、增溶、润湿等性能。,5.1.4表面活性剂的性质和应用,分散,乳化,破乳,增溶,发泡,润湿,1.乳化作用,把一种液体以极其细小的液滴（直径约0.1至数十微米）均匀分散到另一种与之不相混溶的液体中的过程称为乳化。所形成的体系称为乳状液。,常用于食品工业和膏霜类化妆品,2.发泡作用,发泡：改变液体和气体之间的表面张力，使混合过程中出现泡沫的现象。起泡剂：能使泡沫稳定的物质。,3.分散作用,不溶于溶剂的固体借助表面活性剂的作用，均匀分散于溶剂中的现象。,指甲油,4.破乳作用,使乳化体系中的油、水分层，消除乳化现象。,脱脂牛奶,5.增溶作用,能使泡沫稳定的物质,当表面活性剂用量超过临界胶束浓度后，形成的胶束将携带其中一相的物质溶入溶剂，使低溶解度的物质溶解度“增加”，这就是增溶。,6.润湿作用,固体与液体接触时，扩大接触面而相互附着的现象，是不同表面与界面张力作用的综合结果。,图5-4表面张力与液相夹角关系图,7.洗涤作用,基于表面活性剂降低界面的表面张力而产生的综合效应，以物理和化学并用的方法，将附着在被洗物表面上的不需要物体或者有害物体除掉，从而使被洗物表面清洁的过程。,表面活性剂的各种作用的综合结果。,表面活性剂部分理化性质与其浓度的关系曲线,洗涤过程中，并不是洗涤剂用得越多，洗涤能力就会越强。因为，从图我们可以知道当洗衣粉的用量达到临界胶束浓度时，洗涤能力达到最大；继续加入过量的洗衣粉，洗涤能力不会有明显的上升。这也是为什么现在市场中出售的洗衣粉往往都有建议用量，一般会建议多少公斤（或多少件）衣服使用多少洗衣粉。,肥皂,5.2肥皂,含有818个碳原子的脂肪酸或混合脂肪酸的碱性盐类（无机的或有机的）的总称。,5.2.1肥皂的原料,碳酸钠与滑石粉,泡花碱,着色剂,钛白粉,香料,钙皂分散剂,油脂,肥皂,5.2.2制皂原理和肥皂去污原理,1.制皂原理2.肥皂去污原理,亲油基亲水基,肥皂在水中具有润湿、乳化、起泡、增溶、悬浮等性能，从而表现出显著的去污能力。但是，肥皂不能在硬水中使用。因为肥皂能与硬水中的钙、镁离子生成不溶性的钙皂和镁皂，从而减弱肥皂的洗涤能力，这不仅会浪费肥皂，而积淀在织物上的钙皂和镁皂也会影响染色效果，还会使织物泛黄、变灰、变脆。同时，肥皂也不适合在酸性溶液中使用，否则会分解成脂肪酸和盐。,非碱金属皂,洗衣皂香皂特种皂,5.2.3肥皂的分类和常用肥皂,钠皂钾皂铵皂有机碱皂,制皂方法油脂原料,纤维用皂,脂肪酸原料产品形状,优质肥皂应该是具有适当的硬度，不发黏，不分层，不应出现冒油、裂纹及严重冒霜现象；皂型应美观，形状应端正；皂体无缺损变形，图案、字迹清楚。色泽应均匀一致，无黑斑、黑点，不发绿，不呈暗褐色。气味应符合肥皂固有的味道，无不良异味（如油味、酸味、苦涩、腥膻等异味）。,1.洗衣皂,去污力强，泡沫适中，使用方便。,不耐硬水，在硬水中洗涤时会产生皂垢。,洗衣皂可以与洗衣粉混合使用可提高去污能力，洗衣粉中所含的三聚磷酸钠具有络合钙、镁离子，软化硬水的功效，可以使肥皂的去污能力得以提高；再者，肥皂与洗衣粉中的烷基苯磺酸钠可产生“协同去污效应”，提高了二者的去污能力。此外，肥皂能抑制洗衣粉的发泡能力，使衣物易于漂洗。,2.香皂,表5-2桂花香皂的基础配方,质地细腻，气味芬芳，可用来洗手、洗脸、洗发、洗澡。,3.富脂皂,表5-3富脂皂的基础配方,供洗脸、沐浴用，特别适用于干燥皮肤者，有滋润、柔软皮肤，防止皮肤干裂的功能。,4.药皂,除具有普通香皂的共性外，尚有杀菌、消毒、祛臭的疗效或兼有治疗某些皮肤病的性能。,由于加入的药物种类和量的多少不同，对不同的皮肤病有不同的疗效。,5.美容皂,幽雅清新的香味，稠密稳定的泡沫，去污力强，洁肤效果好。,滋润皮肤、营养机体、促进皮肤代谢，延缓皮肤衰老。,6.减肥皂,表5-5减肥皂的基础配方,功能性肥皂,7.透明皂,透明剂乙醇蔗糖丙二醇香茅醇二乙醇胺盐N-酰基氨基酸的单乙醇胺盐,甘油山梨醇聚乙二醇乙二醇三乙醇胺盐,8.复合皂,能使泡沫稳定的物质,配有钙皂分散剂的皂类洗涤剂。有复合香皂和复合洗衣皂两种。,钙皂分散剂一般多为表面活性剂，与肥皂配伍后，可发挥彼此的增溶作用，提高肥皂在冷水中的溶解度，增加其在冷水中的去污力，还可以防止不溶性金属盐的产生。,9.儿童皂,原氏儿童皂（小狗）,刺激性低，性能温和，能去除污垢，增加皮肤柔软感。,10.液体皂,能使泡沫稳定的物质,优良的洗涤性能，去污力强，泡沫性好，可以使皮肤有柔软舒服感觉。,按活性物的组成肥皂型十二烷基硫酸盐型-烯基磺酸盐型混合表面活性剂型,肥皂是碱性物质，其脱脂作用强，因此不要过于频繁地使用肥皂，以免将皮肤上的皮脂过多地去掉，造成皮肤粗糙、干裂。要认识不同功能肥皂的特点，根据自己皮肤的类型和状况选择合适的肥皂。洗涤后用水将皮肤上的肥皂冲洗干净。,生活小贴士,一旦出现皮肤刺激或过敏情况，应该立即更换其他品牌的肥皂，或改用较温和的肥皂，或停止使用。洗涤后皮肤通常有紧绷感，此时可适当地涂抹一些护肤品。要使用优质肥皂，肥皂变质后不要再使用。,生活小贴士,5.3合成洗涤剂,以(合成)表面活性剂为活性组分的洗涤剂。洗涤性能比肥皂好。溶解方便，使用时省时、省力，用量又少，有些还可在低温下使用，同时又可节省大量食用油脂。,个人清洁洗涤剂家庭洗涤剂工业及公共设施洗涤剂,粉状液体块状,服装用厨房用硬表面用香波,重役型轻役型,5.3.1合成洗涤剂的分类,纺织、印染轻工、食品、发酵、造纸金属、机械、仪器仪表化工、医药及公用设施卫生石油工业,粒状膏状,5.3.2合成洗涤剂的原料,主要成分,无去污能力，但加入后可改善洗涤剂的性能，或使表面活性剂的配合量降低。,有去污能力。,无机助剂,有机助剂,性能和质量表面活性剂的选择最为重要，因为它在洗涤过程中起着主要作用，但助剂与辅助剂的搭配也十分重要，因为助剂与辅助剂不但能够增强表面活性剂的作用，如增强去污、分散、乳化、增溶、硬水软化、抗再沉积等，而且还能改善其他性能，如增大洗涤剂的溶解度、粘度,提高泡沫稳定性,抗结块，防止刺激皮肤，对被洗物的增白、增艳以及对产品的加色、加香等（见洗涤剂用表面活性剂、洗涤剂用助剂与辅助剂）。,商品性能需要从商品的形态、相对密度、颜色、气味、泡沫直到包装设计进行研讨。如洗衣粉，要求颗粒大小适当、均匀、无结块、色泽洁白（着色粉色泽鲜艳）、无不良气味(加香粉，要有香味及其持久性)、流动性好、视比重稳定、溶解性好等；对液体洗涤剂，则需研究透明度或混浊度、稠度、稳定性、色泽、香味等。洗涤时是否对皮肤有刺激、手感如何等。,经济效益必须考虑最后的产品成本。只有产品的质量好而又便宜的配方，才具有生产的价值。环境问题不能对环境和人体产生不利的影响。一个较好的、较成功的配方都要经过上述4个方面的考验。在配方的研究中，应力求做到产品质量、商品形式和经济效果等各方面的协调和统一。,增溶剂,对甲苯磺酸钠及二甲苯磺酸钠,低分子醇和尿素,增泡剂,但泡沫丰富不一定洗涤力强，漂洗时泡沫没有了也不一定就漂洗干净了。,携污作用,指示作用,丰富,稳定性,细腻,增稠剂,使用运输方便,符合使用者心理需要,具有一定的稠度和黏度,使织物蓬松，柔软，手感好，且抗静电,柔软剂,乳化剂,极性有机物,其他高分子化合物,亲水亲油体系,多种表面活性剂,乳状液体洗涤剂,消毒剂,餐具洗涤剂,衣用液体洗涤剂,杀菌剂,防止和抑制细菌的生长，保证产品在保质期内不至于腐败变质。,无毒、无刺激、色浅价廉以及配伍性好。,抗氧化剂,以油脂为原料的洗涤剂中使用的助剂,特别是含有不饱和键的化合物。,根据油脂性质、制品的物理状态、制品的pH值、用途、贮存期要求等进行选择。,除臭剂,赋香掩盖,加香精，使用后靠留香掩盖臭味。,化学除臭,铁盐除便池中的硫化氢；一些碱性或酸性制剂、氧化剂、还原剂等与臭气反应马来酸酯与臭氧缩合,物理除臭,吸附剂吸收剂,香精,液体洗涤剂，尤其是洗发香波和沐浴液，对香精的要求相当严格。,通过分子扩散引起人们的快感，闻到香味感到优雅和舒适。,色素,配制成不同颜色，产生视觉上的魅力。,加入某种色素，遮盖由于原料或工艺给产品带来的外观缺陷。,一些液体洗涤剂,某些产品,缓冲剂,调节洗涤剂的酸碱度，使pH值在所设计的范围内，满足产品或组成物的特定需要。,pH调节剂,螯合剂,与硬金属离子结合，生成可溶性络合物。,三聚磷酸钠,但在液体洗涤剂中较难加入,无磷洗衣粉,洗衣粉中的磷酸盐在使用后未经变化直接进入河流和湖泊，它的存在促使藻类大量繁殖，一方面覆盖了水面，另一方面使水中的含氧量下降，导致鱼类死亡，水质混浊恶化。这种现象称为富营养化。出于对生态和环境的考虑，人们开始寻找磷酸盐的替代品。较为理想的有沸石、层状硅酸盐和有机代磷助剂，最常用的有机螯合剂是乙二胺四乙酸二钠。,紫外线吸收剂,用于护肤产品，防止紫外线对皮肤的伤害。,二苯甲酮衍生物,苯并噻唑衍生物,保湿剂,化妆作用,滋润作用,酶制剂,生化制剂脂肪酶油脂类蛋白酶血迹等淀粉酶淀粉类,摩擦剂,增大洗涤剂与硬表面的机械摩擦力，使污垢更易脱离。要有一定的硬度和粒度。,石英砂,硬质塑料细粉或塑料小球,牙膏的主要成分就是摩擦剂,抗污垢再沉积剂,防止重金属无机盐沉积。,使因洗涤进入水溶液中的污垢悬浮，分散在水溶液中，防止这些污垢再沉积到洗涤后的织物上。,漂白剂,去污,珠光剂,产生珍珠样光泽，使产品得到更漂亮的外观。,荧光增白剂,白色物体为了获得更加令人满意的洗涤白度。,某些浅色印染织物需要增加鲜艳度。,衣服漂洗不净危害大,洗衣粉中的主要“成员”十二烷基苯磺