粉状合成洗涤剂概要.ppt

第五章粉状合成洗涤剂,陈燕丹,奇强洗衣粉气死日本人的广告,第一节洗衣粉的成分,一、洗衣粉常用的主剂（1）表面活性剂主要活性成分阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂阴离子表面活性剂，其中以肥皂、烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠用得最多。,价格低廉，与碱一起配合使用可提高去污能力，洗涤后的织物手感较好。,第一节洗衣粉的成分,一、洗衣粉常用的主剂（2）常用表面活性剂的性能比较钠皂和钾皂溶液的pH值约为10，具有良好的洗涤油性污垢的性能。但它们不耐硬水，这样不仅会使洗涤能力降低，而且还会再污染洗涤物。,第一节洗衣粉的成分,十二烷基苯磺酸钠（ABS）易溶于水，它不仅具有良好的起泡性能和去污力，而且还耐硬水。缺点在于洗后织物手感不好。但由于其去污力好，价格低廉而被广泛用于洗涤剂生产中。而仲烷基磺酸钠（SAS）易溶于水，对硬水稳定，具有良好的生物降解性能，适合用于液体洗涤剂的配制。,第一节洗衣粉的成分,烯烃磺酸钠不仅具有优异的去污能力，而且还具有优良的耐硬水的性能，它是重垢型颗粒洗涤剂的重要成分，因此广泛地用于低磷、浓缩洗涤剂生产中。脂肪醇硫酸盐(AS):一般为十二醇、十四醇、十六醇和十八醇的硫酸钠盐,其水溶液显中性,去污能力好,耐硬水性能佳,且洗后的织物和纤维手感好。,第一节洗衣粉的成分,脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)，聚合度一般为15,它的润湿性能虽不及非离子表面活性剂,但却有优良的起泡性能和良好的去污能力,常用于洗发香波、餐具洗涤剂的生产中。磺化脂肪酸酯盐(MES)易溶于水，起泡性能和去污能力良好，其耐硬水的性能和抗水解的性能均佳，而且在中性溶液中能稳定存在。常用于生产粉状洗涤剂、液体洗涤剂。,第一节洗衣粉的成分,非离子型表面活性剂临界胶束浓度很低，低浓度去污能力高；它在水中溶解时不发生解离，对硬水和电解质相对也不敏感；具有良好的增溶能力及乳化能力和生物降解能力，且产生泡沫少，因此还广泛用于化妆品生产中。,第一节洗衣粉的成分,聚醚型非离子表面活性剂具有分子量大和低泡特点，一般用于低泡洗涤剂的生产。蔗糖酯对人体无害，溶于水呈透明液体，主要由于低泡洗涤剂的制造。,第一节洗衣粉的成分,两性表面活性剂在洗涤剂的生产中用得并不广泛。但它兼有阳离子和阴离子两种基团，所以既有阴离子洗涤作用又有阳离子织物柔软作用。这类表面活性剂易溶于水，耐硬水，对皮肤刺激性小，具有较高的杀菌力和良好的发泡及洗涤能力，适合做泡沫清洗剂。,第一节洗衣粉的成分,二、生产洗衣粉的助剂（1）无机助洗剂洗涤剂的主要成分是表面活性剂，但只有表面活性剂产品不但过于浓缩，价格贵，而且消费者难以小剂量量取。因此几乎所有洗涤剂都需要有其它“助剂”，助剂本身去污能力很小或没有去污能力，但加到洗涤剂中都可改善洗涤剂的性能，降低表面活性剂的用量。,二、生产洗衣粉的助剂,（1）无机助洗剂洗涤助剂具有如下三种功效：对金属离子有螯合作用，使硬水软化；起碱性缓冲作用，使洗涤剂的碱性不致于因少量酸性物质存在而发生显著变化；具有分散作用，即在洗涤过程中使污垢向水中分散，防止污垢再附着的抗再沉积作用。此外助剂还具有增大溶解度，提高粘度，稳定泡沫，抗结块，降低对皮肤的刺激性以及增白等性能，从而改善洗涤剂其它方面的性能。,二、生产洗衣粉的助剂,（1）无机助洗剂磷酸盐磷酸盐分为两类，正磷酸盐和聚磷酸盐。在洗涤剂工业产中，所用正磷酸盐是磷酸三钠Na3PO4，对于洗涤剂工业来说、最重要的还是聚磷酸盐，如三聚磷酸钠Na5P3O10。作用：金属离子螯合剂，具有软化水的能力；对洗涤剂活性物具有协同作用；聚磷酸盐能使尘土等不溶物发生反凝絮作用而保持在悬浮状态，并且还可使油状物乳化。,二、生产洗衣粉的助剂,（1）无机助洗剂磷酸盐导致水藻类水生植物的富营养化，严重污染环境。目前西方一些发达国家已经禁止使用含磷洗涤剂，我国也正在逐步淘汰含磷洗涤剂的使用。近年来已广泛采用沸石替代三聚磷酸钠。,二、生产洗衣粉的助剂,（1）无机助洗剂沸石(4A分子筛)A型沸石是具有三维网络空间结构水合的铝硅酸钠，结构式：Na2OAl2O3xSiO2yH2O。用作洗涤剂助剂的沸石为合成沸石，合成沸石为不溶于水的白色微细颗粒，粒径为3m的占70，颗粒是中空的，孔洞直径约为0.42m。因此沸石中的Na可与洗涤剂中的Ca2、Mg2进行交换，使水软化，同时又使其呈碱性。在低磷或限磷时，若用沸石代替50的磷酸盐，成本会降低，在重量的基础上，1.2份沸石相当于1份无水三聚磷酸钠的螯合能力。另外，溶液中少量的重金属离子，能容易很快地除去。,二、生产洗衣粉的助剂,（1）无机助洗剂沸石(4A分子筛)4A沸石对镁离子的吸附性较差，因此其助洗性能受到了一定限制。此外，4A沸石不溶于水，用4A沸石合成的洗涤剂在洗涤衣物时易附着在衣物上不利于漂洗。欧美等发达国家普遍采用层硅酸钠做助洗剂合成洗衣粉，是目前替代含磷助洗剂的最合适的洗涤剂助洗剂。层硅酸钠对Mg离子的吸附性远远超过了4A沸石，而且溶解性能比4A沸石好，利于漂洗，减少了对衣物的二次污染。在弱酸、弱碱的温和洗涤环境下，尤其在常温、低温水的温和洗涤环境下，层硅酸钠的助洗性能较弱。,二、生产洗衣粉的助剂,（1）无机助洗剂其它代磷品乙二胺四乙酸(EDTA)钠盐EDTA螯合钙离子能力是目前软水剂中最强的一种。缺点是不能为洗涤剂提供碱性，使脂肪类污垢皂化。而且价格昂贵，但它仍然是此类螯合剂中在洗涤剂中使用得最多的一种。,二、生产洗衣粉的助剂,（1）无机助洗剂其它代磷品柠檬酸钠能起到络合洗涤液中的钙、镁离子作用，增加去污作力。柠檬酸钠还有无毒且易生物降解之优点。聚合物螯合剂可络合高价金属离子，用得最多的是丙烯酸均聚物和丙烯酸马来酸共聚物，由于聚合物链节中含有大量的羧基负离子，是一种很有发展前途的整合剂。,二、生产洗衣粉的助剂,（1）无机助洗剂硅酸盐肥皂制造者常认为硅酸盐（硅酸钠）是一种低级组成。实际上，硅酸盐在洗涤剂的配方中，起着很重要的作用。如泡化碱，NaOXSiO2。作用a污垢的抗絮凝；b抗再沉积；c软化水；d腐蚀抑制作用；e在喷雾干燥粉剂中，硅酸盐使中心颗粒粉具有松脆性；f在块状合成洗涤剂中，硅酸盐使物料具有可塑性。,二、生产洗衣粉的助剂,（1）无机助洗剂碳酸盐碳酸钠或纯碱(Na2CO3)纯碱能使溶液pH值超过9，提供高碱度，使水软化，并在沉淀产生后仍能保持这种碱度。另外还有NaHCO3、倍半碳酸钠又称为改性碱，即NaHCO3.Na2CO3.2H2O和K2CO3。,二、生产洗衣粉的助剂,（1）无机助洗剂释氧物世界上很多地区，粉状洗涤剂中都添加释氧化合物。所用的主要原料是过硼酸钠（NaBO34H2O)。四水合物理论上含有10.4的活性氧。一水合物含有16.03的活性氧。溶解于水时，过硼酸钠经过小解可以形成H2O2。过氧化氢进一步离解，最后获得活性氧原子。,二、生产洗衣粉的助剂,（1）无机助洗剂硫酸钠（用量可高达20-45%）在洗衣粉中是重要的填充剂，可以降低产品价格，也可降低洗涤剂活性物的临界胶束浓度，能在洗衣粉中表面活性剂浓度较低时发挥洗涤作用。改善流动性，防止结块。调节产品表观密度。,二、生产洗衣粉的助剂,（2）有机助剂抗再沉积剂-羧甲基纤维素纳(CMC)纤维素不溶于水,经一氯乙酸处理后，生成羧甲基纤维素，再中和成为钠盐，便是熟知的羧甲基纤维素纳(CMC)。纤维素结构如下:,二、生产洗衣粉的助剂,（2）有机助剂理论上，每个-OH基都能醚化，但这几于永远不会发生。每个葡糖酐单元同0H基的数目起反应称为替代度(DS)。这可能是3，但很少超过1，同时经常是分数。CMC的全部性质都取决于替代度，洗涤剂中所用的CMC，替代度应在0.4-0.6之间。,二、生产洗衣粉的助剂,（2）有机助剂聚乙烯吡咯烷酮是无臭、无味的白色粉末，在水、醇等溶剂中易溶，不溶于丙酮、乙醚等，在酯、甲苯、低分子卤代烃中有一定的溶解度。由于溶解度较大，又能适于无机盐,所以溶液中因配用CMC而产生的许多问题都迎刃而解。,聚乙烯吡咯烷酮(PVP),二、生产洗衣粉的助剂,泡沫稳定剂与泡沫调节剂高泡洗涤剂在配方中常加入少量泡沫稳定剂，使洗涤液的泡沫稳定而持久。烷醇酰胺又称脂肪醇酰胺，属非离子型表面活性剂。在洗涤剂的配方中，它的主要作用是增稠和稳定泡沫，兼有悬浮污垢防止其再沉积的作用。较常使用的烷醇酰胺品种是月桂醇二乙醇胺以及椰子油二乙醇胺。低泡洗涤剂在配方中需加入少量泡沫调节剂，常用的有二十二烷酸皂或硅氧烷，使水液消泡或低泡。,二、生产洗衣粉的助剂,酶酶是一种生物制品，无毒并能完全生物降解。酶作为洗涤剂的助剂具有专一性，洗涤剂中的复合酶能将污垢中的脂肪、蛋白质、淀粉等较难去除的成分分解为易溶于水的化合物。因此，在洗涤剂中添加酶制剂可以降低表面活性剂和三聚磷酸钠的用量，使洗涤剂朝低磷或无磷的方向发展，减少对环境的污染。,二、生产洗衣粉的助剂,助溶剂在配制高浓度的液体洗涤剂时，往往有些活性物不能完全溶解，需加入助溶剂。凡能减弱溶质及溶剂的内聚力，增加溶质与溶剂的吸引力而对洗涤功能无害、价格低廉的物质都可用作助溶剂。常用的助溶剂有乙醇、尿素、聚乙二醇、甲苯磺酸盐等。,二、生产洗衣粉的助剂,荧光增白剂（FluorescentBrighteners，简称FB）FB是一类含有共轭双键，且具有良好平面性的特殊结构的有机化合物。增白原理：在日光照射下，它能够吸收紫外线使分子激发，再回复到基态时，发射能量较低的蓝紫光（波长为420480nm）。这样，被作用物上的蓝紫光的反射量便得以增加，从而抵消了原物体上因黄光反射量多而造成的黄色感，在视觉上产生洁白、耀目的效果。荧光增白剂的种类很多，其中以二苯乙烯类最重要。洗涤用荧光增白剂属直染型，能直接增白织物。,二、生产洗衣粉的助剂,香精香精与洗涤剂组分有良好配伍性，在pH911是稳定的。洗涤剂中加入香精的质量一般小于1%。抑菌剂抑菌剂的加入质量一般是千分之几，可防止细菌的繁殖。抗静电剂和织物柔软剂作为改进织物手感和降低织物表面静电干扰的柔软剂和抗静电剂，通常使用阳离子表面活性剂，如二甲基-二氢化牛酯季铵盐。,洗涤粉组成,表面活性剂,助剂,无机助剂,（用量大，种类少）,碱性盐：磷酸盐、碳酸盐、硅酸盐,中性盐：主要是硫酸盐,过氧酸盐：过硼酸盐、过碳酸盐,有机助剂,（用量少，种类多）,抗沉淀剂（CMC）,泡沫稳定剂,增白剂,料浆调理剂等,酶制剂、香料等,合成洗涤剂的成型和后处理,洗衣粉生产,料浆的配制和干燥,第二节洗衣粉的生产方法,第二节洗衣粉的生产方法,产品,工艺流程图,一、料浆的配制,配料工艺要求料浆的总固体含量高而流动性好。总固体含量50%-65%。间歇配料的投料的次序：先难后易（溶解度）；先轻后重（密度）；先少后多（重量）。料浆的温度：5060。,一、料浆的配制,后配料不宜在前配料加入的热敏性原料及一些非离子表面活性剂与喷雾干燥制得的洗衣粉（常称基础粉）混合，从而生产出多品种洗涤剂的过程即后配料。设备：钢衬不锈钢，蒸汽加套；搅拌装置上下两只，且旋转方向相反，搅拌速度下快上慢，一般上层为浆叶式，下层为涡轮式，保证翻动均匀避免死角。,粉状洗涤剂的生产目前主要是采用喷雾干燥法、干混法和附聚（成型）法。1.喷雾干燥法优点：干燥过程迅速，保持物料的性质，具有规定的相对密度，外形一致，工艺连续化，设备的单位生产能力高。工艺流程：表面活性剂尾气香料和酶等助洗剂配料过滤喷雾干燥冷却或送风后加工包装产品按照料浆的雾状液滴与热风接触的方式，又分为顺流式和逆流式两种方法。,二、粉状洗涤剂的生产方法,二、粉状洗涤剂的生产方法,顺流式喷雾干燥装置,二、粉状洗涤剂的生产方法,逆流式喷雾干燥装置,高塔喷雾干燥法及后配料生产线工作原理由燃油或燃气热风系统发生的热风由塔底进入塔内，与塔顶下来的物料液滴形成逆流干燥，物料液滴在降落过程中不断受热，其内部水份不断汽化，形成空心颗粒，然后由塔底排出。尾气从塔顶经除尘回收细粉后排出。从塔底排出的洗衣粉经老化后进入基粉仓，酶制剂、小组分添加剂及香精和非离子表面活性剂经过计量，进入后配料旋转混合器混合，非离子表面活性剂等液体被高度雾化，与粉体进行充分的接触、吸附混合，获得组份稳定和均一的加酶加香高活性物含量洗衣粉。,2.附聚成型法附聚是指固体物料和液体物料在特定条件下相互聚集，成为一定的颗粒（附聚体）。优点：省去了物料的溶解和拌浆的蒸发步骤，省去了相应的若干设备，从而单位产量投资费用小，生产费用也低，三废污染最小，产品表观密度大，可用来生产新型的浓缩洗涤剂。工艺流程：,二、粉状洗涤剂的生产方法,粉料液体料香精和酶等预混合附聚调理后配料干燥筛分包装产品,附聚成型法洗衣粉生产线主要由原料输送系统、固液体计量控制系统、预混合系统、造粒系统工程、干燥老化系统、后配料系统、电气控制系统等组成。,二、粉状洗涤剂的生产方法,浆料气胀法洗衣粉生产工艺流程：配料均质乳化浆料自动升温自动充气自动膨化自动造粒放热干燥筛分加香、加酶质检封装成品。,3、干式混合法4、浆料气胀法生产工艺流程：配料均质乳化浆料自动升温自动充气自动膨化自动造粒放热干燥筛分加香、加酶质检封装成品。,二、粉状洗涤剂的生产方法,第三节洗衣粉的配方设计,一、概述世界各国洗衣粉配方差距很大，有些国家限制了配方中磷酸盐的用量，有些国家或地区禁止使用磷酸盐。另外，有些国家在配方中规定了漂白剂的含量。（参考表3-6数据）中国洗衣粉标准GBl317191将洗衣粉分为3个型号，分别规定了洗衣粉的理化指标。类、类以阴离子表面活性剂为主，活性剂含量在1030%之间。型为低泡洗衣粉，除10左右的LAS外，还加入抑泡剂肥皂和聚醚。类以非离子表面活性剂为主，表面活性剂含量是1020%之间。碱性高些，更适合于机洗。,第三节洗衣粉的配方设计,二、我国普通洗衣粉的典型配方主要成分：烷基苯磺酸钠25，甲苯磺酸钠2.5，月桂酸单乙醇酸胺3，三聚磷酸钠30，无水硅酸钠10（元明粉），CMC2，荧光增白剂0.2，硫酸钠27.3。pH值在9.510之间，碱性较强。我国目前生产的普通合成洗衣粉适用于洗涤棉、麻、人造棉、聚酯、尼龙、丙烯腈等纤维织物。,下面是两种常用的洗衣粉的大致成分：,二、无磷洗衣粉的配方,性质：密度大，可以节省包装材料，可减省仓库贮面积。同样体积的洗衣粉，去污力比普通的洗衣粉高倍，可含的有效洗涤成份。配方（）配方一配方二配方三烷基苯磺酸钠脂肪醇聚乙烯醚醇醚硫酸盐肥皂碳酸钠三聚酸钠羧甲基纤维素硅酸钠荧光增白剂0.10.10.1硫酸钠香精适量含水量,三、浓缩洗衣粉生产工艺,生产工艺：先把所有固体原料过筛，分出团粒和粗粒，把加热的液体表面活性剂同轻质的三聚磷酸钠混合分钟，然后加其它固体原料，搅拌均匀，加水后继续搅拌，直至把团