教育第五章 工业与民用洗涤剂

第五章

工业与民用洗涤剂1一、概述洗涤作用历史悠久，源源流长，以前还没有发明肥皂

时，人们往往用草木灰、树上的皂角作洗涤剂除去油

污，洗发（含K2CO3

,Na2CO3,）时至今日，皂角等天然洗涤用品仍被用作洗涤剂的原料，但是，洗涤过程是

一个很复杂的过程，与前面所讲的表面活性剂的润湿、渗透、增溶、乳化等作用有关。最早用作洗涤剂的是肥皂，它是用油脂和碱皂化而制得。肥皂是一种良好的洗涤剂，但在酸性溶液中形成不溶性的脂肪酸，在硬水中与Ca2+、Mg2+形成不溶性的脂肪酸盐，不但降低了去污性能还污染织物。近几十年来，合成洗涤剂工业发展迅速，用各种表面活性剂作原料，克服了肥皂的缺点，可制成片剂，粉剂或洗涤液，便于用机械搅拌去污的洗涤过程。21、洗涤过程可逆过程。可表示为：被洗物品浸在介质如水中→加入洗涤剂，减低污垢与物品粘附作用→机械搅拌下，污垢脱离物品→污垢与洗涤剂结合分散在介质中→漂洗与水一起除去→干净物品。可逆过程：一方面通过上述作用，可使污垢分散在介

质中另一方面，污垢粒子又沉积在物体表面上。衣物

洗涤时浸泡时间过长，达不到较好洗涤效果的原因。32、洗涤剂的洗涤机理污垢由油脂、液体污垢和固体污垢组成，油脂、液体污垢通常指油垢，固体污垢通常指尘埃、烟灰，每种污垢1与)与)液固体污表垢面的作去用除不同，去除机理也不同。(1)洗涤过程中，洗涤液润湿固体表面，洗涤液表面张力很低，即使固体表面已粘接上污垢，完全被污垢覆盖，也能被洗涤液润湿。4(2)液体污垢从已润湿的固体表面被洗涤剂取代下来，液体污垢是通过“卷离”来实现的。液体油污铺展于固体表面上在洗涤液润湿下卷缩成油珠，最后被冲离固体表面。过程表示如下：5在固体表面上，油污与固体接触角θ，油-水，固体-水和固体-油界面张力用γW-O，γW-S，γS-O

，根据杨氏6方程：γW-S

=γS-O+γW-OCOSθ①加入洗涤剂后，由于其易吸附于固-水，水-油界面，降低了表面张力，γW-O，γW-S降低，为维持上式，

COSθ负值变大，即θ角变大，当θ角接近180º时洗涤剂水溶液完全浸润固体表面，油污变成油珠离开固体表面。θ=180º时，油污可自动离开固体表面90º<θ<180º时，油污不能自动离开固体表面，但在水流冲击下，可完全被带走。7θ<90º时油污不能自动离开固体表面，即使在水流冲击下，也不能完全被带走，仍有一部分油污留在固体表面，需增大洗涤剂浓度才能除去。②降低了表面张力增溶作用：当表面活性剂浓度大于

CMC(临界胶束浓度)时，油污整团溶解于表面活性剂水溶液，这就是表面活性剂的增溶作用，是去除油污的重要因素，侧重于溶解。洗涤剂中离子型表面活性剂由于浓度往往达不到

CMC，增溶作用不是除油污的主要因素，往往依靠乳化作用。8非离子型表面活性剂大都靠增溶作用去除油污。乳化作用：利用表面活性剂把分散相如油污液滴比较稳定地保持在连续介质中形成乳化分散体系的作用。乳液：指一种或多种液体分散在与它不相溶的液体中形成的体系。分散的油珠直径一般>10-7m（0.1µm）把以油珠形式存在的相称为分散相(或内相、不连续相)，另一相称为分散介质（或外相、连续相）。9如：O/W乳液O：分散相，不连续相

W：分散介质，连续相油相油相水相10表面活性剂亲水基、亲油基分别伸入油水界面的两

侧，亲水基伸入水中，亲油基伸入油中，整齐定向排列，使油水界面固定，利于乳液稳定。洗涤剂通常是表面活性剂水溶液，通过表面活性剂作用，使油污形成水为连续相、油污为分散相的稳定的

O/W乳液，洗涤时随水而除去油污。表面活性剂选择：HLB：3~6形成W/O乳液

HLB：7~18形成O/W乳液112)

固体污垢的去除固体污垢的去除主要依靠表面活性剂在固体污垢微粒和固体表面的吸附，首先使污垢和固体表面被表面活性剂润湿，降低固体污垢与固体表面粘附功Wa,从而使固体污垢脱落而去除。Wa=γD-W+γS-W-γS-DγD-W：污垢与水的表面张力（自由能）；γS-W：固体与水的表面张力（自由能）γS-D：固体与污垢的表面张力（自由能）Wa越小，污垢与固体结合越弱，越易去除。12加入洗涤剂后，洗涤剂憎水基吸附在污垢和固体表面，降低了γD-W和γS-W，使Wa减小，通过机械搅拌等方法使固体污垢从固体表面脱落，洗涤剂分子在污垢周围形成吸附膜悬浮在水溶液中，形成水包油的乳液，漂洗后随水一起除去。133、抗再沉积作用洗涤过程是一个可逆过程，一方面污垢洗涤下来，另一方面可再沉积，加入洗涤剂后，它吸附在固体和污垢的表面，可以形成双电层，从而形成稳定的乳液，一方面使分散下来的污垢不易聚积再沉积，另一方面又使污垢与固体之间产生静电排斥，使污垢Wa降低，而更易去除。144、合成洗涤剂考虑的因素洗涤剂必须具备良好的润湿性能，使它与被洗涤表面充分接触。能有效降低被清洗固体与水及污垢与水的表面张力，使污垢与固体的粘附功减小，而使污物脱落。有一定的起泡和增溶作用，及时把除下的污物分散。能在洁净固体表面形成保护膜，防止再沉积。15二、洗涤剂的原料与组成表面活性剂：去除污垢，抗再沉积作用，占20%。洗涤助剂：无机洗涤助剂16有机洗涤助剂其它洗涤助剂1、无机洗涤助剂：占80%磷酸盐、硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐：三聚磷酸钠，焦磷酸钠、磷酸钠具有以下作用：螯合作用，如螯合Mg2+、Ca2+，形成络离子如锅炉中用聚磷酸钠：Ca2++(Na3PO4)n→(Na5CaP6O18)n+去污作用，对脂肪具有乳化作用，呈碱性，有利于酸性污垢的去除。缓冲作用硅酸盐：硅酸钠17具有以下作用：①软化水形成沉淀，易漂洗②具有良好的润湿和乳化性能，抗污垢再沉积作用结构：具有亲油、亲水结构：缺点：HCl

+Na2SiO3→H2SiO3因此一般用量很少。生成的硅酸难以除去，18碳酸盐：碳酸钠软化水形成沉淀，需与其它助剂和抗再沉积剂配合使用呈较强碱性，能除去一定的酸性污垢，具有皂化作用具有一定的缓冲作用

2、有机洗涤助剂螯合剂和抗再沉积剂，EDTA(乙二胺四乙酸及其二钠盐,)螯合

Mg2+，羧甲基纤维素CMC作抗再沉积剂，聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚乙烯醇等：高分子表面活性剂193、其它洗涤助剂漂白剂：含氧：过硼酸钠、过碳酸钠（分解产生活性氧）含氯：次氯酸钠荧光增白剂：主要利用化学上的补色作用来增白，10多个品种，主要：二氨基芪二(四)磺酸盐助溶剂：如乙醇，异丙醇，二甲基苯磺酸钠等改善洗涤液表面张力，提高溶解度20缓释剂如三乙醇胺，六次甲基四胺等主要提高金属制品洗涤后防锈能力柔软剂主要是一些两性表面活性剂其他一些功能添加剂，如防冻剂、香精、色素等。21三、洗涤剂的配方设计主要根据不同的洗涤要求尤其是一些特殊要求如增白、防锈和杀菌等，可调整表面活性剂和洗涤助剂用量。1、粉状洗涤剂：分为重垢和轻垢我国90％以上的洗衣粉均属重垢范围常用洗涤剂配方：2223机器洗涤剂要求泡沫少、去污力强易冲净，一般洗涤助剂含量较高。常用的洗涤助剂：24三聚磷酸钠、硅酸钠、碳酸钠金属洗涤剂，由于金属表面容易附着防锈油、润滑油等，要求表面活性剂含量较多。252、液体洗涤剂

包括：重垢、轻垢组成：表面活性剂占20％、助洗剂、助溶剂、络合剂、稳定剂、无机盐、防腐剂、荧光增白剂等26(1)人工洗涤剂组成：表面活性剂：直链烷基苯磺酸钠(LAS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐(AES)等助溶剂：乙醇、异丙醇、甲苯磺酸盐、尿素等增泡剂：烷醇酰胺非离子表面活性剂增稠剂：偏苯乙基纤维素、甲基纤维素、氯化钠其它助剂：次氯酸盐、酶制剂2728(2)

汽车污垢洗涤清洗剂，一般选用O/W型乳液。(3)

印刷油墨去除，含非离子表面活性剂的O/W型乳液。293、浆状洗涤剂(1)织物用浆状洗涤剂配方：(2)地板、墙壁、硬表面清洗用浆状洗涤剂配方：30四、洗涤剂的评定洗涤剂的配方及根据配方配好洗涤剂后，其质量好坏，洗涤能力通过测定去污力来确定。采用人工污布进行去污试验，把特制的污垢均匀地涂在布样上，制成人工污布，通过洗涤求出各种洗涤剂的去污力。污液组成：高度酸化牛脂

1/1000，液体石蜡3/1000，碳黑0.8/1000，

CCl4

995.2/100031民用洗涤剂发展32

液体洗涤剂具有易溶解、使用方便、生产能耗低、设备投资少，成本低、节省能源等特点，于20世纪

60年代出现在欧美，70年代得到了发展，80～90年代则更为普及，在美国其销量占总洗涤剂销量的50％以上，中国近年来液体洗涤剂也有一定的发展，约占33％左右。洗涤剂朝着节能，节水、功能化、

绿色化与清洁生产发展。绿色洗涤剂33合成洗涤剂我国目前的生产能力超过了300万吨/年。

合成洗涤剂的主要成分是表面活性剂:如十二烷基苯磺酸钠；助洗剂：如三聚磷酸钠，4A沸石，“碳酸钠”硅酸盐“水玻璃等；漂白剂：如过硼酸钠；辅助剂:包括酶；抗再沉积剂；泡沫稳定与调节剂；荧光增白剂；填充料；赋香剂等。作为基本组分的助剂用量可达50%以上。环保问题34"三聚磷酸钠(STPP)由于与其它洗涤剂成分具有良好的配伍性“被公认为优良的洗涤剂助剂，但

STPP中含有磷”使河流湖泊的水质产生”富营养化

“致使藻类植物迅速繁殖”水中缺氧“鱼类死亡”成为环保和渔业领域