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洗衣粉的组成及去污机理

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1 表面活性剂起主要洗涤作用
2 磷酸盐及4A沸石的软化硬水作用
3 碱性助剂的作用
4 酶制剂的作用
5 小功能性助剂的作用

洗衣粉的主要作用是清洁被各种污垢污染的织物。


就洗涤织物的过程来讲,可以用下面的关系式来描述:织物·污垢 + 洗涤剂=织物 + 污垢·洗涤剂,一种优良的洗涤剂一是降低污垢与织物表面的结合力,具有使污垢脱离织物的能力,二是防止污垢再沉积到织物上,洗涤过程中介质水起很重要的作用。洗衣粉如何实现满意的清洁效果呢?

1 表面活性剂起主要洗涤作用


表面活性剂由亲水基和亲油基组成,双亲分子结构使它具有特殊的性质,表面活性剂容易从溶液内部迁移到溶液表面或油-水界面,改变界面的性质,使界面张力降低,表面活性剂水溶液界面张力低于一般纤维的临界表面张力,因此,当织物浸泡在洗涤剂溶液时,很快地被润湿,如果织物表面已黏附污垢,即使完全被污垢覆盖,其临界润湿表面张力小于30达因/厘米,也容易被溶液润湿,并渗透到织物纤维内部,铺展在织物表面的油性液体污垢,在润湿以后,表面活性剂分子将油膜包住,产生乳化作用,油膜逐渐卷曲成油株,在机械力的作用下,污垢脱离织物;附着在织物上的固体污垢,表面活性剂在污垢及织物表面吸附 ,降低了固体污垢和织物的黏附强度,从而使污垢容易洗去,正是由于表面活性剂能降低界面张力,使洗涤液产生润湿、渗透、乳化、吸附、起泡等现象,从而达到洗净织物的目的,就我国市场销售的洗衣粉,一般表面活性剂的含量大于15%,高档洗衣粉的活性物的含量高达20%以上。


2 磷酸盐及4A沸石的软化硬水作用


就我国目前的洗涤衣物用水现状,一是农村的河水,二是城市的生活用水(城市饮用水和洗涤用水目前还没有分开供给),本文以城市生活用水标准进行分析:


从生活用水的标准来看,水中有一定量的硬度离子如:Ca+2、Mg +2 、Fe+3,用硬水洗涤衣物,硬金属离子与表面活性剂形成不溶性的盐,如烷基苯磺酸钙,脂肪酸钙等,这不仅增加了洗涤剂的耗量,而且洗后织物具有令人不愉快的灰暗色,三聚磷酸钠是洗涤剂配方中最有效的硬水软化剂,三聚磷酸钠与水中的钙、镁、铁等金属离子生成可溶性的环状络合物并保持惰性,使水软化.反应方程式如下:


Na[Na4(P3O10)] + Ca+2 = Na[Na2Ca(P3O10)] +2Na+1


按上述反应理论方程式计算,100克三聚磷酸钠所螯合Ca +2离子量为10.87克,实验数据表明室温时,100克三聚磷酸钠螯合Ca +2离子为13.4克。三聚磷酸钠又被称为无机表面活性剂,它的软化水作用改变了表面活性剂在硬水中去污效果差的不足,降低了洗衣粉的临界胶束浓度,实验数据表明,三聚磷酸钠对烷基苯磺酸钠有很好的协同效应,在一定浓度的水溶液中,当溶液为纯表面活性剂组成时,洗涤织物的反射比为150;当溶液为纯三聚磷酸钠时,洗涤织物的反射比为180,当两者按一定比例共同组成溶液时,反射比可达280以上,这里反射比指洁白度的含义,与国标的去污值成正比。


除此之外,三聚磷酸钠具有碱性,缓冲溶液的PH值,对油性污垢的乳化作用,对无机固体离子的胶溶作用,正是由于三聚磷酸钠的优良性能,三聚磷酸钠在洗涤剂配方中的成功应用,带来洗涤行业的革命,推动表面活性剂工业的发展。


但是近几年,由于水质的富营养化,部分省市颁布洗衣粉禁用磷酸盐,目前国际国内用得最为广泛的代磷助剂是4A沸石,研究表明:4A沸石的最佳粒度是在4-6um,粒度较小,使交换性能受相反的影响,较大粒度使阳离子反应螯合速度慢,同时,在洗涤衣物时会吸附在衣物上。P&G公司的实验证明,由2:1( Ca+2:Mg +2)的120mg/kg硬水中,4A沸石在第一分钟中内能除去98%的钙,但对镁在10分钟内只能祛除一半,4A沸石不能完全取代三聚磷酸钠的性能,它能完成三聚磷酸钠的软水作用,同时只对钙离子有效。现在4A沸石对三聚磷酸钠公认的取代比1:0.77,无磷洗衣粉要达到好的洗涤效果,要选用高效的抗沉淀剂,优化表面活性剂的复配效果。

3 碱性助剂的作用


洗涤剂配方中加入一定的碱剂,例如:纯碱、泡化碱,4A沸石及五钠也具有一定的碱性,其作用是维持洗涤溶液有一定的PH值,稳定的PH值可使洗涤剂不会因遇到酸性污垢而失去活性,因为烷基苯磺酸钠只有在碱性的条件下才有效。同时纯碱对脂肪污垢(例如油脂)发生皂化作用生成肥皂,祛除油性污垢,达到良好的清洁效果。


4 酶制剂的作用


酶是生物体内活细胞产生的一种有催化作用的物质,能加快化学反应的速率,并使反应向一定的顺序转换,因此,酶是一种生物催化剂。在洗涤剂配方中加入蛋白酶,分解衣物上的蛋白污垢,淀粉酶分解食物残迹,脂肪酶分解油脂污垢,纤维素酶修整织物表面,一种或多种酶制剂的应用,使洗涤效果更显著,我国市场上能洗99种污渍的洗衣粉,其宣称也在于多种酶制剂的复合效果。酶制剂已作为洗涤剂的必要组分。尤其是近两年,随着我国洗涤剂产品质量不断地提升,加酶粉的比重越来越大,传统的酶制剂正在被包裹酶所代替。全世界酶制剂工业中,洗涤剂酶占1/3。


5 小功能性助剂的作用


目前,市场上几乎看不到不加香精的洗衣粉,清新的香气掩盖污垢带给人们不愉快的气味,使洗后衣物清新舒适;抗沉淀剂,增白剂、漂白剂、柔顺剂小量功能性助剂也应用于洗涤剂产品中,洗涤剂的市场在不断的细化,满足各种不同洗涤需求的产品不断问世,产品的功能诉求在不断地更新换代。从以上的分析中可知,市场上最普通的洗衣粉,其配方也是由十多种原料组成的,这些原料有着自身独特的物理和化学性质,正是不同物质的相互协调作用,使洗涤剂的功能多样化,具有很好的清洁功能。

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