合成洗涤剂常用的助剂都有哪些?简述它们在洗涤剂中的作用?

2023-04-16

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配入洗涤剂中以改善洗涤剂性能的一类物质。合成洗涤剂配方中不仅需要对去污效果起主要作用的表面活性剂，而且还要添加助剂与辅助剂，以提高洗涤剂的使用性能。
　　助剂 　可增加表面活性剂的去污作用。常用的助剂有磷酸盐、沸石、硅酸盐、碳酸盐、螯合剂、释氧物。较少使用的还有硼砂、膨润土、胶体三氧化硅等。
　　①磷酸盐：洗涤剂中所用的磷酸盐，有正磷酸盐和聚合磷酸盐，但主要的是聚合磷酸盐，特别是三聚磷酸盐。其他的聚合磷酸盐如焦磷酸钠和六偏磷酸钠都易吸潮，不宜配入粉状产品中，只在某些特殊的工艺中使用。这些磷酸盐都可螯合水中致硬金属离子（主要是钙、镁离子），使成为可溶性化合物，从而起到软化水的作用。对钙离子的螯合能力以六偏磷酸盐为最大，对镁离子则以焦磷酸四钠为最优，三聚磷酸钠对钙、镁离子的螯合能力介于两者之间。磷酸盐还能再溶解钙、镁的不溶性盐类及纤维中夹杂的以前洗涤过程中残留下来的不溶性钙皂、磷酸盐等，从而增加洗涤剂的去污力。所有的聚合磷酸盐，尤其是三聚磷酸盐对表面活性剂所起的这种互相促进的作用便称为协同作用。此外，尚能使尘土等不溶物发生反絮凝（即胶溶）作用而保持悬浮状态，并可使油状物乳化。
　　②沸石：70年代为减少三聚磷酸钠所造成的环境污染而迅速发展起来的一种新型助剂。又称分子筛。其化学名称为硅铝酸钠。沸石的离子交换性能良好，特别是A型沸石对钙离子的交换能力高。洗涤剂用沸石为 4A沸石。因沸石不溶于水，为使其不致残留在织物上，颗粒直径应小于 10µm，其中85％以上应≤4µm。由于沸石络合镁离子的能力差，所以还不能完全代替三聚磷酸钠用于合成洗涤剂。然而，大部分地区水中的镁离子含量仅为钙离子量的1/3～1/5，所以替代络合钙离子的那部分三聚磷酸钠，其潜力仍然很大。此外，沸石和三聚磷酸盐并用比分别单独使用的效果好。也有三聚磷酸钠、氮川三乙酸钠和沸石三者混用的。
　　③硅酸钠：一种重要的助剂。俗称水玻璃。其溶液称做泡花碱。有缓冲、提高去污力、改善料浆和粉体的流动性、保护织物、抗腐蚀、软化水等作用。
　　④碳酸盐：洗涤剂中常用的碳酸盐有4种,即碳酸钠（纯碱）、碳酸氢钠、倍半碳酸钠和改性碱。
　　碳酸钠可提高碱度，能与水中的钙、镁离子生成碳酸钙（镁）沉淀，从而使水软化。因其制造条件不同而有重型和轻型两种物理状态。碳酸钠除在粉状洗涤剂中作为一种廉价的碱性助剂外，还用于非喷雾干燥法制造的干燥产品中，尤其是轻型纯碱，它会吸附大量的液体物料于其表面，但仍能保持手感干燥和自由流动的性质。在这种情况下，除用作碱性助剂外，多半都用作吸附剂和中和剂。
　　碳酸氢钠加于洗涤剂中，用以降低物料的pH值。倍半碳酸钠（Na2CO3NaHCO3·2H2O）的性能介于纯碱和碳酸氢钠之间。改性碱则是纯碱和碳酸氢钠的混合物，通常按等摩尔混合，没有结晶水，所以倍半碳酸钠和改性碱都具有软化水的能力,中等碱度,并有中和作用。因倍半碳酸钠分子中已有结晶水，不能再吸收水或液体，所以如果需要吸水性能，则应用改性碱。
　　⑤螯合剂：主要作用是防止水中钙、镁离子和重金属离子的沉积。通常分为氨基羧酸、羟氨基羧酸、羟基羧酸 3类。氨基羧酸代表品种是乙二胺四乙酸(EDTA)、氮川三乙酸(NTA)、二乙基三胺五乙酸(DTPA);羟氨基羧酸中有羟乙二胺四乙酸(HEDTA)和二羟乙基甘氨酸(DEG);羟基羧酸中有葡萄酸、柠檬酸、酒石酸、草酸等。其他种类的螯合剂还有环状多元羧酸，如苯均四羧酸、苯并多羧酸、四氢呋喃四羧酸。
　　⑥释氧物：主要有过硼酸钠和过碳酸钠。在溶液中，过硼酸钠在较高温度下放出具有漂白作用的初生态氧，适用于动、植物纤维和合成纤维的洗涤漂白。它的作用不受pH值的影响。过碳酸钠发生漂白作用的温度比较低。
　　辅助剂 　辅助剂的主要类别有：填充剂、抗再沉积剂、光学增白剂、增稠剂、酶制剂、增溶剂等。
　　①填充剂：有无水硫酸钠(Na2SO4，俗称元明粉)和含10个结晶水的硫酸钠（Na2SO4·10H2O,俗称芒硝）之分。硫酸钠来源广泛，价格低廉，在洗衣粉中主要用作填充剂，也有助于干燥成型和防止产品结块等作用。
　　②抗再沉积剂：目前广泛用于合成洗涤剂中的抗再沉积剂为羧甲基纤维素(CMC)。合成洗涤剂能脱除织物上粘附的污垢，但脱落下来的污垢还会重新附着在织物的纤维表面上，这种现象称为污垢的“再沉积”。羧甲基纤维素具有防止发生这种现象的作用。它在洗衣粉中的用量一般为1～3％。近年来，开始使用聚乙烯吡咯烷酮，它对各种纤维都有良好的抗再沉积效果，而且有溶解度大、与无机盐相容性好的优点。
　　③光学增白剂：合成洗涤剂不可缺少的成分。为了增加白度，可以增添少量蓝色（也叫蓝增白），作为微黄色调补色的蓝色染料，从而提高视觉观察的外观白度。光学增白剂是将紫外线转变为可见光而增加白度的。实际反映在视觉里的发亮光的白度就是光学增白剂的效果。洗涤剂用的光学增白剂有二胺基芪二磺酸型(棉织物用)和萘三唑芪型（棉、合成纤维通用）。
　　④增稠剂:能增加溶液稠度的物质。CMC是一种比较廉价的常用增稠剂。膏状物常用一些无机增稠剂如胶体二氧化硅等；清澈透明的溶液则用有机增稠剂，常用的如卡勃泊(Carbopol)系列产品以及改性纤维素（如羟丙基甲纤维素、羟乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素等）。这些改性的纤维素都可溶于冷水，而不溶于热水和大部分有机溶剂。无机盐和pH值均会影响上述增稠剂的性质，所以在确定使用某一增稠剂之前，需要按配方试制成品后进行充分的贮存试验。
　　⑤酶制剂：洗涤剂中配加的酶主要是蛋白分解酶和脂肪分解酶。前者可分解血液、肉、蛋类中的蛋白质污垢；后者可分解脂肪，此外还可加入纤维素酶。洗涤剂用酶不仅要求在碱性介质中稳定和耐高温，而且与洗涤剂的其他组分有良好的相容性。
　　⑥增溶剂：配制液体洗涤剂时，通常需要加增溶剂，以使配方中的所有组分都能保持溶解状态。增溶剂是一种在分子中含有亲水基和亲油基的化合物，具有使其他有机物高浓度地溶解于水或盐类水溶液的性质。它的分子形态与表面活性剂的相类似，但亲油基是低分子烃类。如低烷基苯磺酸盐，用于以阴离子活性物配制的液体洗涤剂时尤为有效。作为增溶剂的一系列化合物其增溶性按苯、甲苯、二甲苯和异丙苯的磺酸盐的顺序递增。
　　增溶剂除用于配制液体洗涤剂外，还用于洗衣粉的生产过程中。在喷雾干燥前，在料浆中加入增溶剂可以降低料浆的粘度,即在制备料浆时可以减少水的用量,从而提高喷粉塔的生产能力。此外，象甲苯磺酸钠之类的增溶剂还有增加成品粉流动性，防止结块的作用，特别是当直链烷基苯磺酸钠含量高的洗衣粉，添加增溶剂尤为必要。
　　此外，用量较少的有机辅助剂，还有烷醇酰胺、氧化胺、颜料、香精等。烷醇酰胺本身是一种非离子表面活性剂，具有良好的脱脂能力、耐硬水性能。在合成洗涤剂中烷醇酰胺常做为泡沫稳定剂。加入量约为2～3％。此外，它还有改善去污效果、抗沉淀、减少烷基苯磺酸钠对皮肤的刺激、防止皮肤发干、改善织物手感和抑制金属生锈等多种作用。氧化胺也是一种非离子表面活性剂，除具有烷醇酰胺的特点外，还有抗静电的作用，同时也是目前采用的泡沫稳定剂。合成洗衣粉中加入某种颜料，制成有色粉，可改善产品的外观。洗涤剂中加入香精，可改善产品的气味。 参考知识1 （1）碱性助剂
碳酸钠在洗涤剂中起增强碱性作用，三聚磷酸钠在洗涤剂中起减弱碱性作用。
能使酸性污垢中和后，变成亲水性污垢，对于肥皂类的洗涤剂还具有防止生成金属皂和游离脂肪酸等的作用。
（2）酸性助剂
如磷酸等酸性助剂能使金属氧化物溶解，并且在铁的表面上形成磷酸铁覆盖膜，具有防止表面腐蚀的作用。
（3）降低表面活性剂溶液的表面张力
如：硅酸钠自身几乎不具有降低表面活性剂的作用，但它与肥皂共存时，对降低肥皂的表面张力有增强作用。
在烷基苯磺酸系表面活性剂溶液中，添加各种无机盐助剂，在低浓度条件下，可以降低其表面张力。
（4）助剂对洗涤剂溶液形成胶束作用的影响
由于胶束电荷的作用，能更有效地吸附污垢，而且使胶束的临界浓度下降，增强分散溶液中污垢的能力。
（5）防止被分散污垢的再附着
如羧甲基纤维素（CMC）可以防止被分散后的污垢再附着在纤维上，这是由于污垢从纤维表面脱离后， CMC代替污垢吸附在已清洁的纤维表面上，从而防止污垢与纤维接触。
（6）软化硬水作用
如三聚磷酸钠使钙盐、镁盐变成可溶性的磷酸盐，从而防止生成金属皂。
（7）金属离子的封闭整合作用
金属离子，尤其是铁离子的存在对去垢效果产生不良影响，如添加乙二胺四乙酸钠盐（EDTA),对金属离子有良好的封闭作用。