微乳化技術(shù)在洗滌方面的應(yīng)用

毛雪彬，李 英

（1.山東大學(xué)，山東 濟(jì)南 250000；2.中國日用化學(xué)工業(yè)研究院，山西 太原 030000）

前言

微乳化技術(shù)是不同于普通乳化技術(shù)的一種新技術(shù)[1]。1943年Hoar和Schulman率先發(fā)現(xiàn)了油、水與表面活性劑和助表面活性劑混合后自發(fā)形成透明或半透明的體系，并于1959年將其正式命名為“微乳液”。因此微乳液是由油、水、表面活性劑和助表面活性劑在一定的比例下自發(fā)形成的透明或半透明、各向同性的熱力學(xué)穩(wěn)定體系[2]。微乳液和普通乳狀液一樣都是分散體系，也有W/O和O/W的結(jié)構(gòu)類型，但微乳液與乳狀液具有本質(zhì)的區(qū)別，主要表現(xiàn)為：普通乳狀液是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，分散相粒徑大，不均勻，外觀不透明，存放過程中會發(fā)生聚集而最終分離成油、水兩相，需要表面活性劑或其他乳化劑維持動態(tài)穩(wěn)定；而微乳液是熱力學(xué)穩(wěn)定體系，分散相粒徑很小（0.01～0.1μm），外觀透明或微藍(lán)，具有很好的熱力學(xué)穩(wěn)定性，長時間放置不會分層和破乳，在高速離心分離下也不發(fā)生分層現(xiàn)象，即使在超離心場作用下的分層現(xiàn)象也是暫時的，當(dāng)離心場取消后，體系又會變得均勻透明，分層現(xiàn)象消失。

微乳液具有超低界面張力的特性，可將油水界面張力降至10-3～10-4mN/m，并且具有相當(dāng)大的增溶量，O/W型微乳液對油的增溶量可高達(dá)60%。鑒于微乳液所具有的這些特點(diǎn)，使它具有一般乳狀液所不能實(shí)現(xiàn)的一些特殊應(yīng)用，在許多領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景。如在洗滌方面，由于微乳體系相當(dāng)穩(wěn)定，能長時間存放，并且滲透能力和增溶能力強(qiáng)，能夠清洗重垢以及難清洗的物品，因此，具有極大的應(yīng)用潛力。

液體洗滌劑是當(dāng)前洗滌劑領(lǐng)域的重點(diǎn)發(fā)展方向，其配方的要求比較高，難點(diǎn)就在于需要把較高濃度的表面活性劑和助表面活性劑溶入水中，同時還要使產(chǎn)品為透明狀態(tài)[3]。而微乳液體系可以實(shí)現(xiàn)以上要求，并且由于具有非常低的界面張力，相當(dāng)強(qiáng)的乳化和增溶能力，以及能夠有效地滲透到固體表面和織物毛細(xì)孔中去除污物，使洗滌效果比傳統(tǒng)洗滌劑要好很多。另外，微乳液還可以在洗滌過程中現(xiàn)場生成，將微乳洗滌劑投入到被清洗物中后，污物作為非極性組分，成為微乳液的油相，可以被有效地增溶和分散。因此，即便是高濃度的污物也能很快被清洗掉。利用綠色表面活性劑組成微乳液，應(yīng)用到洗滌中，對環(huán)境的污染小，不僅具有顯著的技術(shù)先進(jìn)性，而且具有很高的社會和環(huán)境意義[4]。

1. 微乳液在廚房清洗劑中的應(yīng)用

廚房作為現(xiàn)代家居環(huán)境中重要的構(gòu)成方面，其衛(wèi)生程度也越來越受到人們的重視，這也使適用于廚房污垢清洗的洗滌劑在家用洗滌劑消費(fèi)中的比重一直處于重要地位。廚房的污垢主要是油污，油煙冷凝形成油狀物附著于固體表面，氣化的油脂受熱在氧氣的作用下發(fā)生聚合，在固體表面形成致密的油垢薄膜，這是最難清洗的污垢。目前，適用于廚房的清洗劑主要有三類：一是強(qiáng)堿型，除垢能力強(qiáng)，但也有較強(qiáng)的腐蝕性；二是溶劑型，利用有機(jī)溶劑去除油垢，但有機(jī)溶劑易燃易爆并且有毒，安全性低；三是表面活性劑型，使用方便，溫和，成本也低，但不能除重垢。

由于微乳液的乳化、滲透能力都相當(dāng)好，它能更快地滲透到油垢中，對其進(jìn)行乳化分散，達(dá)到很好的清洗效果，能有效地解決廚房重垢清洗問題。如蔡照勝[5]報道了一種O/W型微乳液，它無毒、無腐蝕、不易燃易爆，去油污力強(qiáng)，而且能夠減少對皮膚的刺激等優(yōu)點(diǎn)被用在廚房硬表面的去污上。該微乳液有效的綜合了強(qiáng)堿性、溶劑型和表面活性劑型洗滌劑的優(yōu)點(diǎn)，也克服了它們的不足。能夠有效地清除各種污垢，達(dá)到很好的去污效果，同時降低了對器具及皮膚的傷害，安全性大大提高。李玉軍、蔡衛(wèi)權(quán)[6]等針對油煙機(jī)重油垢的特點(diǎn)，利用APG、AEO和LAS等成功研制了高效、環(huán)保安全的清洗劑。去污性能強(qiáng)，經(jīng)稀釋后去污力仍高于90%，而且溫度適用范圍寬，具有廣泛的應(yīng)用推廣價值。可以預(yù)見，微乳液在廚房清洗劑中的應(yīng)用將越來越廣泛。

2. 微乳液在硬表面清洗中的應(yīng)用

硬表面主要包括玻璃、金屬、水池、地板、涂漆的木制品、墻體和儀表等，這些硬質(zhì)表面的污垢主要成份是灰塵、顆粒塵埃，輕度油脂、礦物質(zhì)垢等混合聚集在一起，用普通的洗滌劑很難將它們徹底清洗干凈。如果是用強(qiáng)酸堿洗滌劑來清洗，雖然能將污垢清洗干凈，但會對被清洗表面產(chǎn)生傷害，如何能在去污的同時，做到不對清洗表面進(jìn)行傷害是需要著重考慮的問題。

過去在配制清洗劑的時候需要加入無機(jī)磷酸鹽助劑或者其他無磷助劑。但是磷是對環(huán)境有極大的危害；而無磷助劑又會在表面留下薄膜、斑點(diǎn)或印痕，特別是對較光亮的表面更為不利。微乳液在硬表面清洗中的應(yīng)用也具有較大的優(yōu)勢。如Colgate-Palmolive[7-10]公司報道了許多有關(guān)硬表面清洗劑的專利，聲明利用微乳技術(shù)來清洗這些硬質(zhì)表面既可以更有效地清洗污漬也不會對表面造成傷害。采用微乳液清洗過后，特定類型的表面活性劑可以吸附到固體表面，可以明顯減輕表面對污物的吸附，減輕被污染的程度[11]。

3. 微乳液在棉紡纖維等織物洗滌中的應(yīng)用

關(guān)于棉紡纖維制品的洗滌是最受消費(fèi)者關(guān)注的，這些物品上的污物主要是油溶性和水溶性污漬。常規(guī)洗滌劑的堿性環(huán)境會破壞這些纖維的結(jié)構(gòu)，經(jīng)過反復(fù)洗滌后，這些纖維制品會變硬，美觀和舒適程度降低。如果采用溶劑洗滌法，對油溶性污物可以有很好的洗滌效果，也不會傷害織物，但對于水溶性污物卻沒法洗掉。采用微乳液進(jìn)行洗滌，則可以兼有水洗和溶劑洗滌的優(yōu)點(diǎn)。如Erra等報道了用微乳液洗滌羊毛的結(jié)果，他們選用脂肪醇醚和壬基酚醚類的非離子表面活性劑，用癸烷和十六烷作為油相配制微乳液，在較低濃度下形成微乳液。結(jié)果表明，用微乳液洗滌的羊毛的白度值接近于干凈羊毛的白度值，說明微乳液對纖維類的制品有很好的清洗效果。該方法不僅從經(jīng)濟(jì)的角度考慮很有意義，而且避免了消耗大量熱水帶來的環(huán)境和能耗方面的影響，具有顯著的環(huán)境意義。

4. 微乳液在洗滌劑中應(yīng)用的新進(jìn)展

小分子量的醇類通常用于洗滌劑中作助劑。然而，它的極易揮發(fā)和易燃性引起了廣泛的關(guān)注，所以，有人提出了不添加醇類的微乳液。Prapas Lohateeraparp[12]等人提出以脂肪酸作為助劑，脂肪酸不易揮發(fā)，黏度較低且是可生物降解的。T.Doan[13]等研究出用陰、陽離子表面活性劑形成的微乳液，陽離子是十二烷基吡啶嗡氯化鹽，陰離子是十二烷基硫酸鈉、二己基琥珀磺酸鈉、雙十六烷基琥珀磺酸鈉。C.Tongcumpou[14]等以3%烷基二苯氧基二磺酸鹽，2%二辛基琥珀磺酸鈉，2%Span80配制的無醇型微乳液的去污效果很好，去污力要比普通商業(yè)洗衣粉高20%。

另外，在洗滌產(chǎn)品中采用可再生的原材料也是頗具環(huán)境和社會意義的技術(shù)措施。采用生物基化學(xué)產(chǎn)品，包括利用玉米、糖、秸稈等生物質(zhì)提取的生物乙醇等全天然成分或可再生材料化學(xué)品，或通過生物再加工過程利用有機(jī)廢料來創(chuàng)造高價值產(chǎn)品，為洗滌產(chǎn)品的可持續(xù)發(fā)展提供了更多途徑。采用低環(huán)境毒性的天然可再生資源的表面活性劑和助劑，并使不良副產(chǎn)物的含量越低越好，不僅降低對人體的傷害，還可以最大程度地減小對環(huán)境的不良影響。

結(jié)束語

半個多世紀(jì)以來，微乳液的理論研究和應(yīng)用開發(fā)取得了顯著的成就，并且逐步地應(yīng)用于眾多行業(yè)。微乳液作為一種熱力學(xué)穩(wěn)定的體系，具有超低界面張力和較強(qiáng)的乳化、增溶、分散、起泡、潤滑和柔軟性等性能，使其不但在洗滌行業(yè)有著實(shí)際的應(yīng)用和潛在的應(yīng)用價值，而且在其他領(lǐng)域，例如電子、陶瓷和機(jī)械工業(yè)等領(lǐng)域也有著廣闊的應(yīng)用前景。目前，微乳液在化妝品和洗滌劑應(yīng)用的有關(guān)報道中，國外的專利報道較多，而國內(nèi)的較少，微乳液在我國日用化工中有廣闊的應(yīng)用前景。另外，無醇型微乳液能夠去除醇的易燃性、污染環(huán)境和對皮膚有刺激等缺點(diǎn)，將會成為一個新的發(fā)展方向；在洗滌產(chǎn)品中采用綠色表面活性劑不僅對環(huán)境友好、對人體沒有傷害，也符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，也會成為洗滌行業(yè)發(fā)展的新方向。總之，微乳系統(tǒng)的開發(fā)與研究方興未艾，其獨(dú)特的性能吸引著我們?nèi)ミM(jìn)一步開發(fā)和探索。隨著研究的深入，微乳液將會在更廣闊的領(lǐng)域體現(xiàn)其價值。

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