環保型高效鞋面清洗劑的研制

胡心航，尹玉濤，秦 榛，雷淑慧，孫海杰

(鄭州師范學院 化學化工學院，河南 鄭州 450044)

鞋面污垢的有效清除是長期讓人們困擾的難題，污垢的主要成分為油脂、蛋白和炭黑[1]。對于油脂和蛋白，一般鞋面清洗劑很難清洗干凈，這將嚴重影響鞋面的美觀。圍繞這一課題，市場上出現了不少效果不錯的鞋面清洗劑。但由于配方選擇不太合理，都存在著配方復雜、配制 工藝繁瑣、堿性偏高易腐蝕鞋面、生物降解困難等缺點。因此，環保高效的鞋面清洗劑的研制任然是值得研究的課題。

本文本著從源頭上杜絕環境污染的綠色研發理念[2-3]。針對鞋面清洗劑向綠色、功能化、傻瓜型和精細化發展的方向[3]，結合鞋面污垢的組成特點(國標)，經過大量實驗，研制出了一種原料廉價易得、配方簡單。配制工藝簡便、pH值接近中性且易生物降解的環保型高效鞋面清洗劑。該清洗劑配方用到的表面活性劑包括去污能力強且易生物降解的烷基糖苷(APG)[4]、乳化、去污和抗硬水性能好的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)、去污、乳化和發泡性能好的十二烷基硫酸鈉及十二烷基脂肪酸鈉、檸檬酸等。

1 實驗部分

1.1 試劑和儀器

1.1.1 試劑

APG1214烷基糖苷，臨沂邦普進出口有限公司；脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉，山東優索化工科技有限公司；十二烷基苯磺酸鈉，天津市科密歐化學試劑有限公司；十二烷基硫酸鈉，天津市北辰方正試劑廠。

1.1.2 儀器

集熱式恒溫磁力攪拌器，鞏義市予華儀器有限責任公司；WSB系列數顯微機型白度儀，杭州齊威儀器有限公司；DHG-9070A型電熱恒溫鼓風干燥箱，上海精宏實驗設備有限公司；FA114型電子天平，上海海康電子儀器廠；最大泡壓法表面張力儀，南京桑力電子設備廠。

1.2 實驗原理

表面活性劑在水中溶解，增加其在水中濃度，會在溶液表面定向形成吸附膜，從而締合行成膠束，來改變溶液的性質。故表面活性劑具有多種效果，對不同類型的污漬清潔能力也不同。選用不同表面活性劑，測得其去污能力，選擇較好的進行復配，利用表面活性劑之間的協同效應，使其加和，來增強其降低表面張力，乳化，分散，增溶效果已達到提高綜合清潔能力的目的。通過對復配組分去污能力測定，進一步選取效果最好的復配體系，改變不同表面活性劑復配比例，得到最終產品[5-7]。

1.3 實驗步驟

1.3.1 配置溶液

取一定量十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)，十二烷基硫酸鈉(SDS)，α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽(MES)，烷基糖苷(APG)，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)，分別配置成濃度0.02mol/L的溶液(在恒溫磁力攪拌器60℃的條件下攪拌溶解，冷卻室溫)，備用。

1.3.2 表面張力測定

取一定量待測溶液，用最大泡壓法分別測得其溶液表面張力，與溶液的表面張力相比較，觀察各溶液表面張力值得降低效果(重復三次，取平均值)。

1.3.3 污布制作

將棉白布剪成若干6cm×6cm的正方形布塊，根據GB/T13174-2008的方法，分別制取蛋白污布(0.5g雞蛋)，皮脂污布(0.5g動物油脂混合污垢)，碳黑污布(0.05g碳粉)，混合污布(0.17g雞蛋，0.17g動物油脂混合污垢，0.017g碳粉)。

1.3.4 去污力測試

將上述污布放入WSD-Ⅲ型白度計測量白度測量其白度值B1。后將污布取出，置入200mL配置好的溶液中，在磁力攪拌器里控制水溫30℃進行攪拌，15min后將污布取出，用水簡單沖洗，放入烘箱進行干燥。待其烘干后，再次放白度計測量白度B2。取兩次白度差值B3=B2-B1為溶液去污能力(重復三次，取平均值)，制成表格。

1.3.5 表面活性劑復配組分選擇

1.3.5.1 雙組份復配

分析單組份表面活性劑對不同污漬的清潔能力及其對溶液表面張力的降低效果，選取性能較好其綠色環保的兩種表面活性劑，保持其總摩爾濃度不變情況下，改變其物質的量的比值，用上述方法配置溶液，且測得不同比值溶液的去污能力(重復三次，取平均值)，制成表格分析。

1.3.5.2 多組分復配及產品初步配置

選擇上述去污能力最好的物質的量的比例，加入第三種表面活性劑進行加和，方法同上，得到三種去污能力最好的比值。配置成基液，加入常見檸檬酸，香精，NaCl等輔料制成粗產品。

2 結果與討論

2.1 單組分表面活性劑性能

圖1 不同表面活性劑的去污能力

圖1給出了不同表面活性劑的去污能力。可以看出，對于油脂和蛋白質污漬，烷基糖苷(APG)的去污能力最佳；對于炭黑污漬，α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽(MES)的去污能力最佳。因此，我們首先選用烷基糖苷(APG)和α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽(MES)復配來考察它們的去污能力。進而，我們又選擇了對油脂和炭黑去污能力較好的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)，對三者進行復配并考察了它們的去污能力。

2.2 雙組份復配性能

圖2 不同物質的量比的烷基糖苷(APG)和α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽(MES)復配對混合污漬去污能力

圖2給出了不同物質的量的烷基糖苷烷基糖苷(APG)和α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽(MES)復配對混合污漬去污能力。可以看出，隨烷基糖苷和α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽物質的量的比逐漸增加，對混合污漬去污能力逐漸增加。當烷基糖苷(APG)和α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽(MES)物質的量比為0.8∶1.2時，對混合污漬的去污能力最大，達到了82%。如果繼續增加二者的物質的量比去污能力反而降低。因此，我們確定烷基糖苷(APG)和α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽(MES)物質的量最佳比為82%。

2.3 三組分復配性能

表1 同物質的量比的烷基糖苷(APG)、α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽(MES)和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)三者復配去污性能

n(APG)∶n(MES)∶n(AES)去污力/%0.8∶1.2∶0820.8∶1.2∶0.4870.8∶1.2∶0.8960.8∶1.2∶1.2940.8∶1.2∶1.690

表1給出了不同物質的量比的烷基糖苷(APG)、α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽(MES)和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)三者復配去污性能。可以看出，在烷基糖苷(APG)和α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽(MES)物質的量最佳比0.8∶1.2條件下，加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)可以顯著提高去污能力。然而繼續增加脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)用量，去污能力反而降低。這表明三者最佳的復配比例為0.8∶1.2∶0.8。

2.4 清洗溫度的影響

在上述烷基糖苷(APG)、α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽(MES)和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)三者最佳配比條件下，并加入少量檸檬酸和氯化鈉，我們配制出了自制清洗液。并進而考察了清洗溫度對自制清洗劑性能的影響。

表2 清洗溫度對自制清洗劑溫度的影響

從表2中可以看出，隨清洗溫度的升高，去污能力逐漸增加。當清洗溫度40℃以上時，去污能力可達到100%。0℃自制清洗劑的去污能力為79%。清洗溫度為10℃，去污能力已達91%。由此可見，自制清洗劑的使用溫度在10℃均可。

2.5 自制清洗劑的穩定性

將自制的清洗放置在30℃的保溫箱中，每隔一定時間觀察現象，并測定其去污性能。

表3 自制清洗劑的穩定性

表3給出了自制清洗劑的穩定性。可以看出，放置28天后，自制清洗劑沒有特殊氣味、無分層和渾濁，而且去污力仍為96%。并且其pH值在6.7～6.9，接近中性，可以減小對鞋面的腐蝕。

3 結論

采用廉價易得、易生物降解的工業表面活性劑為基本原料，自來水為溶劑，成功研制了一種綠色高效鞋面清洗劑。在十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)，十二烷基硫酸鈉(SDS)，α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽(MES)，烷基糖苷(APG)，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)等單組分表面活性劑中烷基糖苷(APG)和α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽(MES)的去污能力最強。烷基糖苷(APG)和α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽(MES)的物質的量為0.8:1.2時，去污能力最強。烷基糖苷(APG)、α-磺基脂肪酸甲酯鈉鹽(MES)和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)的物質的量比為0.8∶1.2∶0.8時，去污能力最強。在此基礎，我們調配出了自制鞋面清洗劑，使用溫度溫度為10℃以上，pH值6.7～6.9接近中性，且具有良好的穩定性。