植物油酸在皂粉中的應用性能研究

陳海蘭 王澤云

（山西焦煤運城鹽化集團有限責任公司，山西運城，044000）

皂粉作為洗衣粉中的新型品種，因其原料選用可再生資源表面活性劑，對皮膚的刺激性低，天然綠色環保；洗滌性能結合洗衣粉易溶解、洗衣皂泡沫低的優點，符合綠色環保節能的趨勢，洗滌后令織物保持蓬松柔軟，深受消費者的青睞。

市面上銷售的皂粉中大多采用的皂基原料是混合飽和脂肪酸，混合飽和脂肪酸融點在45℃以上，對生產和儲存設備要求較高，保溫能耗較大，且生產的皂粉溶解性較差。植物油酸是天然的不飽和脂肪酸中存在最廣泛的一種，分子結構中含有一個碳碳雙鍵，無色或淺黃色油狀液體，低溫狀態流動性好。油酸的堿金屬鹽溶于水，是肥皂的主要成分之一，在水中的溶解度及起泡力好，耐硬水性、去污力非常好。

針對混合脂肪酸在皂粉應用中的確定，本研究選擇植物油酸為新的皂基原料，系統研究了其在皂粉體系中的應用性能，為消費者提供更加優良的綠色洗滌產品。

1 實驗

1.1 試劑原料

磺酸，含量96%，贊宇科技集團股份有限公司；AOS，含量35%，贊宇科技集團股份有限公司；植物油酸，含量99%，四川西普化工有限公司（主要理化指標見表1）；氫氧化鈉，試劑級，實驗室；4A沸石，100%，山西中鋁；泡花堿，35%，山西華鴻化工；聚合物（SP-II），40%，誠志股份；元明粉，99%，南風化工集團；國標污布（JB01、JB02、JB03）、全國表面活性劑洗滌用品標準化中心。

表1 植物油酸主要理化指標

1.2 設備與儀器

電子天平（精確到0.001克），微波爐（家用型2000W），粉碎機，立式去污機，WSD康光白度儀，結塊度儀、流速儀、電爐等。

1.3 實驗方法

皂粉配制：將陰離子表面活性劑預先混合均勻，加入液堿進行中和，依次加入泡花堿、純堿、4A沸石等原料，進行皂粉料漿配制，采用微波烘干的方法進行洗衣皂粉的干燥，再將干燥后的皂粉用粉碎機粉碎，按配方要求后配加入酶及非離子表面活性劑。

灰分沉積檢測：依據《GB/T 13174-2008衣料用洗滌劑去污力及循環洗滌性能的測定》的相關條款檢測方法進行檢測。

流動性：將檢測的粉體放置于流速檢測儀中，記錄粉體全部流完后的時間，時間越長表示流動性越差。

結塊度：將檢測粉體放置于結塊檢測儀中，用5kg的砝碼擠壓5min，撤去外筒，在圓柱狀的粉體上部放置一定克重的砝碼，記錄粉體自然散落時承重的砝碼重量。重量越大，表示結塊度越差。

2 結果與討論

2.1 植物油酸主要理化指標分析

植物油酸的色澤對皂粉的產品白度有較大影響，一般要求油酸的色度低于20 Klett；碘值代表了油酸的不飽和度，合適的范圍在120～145，若碘值過高，說明其中的亞油酸含量高，容易導致皂粉產品儲存過程中產生異味，若碘值太低，可能含有的飽和脂肪酸組分高，影響皂粉產品的溶解性；皂化值的高低表示油脂中脂肪酸的碳鏈分布，合適的范圍在190～210，皂化值太高或太低，會影響皂粉產品的去污力。

2.2 植物油酸在皂粉配方中的應用

2.2.1 植物油酸與陰離子表面活性劑的復配去污力協同效應

植物皂粉采用高塔噴粉工藝，常用耐高溫陰離子表面活性劑的選擇主要包括LAS、AOS。表2研究了植物油酸與LAS、AOS 3種表面活性劑的協同效應。

表2 不同表面活性劑與植物油酸的協同效應

表2數據表明，總活性物及皂基含量相同的條件下，隨著AOS∶LAS比例的增加，皂粉的去污力呈升上趨勢，即植物油酸和AOS具有更好的協同作用。分析原因主要是AOS的分子中在親水基團臨位的雙鍵或羥基的存在，使得AOS對硬水非常不敏感，提高了產品的Ca2+耐受能力，在硬水條件下與油酸皂產生了良好的協同作用，降低了鈣皂的生成，提高了產品的去污力。

2.2.2 非離子AEO-9加量對去污增效的作用

洗衣粉體系中非離子的加入主要是考慮陰離子-非離子表面活性劑的復配增效作用，非離子的加入可以有效降低體系的表面張力和臨界膠束濃度，使得體系具有良好的乳化、去污、凈洗等性能，尤其是在配方中對皮脂污布去污貢獻較大。

表3 非離子表面活性劑加量對去污協同作用

非離子表面活性劑AEO-9屬于熱敏性物質，一般以后配工藝加入體系中。表3研究了非離子的加量對皂粉去污的增效作用。

表3數據表明，隨著后配非離子AEO-9加量的提高，去污力有所提高，但提升的幅度不大，而且后配加入量達到3%以后，非離子AEO-9與洗衣粉顆粒易形成較大顆粒，且粉體流動性變差，考慮到成本及外觀兩方面因素，適宜加量選擇2%。

2.2.3 4A沸石加量對去污力的影響

4A沸石的離子交換是在帶有鋁離子的骨架上進行，每一個鋁離子所帶的一個負電荷不僅可以結合鈉離子，也可以結合其他陽離子，鈣、鎂離子進入原來鈉離子占據的大晶穴，將4A沸石分子中的鈉離子替換下來。去污力與螯合力直接相關，不同加量的4A沸石對去污力的影響如表4。

表4 4A沸石加量對去污力的影響

表4對4A沸石的影響進行了研究。從去污數據可以看出：隨著4A沸石添加量的增加，皮脂污布上去污呈上升趨勢，碳黑污布去污力略有上升，但趨于平緩基本持平，綜合考慮4A沸石的溶解性問題，最終選擇加量為16%。

2.2.4 共聚物加量對灰分沉積的影響

皂粉相對于普通洗衣粉在洗滌過程中容易形成皂垢，沉積在織物表面。一般抗再沉積劑帶有多量的負電荷，或與織物、污垢間有較好的親和力，使得它能夠吸附在污垢粒子及織物的表面上，從而使污垢粒子與織物之間相互產生靜電排斥力或電位效應，充分懸浮、分散在水溶液中而不會沉積到織物上。丙烯酸和馬來酸共聚物對于抑制積垢很有效[1]。SP-II是丙烯酸和馬來酸共聚物，共聚物SP-II加量對灰分沉積的影響見表5。

表5 共聚物SP-II加量對灰分沉積的影響

表5數據表明，隨著共聚物加量的提升，灰分沉積量逐漸變小，說明共聚物對于體系的抗再沉積作用明顯，但聚合物加量達到3%后，灰分沉積量變化較小，配方中選擇3%加量。

2.2.5 泡花堿加量對粉體結塊度和流動性的影響

泡花堿（水玻璃）由Na2O和SiO2兩個基團組成，SiO2基團在噴霧干燥工藝的粉狀配方中，使物料具有可塑造性，可以使干燥后的空心顆粒粉具有松脆性，表6研究了泡化堿加量對皂粉的結塊度及流動性的影響。

由表6可見，隨著泡花堿加量的升高，粉顆粒度強度呈現上升趨勢，流動性也相應提高。但在實際洗滌應用中，產品顆粒度越強，溶解性降低，洗滌手感粗糙，綜合兩方面因素，最終選擇配方中泡花堿的合適加量為7.35%。

表6 泡花堿加量對結塊度及流動性的影響

3 結論

3.1 植物油酸作為皂粉中的新型原料，與陰離子表面活性劑AOS復配性能優于與LAS的復配性能；非離子AEO-9對AOS和油酸鈉的復配體系去污增效作用顯著，尤其是可以提升皮脂污布的去污力。最佳組成為AOS13%，油酸鈉9%，AEO-9為2%。

3.2 皂粉中洗滌助劑加量的選擇，根據去污力、溶解性、抗污垢再沉積、粉體洗滌手感等應用性能的對比，確定最佳添加量為：4A沸石16%、SP-II（40%）3%、泡花堿7.35%。