十六烷基二苯醚二磺酸鈉的性能及其在洗衣液中的應用

云田田 丁建華 夏慶勛 張 旭

（山東麗波日化股份有限公司，山東濰坊，261031）

烷基二苯醚二磺酸鈉，是一類新型的雙親水基型陰離子表面活性劑，一般是由鹵代烷烴、a-烯烴或脂肪醇在催化劑催化下與二苯醚發生傅-克烷基化反應，生成烷基二苯醚，再依次進行磺化反應和中和反應制得。與傳統的陰離子表面活性劑相比，分子中兩個帶負電荷的磺酸基之間會產生一個負電荷增強的重疊區，較高的電荷密度導致較大的分子間的引力，從而產生較大的溶解作用，分子中兩個親水基通過二苯醚相連，產生超共軛效應[1-2]。文獻[3-7]報道該類表面活性劑具有較好的水溶性、偶聯性和表面活性，在強酸、強堿、高濃度無機鹽和漂白劑溶液中均有很好的溶解性和穩定性，具有良好的抗硬水能力、優良的低溫洗滌性能，以及良好的生物降解性能，可以應用于三次采油、乳液聚合、土壤修復、洗滌劑、農業化學等領域中。

十六烷基二苯醚二磺酸鹽簡稱C16-MADS，具備烷基二苯醚二磺酸鹽類表面活性劑的優點，是一種理論上可以應用于洗衣液中的表面活性劑，本文將C16-MADS與陰離子表面活性劑AES、LAS進行性能對比，并將其應用于洗衣液中，探討其在洗衣液中應用的可能性。

1 實驗

1.1 主要試劑與儀器

C16-M A D S（3 5%），陶氏公司；A E S（70%），安徽金桐精細化學有限公司；十二烷基苯磺酸（簡稱磺酸，96%），山東麗波日化股份有限公司； AEO9，南京古田化工有限公司；氯化鈉，濰坊鹽業有限公司；三乙醇胺、檸檬酸鈉，天津科密歐化學試劑有限公司；標準污布：碳黑污布（JB-01）、蛋白污布（JB-02）、皮脂污布（JB-03），中國日用化學工業研究院。

RHLQ-II型立式去污測試機，中國日用化學工業研究院；BZY-3B自動表面張力儀，上海衡平儀器儀表廠；WSD-3C全自動白度計，北京康光光學儀器有限公司；羅氏泡沫儀，天滬分析儀器有限公司；HWY-10型多功能循環恒溫水浴，上海昌吉地質儀器有限公司；NDJ-1型旋轉粘度計，上海昌吉地質儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 C16-MADS的表面性能和臨界膠束濃度的測定

因工業化的烷基二苯醚二磺酸鹽產品為單/雙烷基二苯醚和單/雙磺酸鹽的混合產品[3,8]，組成復雜，為方便計算臨界膠束濃度，實驗時默認產品為純的C16-MADS。先使用去離子水配制不同濃度的C16-MADS水溶液，然后使用BZY-3B自動表面張力儀測試 25℃下不同濃度（C）的C16-MADS溶液的表面張力a，繪制a-lgC曲線圖。

1.2.2 C16-MADS泡沫性能測試

分別配制質量濃度為15%的C16-MADS、LAS、AES、m(C16-MADS)∶m(LAS)=1∶1、m(C16-MADS)∶m(AES)=1∶1的溶液，分別記為A、B、C、D、E溶液，作為洗滌劑樣品，按GB/T 13173-2008 Ross-mile法測試，記錄40℃起始泡沫高度值和5min之后的泡沫高度值。

1.2.3 C16-MADS溶液的的耐鹽性能測試

使用上述1.2.2配好的質量分數15%的A、B、C、D、E溶液，在恒溫水浴中保持溶液溫度20℃，分別添加0.5%、1.0%、1.5%的NaCl，觀察各種表面活性劑溶液的耐鹽性能。

1.2.4 C16-MADS對洗衣液黏度的影響測試

分別配制m(A E S)∶m(L A S)=1∶1、m(C16-MADS)∶m(AES)∶m(LAS)=1∶1∶2、m(C16-MADS)∶m(AES)∶m(LAS)=1∶2∶1的質量濃度為15%的洗衣液，分別添加0.5%、1.0%、1.5%的NaCl，使用恒溫水浴控溫20℃，使用NDJ-1黏度計測試黏度數據。

1.2.5 C16-MADS、LAS、AES的去污性能對比測試

分別配制C16-MADS、LAS、AES的質量分數為15%的溶液，以15%的C16-MADS溶液作為參比洗衣液，15%的LAS溶液和AES溶液作為對比洗衣液，使用RHLQ-II型立式去污測試機，采用GB/T 13174-2008規定方法，對比測試3種洗衣液對JB-1碳黑污布和JB-3皮脂污布的去污力。

1.2.6 C16-MADS在洗衣液中的應用

GB/T 13174-2008《衣料用洗滌劑去污力及循環洗滌性能的測定》第1號修改單規定的標準洗衣液的配方為AEO9，4%；AES（按活性物計），2%；磺酸（按活性物計），8%；三乙醇胺，0.5%；檸檬酸鈉，0.5%；水余量，使用NaOH調節pH至8.5～9.0。使用1%的 C16-MADS代替標準洗衣液配方中1%的LAS，參照QB/T 1224-2012要求，檢驗新配制的洗衣液的感官指標、總活性物、pH、低溫和高溫穩定性、去污力。

2 結果與討論

2.1 C16-MADS的表面性能和臨界膠束濃度

表面活性劑溶液開始形成膠束的濃度，即為臨界膠束濃度（CMC），CMC的影響因素包括表面活性劑的結構、溶液中無機鹽和有機物的含量等，CMC可以作為表面活性劑表面活性的一種量度，CMC越小，表示此種表面活性劑形成膠團所需濃度越低，達到表面飽和吸附的濃度就越低，此外，CMC還是表面活性劑溶液性質發生顯著變化的一個分水嶺，在CMC附近，不僅溶液的表面能有顯著的變化，而且其他物理性質，如電導率、去污能力等也有轉折性的變化[9-10]，因此， CMC的大小是表面活性劑作為洗衣液原料的重要參考。經測試不同濃度C16-MADS水溶液的a-lgC曲線如圖1所示。

圖1 C16-MADS水溶液的表面張力（25℃）

從圖1可以看出，隨著C16-MADS水溶液濃度的升高，溶液表面張力快速降低，但當溶液濃度增至1.75×10-4mol/L時，曲線出現轉折，表面張力不再變化，轉折點的濃度即為CMC，此時溶液的表面張力為42.1mN/m，C16-MADS具有較低的CMC，理論上可以作為洗衣液配方中的表面活性劑使用。

2.2 C16-MADS、AES、LAS的泡沫性能對比

質量分數為15%的C16-MADS、LAS、AES、m(C16-MADS)∶m(LAS)=1∶1、m(C16-MADS)∶m(AES)=1∶1的溶液的泡沫性能如圖2所示。

圖2 表面活性劑溶液的泡沫性能

從圖2中可以看出，C16-MADS的發泡力和穩泡力均低于AES和LAS。C16-MADS分別和LAS、AES復配后，雖然泡沫要比單獨使用LAS、AES低一些，但是并沒有明顯降低體系的泡沫。因此，C16-MADS適合單獨使用或者復配低泡型表面活性劑制備中低泡沫的洗滌劑產品，與高泡表面活性劑等比例復配使用時，對發泡和穩泡性能的影響相對較小。

2.3 C16-MADS溶液的耐鹽性能

許多洗衣液除了含有表面活性劑，還含有一定量的無機鹽，因此，配方中陰離子表面活性劑的耐鹽穩定性非常重要。各種表面活性劑溶液的耐鹽性能對比結果如表1所示。

從表1中可以看出，20℃條件下，在0～1.5%的氯化鈉用量范圍內，C16-MADS（15%）和AES（15%）溶液的耐鹽性能明顯優于LAS（15%），未出現沉淀和析出。m(C16-MADS)∶m(LAS)=1∶1和m(C16-MADS)∶m(AES)=1∶1的溶液耐鹽性能也較理想，對比以上結果可以看出，在有氯化鈉存在的水溶液中，C16-MADS對LAS有一定的增溶作用，兩者復配后可以提高LAS的耐鹽性能。

表1 不同表面活性劑溶液（20℃）的耐鹽穩定性能

2.4 C16-MADS對洗衣液黏度的影響

為保持洗衣液的黏度，洗衣液中常用AES、LAS和NaCl復配來調整黏度，從圖3，圖4的黏度結果可以推斷，C16-MADS對使用NaCl增稠的含有AES和LAS的洗衣液有較明顯的降黏作用，適合用于制備低黏度、高活性物含量的洗衣液，如用在普通洗衣液中，需考慮添加流變調節劑。

圖3 C16-MADS對洗衣液黏度的影響I

圖4 C16-MADS對洗衣液黏度的影響II

2.5 C16-MADS、LAS、AES的去污性能對比

去污力指標是評價洗衣液質量最重要的性能指標，影響洗滌劑去污力最直接的因素就是選用的表面活性劑的去污能力。GB/T 13174-2008《衣料用洗滌劑去污力及循環洗滌性能的測定》規定了洗衣液去污力的測試方法，原理為：在去污試驗機內，控溫30℃±1℃，使用250mg/kg的硬水溶解洗衣液配成0.2%濃度的洗衣液溶液，保持洗滌浴缸中的攪拌速度為120r/min，對各類污漬試片進行洗滌，洗滌20min后，進行漂洗甩干，使用白度計在457nm下測試洗滌前后污漬試片的白度，計算去污值和去污比值。C16-MADS、LAS、AES的去污力對比結果見圖5，從圖5中可以看出，在規定的實驗條件下，C16-MADS對碳黑污布和皮脂污布的去污力均優于AES和LAS。

圖5 C16-MADS、LAS、AES的去污力對比

2.6 C16-MADS在洗衣液中的應用性能

使用1%的 C16-MADS代替標準洗衣液配方中1%的LAS，配制的洗衣液的性能結果見表2，從表2可以看出，在標準洗衣液中使用C16-MADS代替LAS可以提高洗衣液的去污性能，配制的洗衣液各項性能指標符合QB/T 1224-2012要求。

表2 含有C16-MADS的洗衣液的性能

3 結論

綜上，C16-MADS臨界膠束濃度較低，在較低濃度下即可形成膠束，通過實驗可以看出，C16-MADS具有低于AES和LAS的發泡性能和穩泡性能，適合單獨應用或復配低泡表面活性劑應用在中低泡洗滌劑中，對AES、LAS、NaCl組成的洗衣液體系具有較好的降黏作用，去污性能優于AES和LAS，而且在NaCl存在的體系中，C16-MADS具有較好的耐鹽性能和良好的LAS增溶性能，將C16-MADS代替部分LAS應用于洗衣液中，可以提升洗衣液的去污性能。

雖然C16-MADS的性能非常適合應用于洗衣液的生產，但C16-MADS也存在一些問題：① 產品價格較貴，國內許多對該產品研究的成果未轉化到規模化生產中。而且市售產品多為含量較低的產品，不像磺酸、AES含量那樣高，占用大量的包裝物和儲存空間。② 市場沒有統一的產品質量標準，市售C16-MADS為混合物質，未提純，混合物的組成不同，可能影響產品作為表面活性劑的各項指標性能。③ 應用在普通洗衣液中可能會影響成品的黏度，需要配方工作者尋找合適的流變調節劑。因此，進一步優化C16-MADS的生產工藝，降低產品成本，進一步提純產品，減少原料波動對產品質量的影響，將是未來行業人員關注和研究的重點。