表面活性剂的洗涤作用Word

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1、第八章 表面活性剂的洗涤作用表面活性剂的洗涤作用是表面活性剂具有最大实际用途的基本特性。它涉及到干家万户的日常生活。并且在各行各业和各种工业生产中也得到越来越多地应用。洗涤作用可以这样来描述：将浸在某种介质(一般为水)中的固体表面的污垢去除的过程称为洗涤。在洗涤过程中，加入洗涤剂以减弱污垢与固体表面的粘附作用并施以机械力搅动，借助于介质(水)的冲力将污垢与固体表面分离而悬浮于介质中，最后将污垢冲洗干净。第一节洗涤作用简介一、污垢 1油性污垢(油污) 纤维织物的主要污垢成分是油性污垢，它们大都是油溶性的液体或半固体，其中包括动植物油脂、脂肪酸、脂肪醇、胆固醇和矿物油(如原油，燃料油，煤焦油等)及

2、其氧化物等。其中动植物油脂、脂肪酸类与碱作用经皂化溶于水。而脂肪醇、胆固醇、矿物油则不为碱所皂化，它们的疏水基与纤维表面有较强的范德华相吸力，可牢固地吸附在纤维上而不溶于水，但能溶于某些醚、醇和烃类有机溶剂，并被洗涤剂水溶液乳化和分散。2固体污垢 固体污垢包括：煤烟、灰尘、泥土、沙、水泥、皮屑、石灰和铁锈。液体污垢和固体污垢经常混合在一起形成混合污垢，往往是油污包住固体微粒，其粒径一般在1020m，粘附于物品表面。此种混合污垢与物品表面粘附的本质，基本上与液体油类污垢的情形相似。液体污垢和固体污垢在物理性质和化学性质上存在较大差异，所以二者自表面上去除的机理也不相同。除此以外一些污垢被称为特殊

3、污垢如：砂糖、淀粉、食盐、食物碎屑及人体分泌物(汗、尿、血液、蛋白质、无机盐)等在常温下它们能被渗透而溶于纤维中，其中有的能通过化学吸附，牢固地吸附在纤维上，难以脱落。二、污垢的粘附 污垢在被洗涤物品表面上的粘附大致有以下4种。1机械粘附 机械粘附主要指的是固体尘土粘附的现象2分子间力粘附 被洗涤物品和污垢以分子间范德华力(包括氢键)结合3静电力粘附在水介质中，静电引力一般要弱得多。但在有些特殊条件下污垢也可通过静电引力而粘附。4化学结合力 污垢通过化学吸附产生的化学结合力与固体表面的粘附，例如金属表面的锈蚀就是通过化学键粘附于金属表面2.2 污垢的去除 一、洗涤过程 在洗涤过程中，洗涤剂是不

4、可缺少的。洗涤剂在洗涤过程中具有以下作用，一是除去固体表面的污垢，另一种作用是使已经从固体表面脱离下来的圬垢能很好的分散和悬浮在洗涤介质中，使其不再沉积在固体表面。洗涤的过程可以表示为：固体表面污垢+洗涤剂+介质固体表面洗涤剂介质+污垢洗涤剂介质在洗涤过程中，洗涤效率取决于以下因素，固体与污垢的粘附强度，固体表面与洗涤剂的粘附强度以及洗涤剂与污垢间的粘附强度。固体表面与洗涤剂间的粘附作用强，有利于污垢从固体表面的去除，而洗涤剂与污垢的粘附作用强，有利于阻止污垢的再沉积。此外，不同性质的表面与不同性质的污垢之间有不同性质的结合力。因此三者间有不同的粘附强度。在水介质中，非极性污垢由于其疏水性不易

5、被水洗净。在非极性表面的非极性污垢，由于可通过范德华力吸附于非极性物品表面上，三者间有较高的粘附强度，因此比在亲水的物品表面难于去除。极性的污垢在疏水的非极性表面上比在极性强的亲水表面上容易去除。二、洗涤剂的洗涤作用 洗涤剂在洗涤过程中的主要作用如下。 1降低水的表面张力改善水对洗涤物表面的润湿性 洗涤液对洗涤物品的润湿是洗涤过程是否可以完成的先决条件，洗涤液对洗涤物品必须具备较好润湿性，否则洗涤液的洗涤作用不易发挥。对于人造纤维(如聚丙烯、聚酯、聚丙烯腈等)，未经脱脂的天然纤维等因其具有的临界表面张力低于水的表面张力，因而水在其上的润湿性都不能达到令人满意的程度，加入了洗涤剂后一般都能使水的

6、表面张力降至30mNm1以下。因此除聚四氟乙烯外，洗涤剂的水溶液在其物品的表面都会有很好的润湿性，促使污垢脱离其物品表面，而产生洗涤效果。2洗涤剂能增强污垢的分散和悬浮能力洗涤剂具有乳化能力能将从物品表面脱落下来的液体油污乳化成小油滴而分散悬浮于水中，若是阴离子型洗涤剂还能使油水界面带电而阻止油珠的并聚增加其在水中的稳定性，对于已进入水相中的固体污垢也可使固体污垢表面带电，会因污垢表面存在同种电荷当其靠近时产生静电斥力而提高了固体污垢在水中的分散稳定性。对于非离子型洗涤剂可以通过较长的水化聚氧乙烯链产生空间位阻来使得油污和固体污垢分散稳定于水中。因此洗涤剂可起到阻止污垢再沉积于物品表面的作用。

7、三、液体油污的去除 液体油污的去除是通过油污的卷缩机理而实现的。在洗涤之前油污一般以铺展状态存在于物品表面。此时，在固(S)、液(L)、气(G)三相界面上油污的接触角近于00。将物品置于洗涤液后，油污由处于固、油、气三相界面上变为处于固、油、水三相的界面上，其界面张力由原来的G、 和 ，变为 (固水) (固油)和 (油水)于是在洗涤剂的作用下，三个张力发生变化，开始对铺展的油污进行“卷缩”。卷缩同时发生在固、油、水三相界面上无论油污通过何种机理“卷缩”被去除，但去除的程度均决定于接触角的大小。当洗涤液在固体表面的接触角 w 0 O 即油在固体表面的接触角o 180 O时，油污可以自发地脱离固体

8、表面，若 90 o时，洗涤剂就可渗入固体污垢P和固体表面S的固固界面中的微缝隙中. 若洗涤液在固体表面和固体污垢表面上的接触角均等零时，洗涤液就能在其固固界面上铺展形成一层水膜，使固体污垢脱离固体表面进入洗涤液中。2表面活性剂在固体污垢去除中的作用当溶有表面活性剂的洗涤液渗入微缝隙后，表面活性剂将以疏水基分别吸附于固体和固体污垢的表面上，其亲水基伸入洗涤液中，形成单分子吸附膜如图86所示。把固体和污垢的表面变成亲水性强的表面，与洗涤液有很好的相容性从而使SL和 PL大幅度降低，导致铺展系数SLPsO ，使得洗涤液铺展于固体污垢和固体表面间的固固界面上，形成固体表面与洗涤液和固体污垢与洗涤液间的

9、双固液界面。第三节 影响表面活性剂洗涤作用的因素 由于洗涤体系的复杂性，影响洗涤效果的因素也是多种多样，在这里主要讨论与表面活性剂有关的一些因素。 一、表(界)面张力大多数性能优良的表面活性剂均具有明显降低水体系表(界)面张力的能力。这是因为，表面活性剂的低的表面张力，有利于洗涤液产生润湿作用。在液体污垢去除的“卷缩”过程中，表面活性剂能将ow和sw降得越低，油污就会被“卷缩”得越完全，油污就被去除得越干净。在固体污垢的去除过程中，表面活性剂洗涤液的表面张力越低，洗涤液就越能更好的渗入固体污垢与固体的固固界面中，就越有利于洗涤液在（SP ）固固界面的铺展，使固体污垢得已完全除去。此外，洗涤液具

10、有较低的表面张力有利于液体油污的乳化悬浮，防止油污的再沉积。所以说表面活性剂降低表(界)面张力的能力是影响洗涤作用的关键因素。二、表面活性剂在界面上的吸附状态表面活性剂在界面上的吸附是洗涤的最基本原因，没有吸附存在就不会降低表面张力，就不会有表面活性剂的洗涤功能。表面活性剂在固液界面的吸附态不仅与表面活性剂的类型有关而且与固体粒子的电性质有关阴离子型表面活性剂 阴离子表面活性剂在界面上的吸附状态，主要取决于固体表面的电性质。在水介质中，一般固体质点表面带负电，由于电性斥力不利于阴离子表面活性剂的吸附。若质点的非极性较强，则可通过质点与表面活性剂碳氢链间的范德华引力克服电斥力，从而以疏水链吸附于

11、固体表面，离子头伸入水中的吸附态吸附于固液界面上。例如炭黑这一类非极性物在水中易于吸附水中的负离子而使其带负电荷，但在加入C14H29SO4Na后，因为C14H29SO4Na的疏水基与炭黑之间的范德华相吸力很强，能抵抗来自同号电荷的电斥力而使阴离子表面活性剂以疏水基吸附于炭黑表面而亲水的离子包围在炭黑的外面，伸入水中，使炭黑表面具有很好的亲水性，有利于炭黑粒子在洗涤液中的分散稳定，阻上了炭黑再沉积于固体表面，因此提高了洗涤效率若固体粒子表面带正电荷如BaSO4，粒子从水中吸附了Ba 2+后表面带正电荷。如果用阴离子型表面活性剂C14H29S04Na作洗涤剂时，随着C14H29S04Na 浓度从

12、低到高， C14H29S04Na在BaS04粒子表面吸附状态会发生变化。阳离子表面活性剂一般不能作为洗涤剂：例如，炭黑在水中由于吸附负离子使表面带负电荷，在加入了C14H29N(CH3)3C1阳离子后， C14H29N(CH3)3C1以带正电荷的季铵离子头吸附于炭黑带负电荷的表面上，而疏水基包围在炭黑的外面，使炭黑的表面变为疏水，而难以洗脱。但是，随季铵离子浓度的增加，季铵离子以疏水基与第一层吸附的季铵离子的疏水基通过范德华力相吸形成第二层，季铵离子伸入水相的双分子吸附膜使炭黑表面由于带有正电荷而又重新开始分散并稳定于洗涤液中，产生洗涤效果。但这会耗费大量价格昂贵的阳离子表面活剂。非离子表面活

13、性剂因其自身不带电，因此在固液界面上的吸附状态基本上不受固体表面的电性影响，如在含有炭黑的水中加入非离子表面活性剂C14H29O(CH2CHO)9H随非离子表面活性剂浓度的增加炭黑的表面能几乎不变。但体系的稳定性大大增加。这是因为非离子表面活性剂在炭黑表面的吸附是以疏水链吸附于炭黑表面而亲水的聚氧乙烯链伸入水中形成一层有一定厚度的水化膜，将炭黑粒子包裹起来，使原来疏水的表面很亲水。且防止炭黑粒子相互靠近增加了炭黑的分散稳定性，不易再沉积于固体表面非离子表面活性剂在非极性纤维上的吸附，是通过碳氢链与碳氢链间的疏水吸附而实现的。非离子表面活性剂在亲水性强的棉纤维上的吸附是通过聚氧乙烯链中的醚键氧原

14、子与棉纤维表面的羟基形成氢键，而吸附于棉纤维表面的。因此在纤维水界面上是以亲水的聚氧乙烯链吸附于棉纤维的表面，而疏水链朝向水中，使得原来亲水的纤维素表面变得疏水。因此非离子表面活性剂不宜用于洗涤天然棉纤维。两性离子表面活性剂因其分子结构中既含有阳离子基团也含有阴离子基团，所以无论污垢固体的表面带何种电荷它都能吸附于其表面上，而不会产生聚沉现象。而使表面更加亲水，有利于污垢在水中的分散与悬浮，不易再沉积，提高了洗涤效率。两性离子表面活性剂由于其结构特征，在硬水中有很好的抗钙能力在含钙量为300mgkg的硬水中，去污力明显提高。综上所述，表面活剂在固液界面上的吸附状态应取疏水基吸附于固体表面而极性

15、头伸入水相这种吸附态才能提高固体表面的润湿性，有利于洗涤过程的进行。对于两性离子表面活性剂除了在等电点以外，以任何一种方式吸附均具有良好的润湿性，较高的洗涤效力。从表面活性剂的类型来看，阴离子表面活性剂的洗涤性能较全面，性能最好；非离子表面活性剂次之；而阳离子型表面活性剂不宜用作洗涤剂。近二十年才发展起来的两性离子表面活性剂由于它的耐硬水性，对皮肤和眼睛的低刺激性，很好的生物降解性，以及具有抗静电性和杀菌性等优异性能，使它在洗涤市场具有较强的竞争力，已成为洗涤剂中的后起之秀。三、表面活性剂疏水链长度 表面活性剂疏水链的长度对洗涤效果有一定的影响，在温度为550C时，烷基硫酸钠的洗涤效果随疏水链

16、增加洗涤效果增加，特别是C12在较高浓度下有较高的洗涤效果同系物中，在能保证添加的浓度与真实浓度一致的条件下，洗涤效果随洗涤剂疏水链长度增长而增加。四、乳化与起泡乳化作用在洗涤过程中占有相当重要的地位，因为液体油污经“卷缩”成油珠，从固体表面脱离进入洗涤液后，还有很多与被洗物品表面相接触而再粘附于物品表面的机会。为了阻止液体油污这种再沉积过程的发生，最好的办法是将油污乳化，让其能稳定的分散悬浮于洗涤液中。要使乳化作用顺利进行，须考虑洗涤剂本身的乳化性能，若洗涤剂本身有很强的乳化能力就不必添加另外的乳化剂，若洗涤剂本身乳化能力不够强可适当添加乳化力强的OW型乳状液的水溶性乳化剂，最好选用阴离子型

17、的，这样可使界面膜带电，有助于通过电斥力阻上油污液珠再吸附于固体表面。通常人们总是认为一种洗涤液的好坏决定于其起泡作用。实际上并非如此，二者之间并没有直接相应的关系。在洗涤过程中，时常采用低泡型的洗衣粉进行洗涤，其效果也很好。但这并不是说泡沫在洗涤中无所作为。在某些场合泡沫仍有助于油污的去除。例如，洗涤液形成的泡沫可以把从玻璃表面洗下来的油滴带走；擦洗地毯时，泡沫有助于带走尘土污垢。此外，在溶液中丰富的泡沫能在洗涤过程中给人带来润滑，柔软的舒适感觉。这也是溶液、洗面乳及洗发液中常加泡沫稳定剂的原因。有时泡沫的存在可用以确定洗涤液尚为有效的标志，因为脂肪性油污对洗涤剂的起泡力往往有抑制作用。五、

18、加溶作用一般情况下，在洗涤过程中加溶作用不是油污去除的主要作用。但是在实验中发现液体油污的去除并非油污直接加溶于胶团中，而往往是油污先经“卷缩”，脱离表面进入洗涤液形成悬浮的油滴之后，再加溶于胶团中。也就是说加溶作用发生在油污“卷缩”之后。但是有时用非离子表面活性剂作洗涤剂，而有些非离子表面活性剂的临界胶团浓度很小。若以它们作为洗涤剂，在加量不大的条件下在洗涤液中也容易形成胶团。并发现表面活性剂在洗涤液中在CMC以上，油污的去除程度随表面活性剂的浓度增加而显著地增加，这又表明了洗涤过程中加溶在起作用。另外，在局部集中使用洗涤剂时，加溶作用则可能是清除表面油污的主要因素综上所述：在通常的洗涤过程

19、中使用临界胶团浓度较大的阴离子型表面活性剂作洗涤剂时，表面活性剂胶团的加溶作用往往不是影响液体油污去除的主要因素。当使用临界胶团浓度较小的非离子表面活性剂作为洗涤剂时，加溶作用可能是影响液体油污去除的重要因素。第四节 洗 涤 剂表面活性剂是洗涤剂的主要活性物成分，没有表面活性剂就没有合成洗涤剂的存在，在SAA的所有类型中阴离子型表面活性剂是人们最早使用应用最广泛的一类表面活性剂，目前的需求量在50以上。在今后一段时间内，阴离子表面活性剂仍将占据主导地位。一、阴离子型表面活性剂阴离子表面活性剂作为洗涤剂的类型主要有脂肪酸盐(肥皂)、烷基苯磺酸盐(ABS)、脂肪醇硫酸盐(AS)、脂肪醇聚氧乙烯硫酸

20、盐(AES)、烯烃硫酸盐(AOS)、脂肪醇聚氧乙烯羧酸盐(AEC)和脂肪酸甲酯磺酸盐(MES)等。1.肥皂肥皂分子的表面活性部分带负电荷，其中长碳链脂肪酸钠盐和钾盐约占25左右。这种被最为广泛使用的肥皂，优点：原料丰富，制备方便，价格低廉。工业上一般以牛油、羊油等油脂为原料，用强碱进行皂化，后经盐析，分离甘油而制得，最大的缺点是，它们在水溶液中遇到二价和三价的金属离子如Ca2+、Mg2+、Fe2+等，便会生成溶解度很低的钙皂或镁皂，从而丧失了肥皂应有的清洗特性。2烷基苯磺酸盐(ABS)烷基苯磺酸钠盐(R-C6H6-S03Na)是很重要的阴离子表面活性剂，它在水中有较好的溶解性能，几乎全部被电离

21、，它的钙盐和镁盐对水的溶解度比较大，所以有较好的耐硬水性。在烷基苯磺酸盐中，直链型烷基苯(LAS) 其价格低廉，洗涤力强且易生物降解环境友好。因此，到目前为止，还没有任何一种表面活性剂在作为洗涤活性物使用时，能在技术性能上和经济效益上能与LAS相匹敌，被全世界的合成洗涤剂工业界誉为合成洗涤剂的主力军。主要用作工业和家庭洗涤剂使用。在烷基苯磺酸盐中，直链型烷基苯(LAS) 其价格低廉，洗涤力强且易生物降解环境友好。因此，到目前为止，还没有任何一种表面活性剂在作为洗涤活性物使用时，能在技术性能上和经济效益上能与LAS相匹敌，被全世界的合成洗涤剂工业界誉为合成洗涤剂的主力军。主要用作工业和家庭洗涤剂

22、使用代表产品： 十二烷基苯磺酸钠 结构式 具有优良的洗涤效果，十八烷基苯磺酸钠在烷基苯磺酸钠系列中洗净力最强。3 烯烃磺酸盐(AOS)AOS是一种性能优良的洗涤活性物。主要用于洗手液、香波、泡沫浴、餐具洗涤剂，工业清洗剂及洗衣粉。4，高级脂肪酸甲酯磺酸盐(MES) R为烷基，R为甲基，去污力以R为C16和C18为好，抗硬水能力R为 C14最好MES是以天然油脂为原料制成的表面活性剂，具有良好洗涤性能和很强的皂钙分散力。对沸石有优异的配伍性，适合于制造无磷洗衣粉。它的钙皂分散力比LAS高得多，因此有利于复合皂与皂基洗衣粉的生产与应用。5脂肪醇硫酸盐(AS)和脂肪醇醚硫酸盐(AES) AS的通式R

23、OSO3Na，R为C14C16具有较好的洗涤性.；AES的通式 RO(C2H4O)nSO3Na ，R为C14C15 n12具有较好洗涤性。AS和AES都具有良好的生物降解性，较强的去污力和良好的起泡性。适合于配制高泡洗涤剂。它适合于易护理型或羊毛洗涤剂，大量用于泡沫浴、洗发香波、化妆品、手洗餐洗剂、蔬菜用洗涤剂、家庭洗涤剂等。二、非离子型表面活性剂 非离子型表面活性剂对油性污垢的去污力良好，对合成纤维防止再污染的能力强。耐硬水性，耐高浓度电解质的能力都比较强。 聚氧乙烯非离子表面活性剂最大优点是疏水基与亲水基部分的可调性。可通过调节EO数来适应各类基质，达到最佳洗净力。l.聚氧乙烯烷基醇醚通式

24、 RO(C2H4O)nH RC12C18，n可调。这类化合物具有高洗涤活性，表现在以下几方面：较低的临界胶团浓度(cmc)，这意味着在低浓度下仍有着高洗净力，强洗涤力和洗涤合成纤维时的抗污垢再沉积特性。此外还具有良好的低温洗涤性。在常温下呈白色淡黄色膏状物。溶于水具有乳化，净洗和润湿性。主要用于家用及工业、洗涤剂和金属清洗剂式中R主要为辛基、壬基和十二烷基；n可调，它们的特点是去除油污和脂肪的能力强。 代表产品为OP系列、OPE系列和SOPE系列, 主要性能耐酸碱及抗硬水能力强，具有去污、润湿、乳化金属加工和工业净洗剂。3烷基糖苷(APG) 烷基糖苷被誉为是一种新型世界级非离子表面活性剂APG

25、优点：1.界面活性高，表面 张力很低；2.不存在浊点具有高温稳定性； 3.具有优良的洗涤性能，很强的泡沫力，润湿乳化性及分散稳定性。4. 无毒性、对皮肤的低刺激性、生物降解性等优于现有的任何一类表面活性剂。（突出优点，特点） 因此，它正受到洗涤业、化妆业、食品加工业以及制药业等众多领域的特殊青睐。并且由于它的易漂洗无斑痕的特性，还特别适宜于做餐具洗涤剂、瓶洗剂等。APG用作洗涤剂大致有以下几个方面。浴用及发用洗涤剂：利用APG得到的制品对皮肤温和无刺激，泡沫丰富细腻。洗发时还可起到抗静电的作用。产品多为液态物，但也可制成皂块。餐具洗涤剂：由APG制成的餐具洗涤剂泡沫性能好，对皮肤温和，用后手感

26、好，易漂洗并不留痕迹。洗衣剂 ：APG用于洗衣剂，具有优良的洗涤力。可用于各种织物(如棉、毛、聚酯等织品)的清洗。可有效地去除泥土和油污。同时具有柔软性能，抗静电性能以及防缩性能。并可制成在硬水中使用仍具有优良的洗涤力的洗衣剂。硬表面清洗：除用于餐具洗涤外，APG还可用于其他种类硬表面的清洗。利用APG作活性组分可配成强酸条件下的洗涤剂。其中的APG还具有阻止铁类金属被氧化和被酸浸蚀的功能。 三、两性离子型表面活性剂其分子结构中既带正电荷又带有负电荷。由于分子结构的特殊性，它在使用过程中具有以下特点：低毒性和对皮肤，眼睛的低刺激性；良好生物降解性和配伍性；良好的润湿性，洗涤性和发泡沫性，用作洗

27、涤剂有以下几种类型。1N酰基氨基酸型它们主要用于香波及清洗剂的基料。能耐弱酸和硬水。例如：N酰基多缩氨基(多酞)羧酸盐雷米帮A(613洗涤剂，油酰氨基(多肽)羧酸钠) 雷米帮A是由脂肪酰氯和蛋白质水解制得的多缩氨基酸缩合而成的。因此具有低刺激性，低毒，可用于化妆品。雷米帮A有很强的钙皂分散力，去污力和乳化力。在纺织工业中用作净洗剂、乳化剂，因脱脂力差而适合于洗涤丝毛。2甜菜碱型 甜菜碱型的两性离子表面活性剂对棉织物和聚酯棉混纺织物都有很好的洗净力，特别是羟基磺酸甜菜碱，在洗涤过程中更有其优点。如：十二烷基二甲基甜菜碱 为无色或浅黄色透明液体。在酸性介质中呈阳离子性，在碱性介质中呈阴离子性。易生

28、物降解。本品有优良的发泡性能，能使毛发柔软，适用于制造无刺激的，对头发有调理性的香波，婴幼儿香波等。因耐硬水性好，用于制备硬水洗涤剂。还可作杀菌剂第五节 助 洗 剂合成洗涤剂是由多种组分复配而成的混合物。主要用于家用洗涤，例如：衣服、餐具、地毯、地板以及做其他各家庭用品的洗涤。主要剂型包括粉状、液状和膏状。在合成洗涤剂配方中，除了作为重要成分的表面活性剂外，还含有大量无机盐，少量其他有机添加剂。这些物质在洗涤过程中各有其特殊作用，但均有提高洗涤效果的作用，故统称为助洗剂。在合成洗涤剂中表面活性剂约占l030，助洗剂约占3080。助洗剂中，主要是无机盐，如磷酸钠类、碳酸钠、硫酸钠及硅酸钠等及少量

29、有机助洗剂。通常洗涤助剂应具有以下的功能：与高价阳离子能起螯合作用，软化洗涤硬水；对固体污垢有抗絮凝作用或分散作用；起碱性缓冲作用；防止污垢再沉积。此外还有增稠、抑菌、漂白、增白等作用。一、螯合剂 磷酸盐类 作为洗涤助剂使用的磷酸钠盐中常用者为三聚磷酸钠Na5P3O10(STPP),焦磷酸钠,Na6P4O13；也有时用玻璃状的多聚偏酸磷钠，(NaPO3)三聚磷酸钠俗称五钠，是重垢洗涤剂中最常用的助剂。三聚磷酸钠（ STPP ）是洗涤过程中控制水硬度的一种非常有效的助剂，其特点是具有与引起水硬度的多价金属离子螯合，形成水溶性络合物的能力。以避免这些金属离子与具有阴离子特性的离子表面活性剂作用生成

30、不溶物污垢，沉积于洗涤物表面；在水溶液中，lmol的STPP可与lmol的钙离子形成络合物Na3Ca(P310)，而这种具有阴离子特性的络合物的钙皂，又有协助活性成分的去污作用。三聚磷酸钠还具有把吸附于纤维、污垢上的钙溶出，并将其整合的作用。磷酸钠盐容易吸附于质点及洗涤物表面，大大增加其表面荷电从而有利于质点悬浮，防止了质点发生再沉积，故对于洗涤有利。依据我国平均水硬度的具体情况，若以LAS为活性物、以STPP为主要助剂的合成洗衣粉中，表面活性剂中加入40一50的STPP时去污效率最高，成本最合理。磷酸盐是高效的洗涤助剂，既有螯合作用，又有去污作用，至今尚无可与之媲美的助剂。 80年代以来，一

31、些发达国家的江河湖泊出现富营养化，给环境造成污染。经测定与磷含量有关。虽然此问题到目前还有争议，但是，许多国家已相继颁布限磷法律。随后一些国家进行了三聚磷酸钠代用品的研究。代磷品大约有以下几种类型。（1)合成沸石(4A型分子筛) (2)乙二胺四乙酸(EDTA)钠盐 EDTA螯合钙离子能力是目前软水剂中最强的一种。缺点是不能为洗涤剂提供碱性，使脂肪类污垢皂化。而且价格昂贵，但它仍然是此类螯合剂中在洗涤剂中使用得最多的一种。(3)柠檬酸钠能起到络合洗涤液中的钙、镁离子作用，增加去污作力。柠檬酸钠还有无毒且易生物降解之优点。4)聚合物螯合剂(chelatingagent) 聚羧酸类作为磷酸盐的替代品

32、络合高价金属离子在洗涤剂领域中用得最多的是丙烯酸均聚物和丙烯酸马来酸共聚物，由于聚合物链节中含有大量的羧基负离子，是一种很有发展前途的整合剂二、抗再沉积剂(anti-redeposition agents)防止污垢再沉积到洗涤后物品上的功能的助洗剂为抗再沉积剂。抗再沉积剂分子特点：带有较多的负电荷；且能够吸附在污垢粒子及织物的表面上。从而提高污垢在洗涤液中的分散性和悬浮稳定性。抗再沉积剂一般为聚合物。如羧甲基纤维素钠(CMC)、羟丙基甲基纤维素钠(HPMC)、羟丁基甲基纤维素HBMC)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、还有聚丙烯酸(PAA)与丙烯酸马来酸酐共聚物(PAAMA)。固

33、体表面的亲水亲油性对聚合物抗再沉积效果起着决定性作用。例如，羧甲基纤维素钠盐抗再沉积剂对于亲水性棉纤维的作用是非常有效的。而对疏水性强的聚酯纤维几乎没有作用。而纤维素醚(如甲基羟丙基纤维素)就不仅对亲水性的纤维有效，而对于疏水性的纤维(如聚酪纤维)更有效。聚合物抗再沉积剂主要有以下几种类型。(1)羧甲基纤维素钠及其他改性纤维素：羧甲基纤维素钠盐是一种很好的抗再沉积剂，一般通过一氯乙酸钠与碱纤维素反应制备。用于洗涤剂中的羧甲基纤维素钠盐的粘度和抗再沉积性与纤维素的聚合度和取代度有关，通常要求纤维分子的聚合度为200500，取代度为0.60.7为宜。聚合度太高溶解速度太慢，取代度太低水溶性差会影响

34、在固体和污垢表面的吸附量，取代度太高，羧甲基纤维素钠的水溶性太好也会影响羧甲基纤维素负离子的吸附量。原因是羧甲基纤维素负离子是通过纤维素链节中的羟基与棉纤维中的羟基形成氢键吸附于其上，当取代度太高纤维素单元链节上的羟基数减少引起吸附基团数下降不利于吸附。另外取代度高意味着纤维分子中单元链节中-COONa基增多，在水中溶解后变为带负电荷的-COO- 负离子，使聚合物的负电荷增加。在洗涤液中，固体表面及污垢一般带负电荷再加上若用阴离子表面活性剂会使其带有更多的负电荷，这样就会造成羧甲基纤维素负离子在固体及油污表面吸附时产生很高的电斥力而不易被吸附。若取代度适中，在CMC的吸附过程中若与固体或油污间

35、的范德华力(包括氢键)能克服电斥力就可被吸附于固体和污垢表面上，表现出抗再沉积作用。对于聚合度和取代度适中的羧甲基纤维素钠盐在水中的溶解速度比较快，加之水溶液粘度又不大，羧甲基纤维素负离子容易吸附于固体质点表面上，并使表面电荷密度大为增加，从而增加了质点的分散稳定性，防止其再沉积于洗涤物的表面。羧甲基纤维素钠的这种吸附性能，也会在洗涤物表面上表现出来。所以，除了良好的防止再沉积作用外，羧甲基纤维素钠也有去除污垢的作用。用含有羧甲基纤维素钠的洗涤剂洗出来的白布，往往有更高的白度羧甲基纤维素钠用于棉织物具有优良的助洗作用，显示出很强的抗再沉积作用。但对化纤及丝毛织物弱得多。对于合成纤维及混纺织物效

36、果也不好。主要原因在于化纤织物表面的疏水性强而羧甲基纤维素钠亲水性太强，与化维织物间的范德华力较弱而不易被吸附造成的。(2)聚乙烯吡咯烷酮(PVP)聚乙烯吡咯烷酮显示微弱的阳离子性易吸附于带负电的固体微粒或分子基团。 分子量在(14)104的聚乙烯吡咯烷酮对化纤织物有较好的抗再沉积作用，在洗涤剂配方中加量为0.5一1.0。在洗涤棉织物时其去污力和抗再沉积性优于羧甲基纤维素钠盐。(3)丙烯酸聚合物和丙烯酸马来酸酐共聚物聚羧酸是一种很有发展前途的螯合剂。目前大量采用的是聚丙烯酸钠盐以及丙烯酸马来酸酐的共聚物。聚合链中每个结构单元的羧基数及聚合度决定着聚合物的性能作为污垢的抗再沉积剂分子量约在410

37、3-104范围为宜。 在洗涤过程中，污垢从物品表面脱离进入洗涤液中，聚合物会吸附于污垢表面，增加其表面的负电荷提高污垢在涤液中的分散悬浮的稳定性，减少污垢再沉积于固体的表面。从而提高了洗涤效果。三、pH调节剂 (1)硅酸钠 在洗涤剂中，硅酸钠起着很重要的作用。在洗涤过程中，硅酸钠可提供碱性，有良好的缓冲作用，可维持洗涤液的pH值持续在95或高一些直到硅酸盐耗尽，这一点非常重要，因为污垢几乎都是酸性的，pH值降低会使洗涤能力下降。硅酸钠还能使洗涤液中的钙、镁离子生成不溶性硅酸盐而沉淀使水软化，而生成的沉淀易于用水漂除，还可使脱除的污垢悬浮在洗涤液中，不致沉积在衣物上。这主要是硅酸盐能在衣物上被吸

38、附，形成一层薄膜，也能在釉瓷上、在瓷器上形成单分子膜，该薄膜具有抗再沉积作用。在金属表面形成金属硅酸盐的单分子膜对金属起腐蚀抑制作用，硅酸盐还具有良好的润湿和乳化性，能使酸性污垢皂化和对油脂的乳化，有效地提高洗涤效率。此外，硅酸钠在喷雾干燥粉剂中，硅酸盐使空心颗粒粉具有松脆性，在块状合成洗涤剂中，硅酸盐使物料具有可塑性而外观均匀，并且容易挤出。(2)碳酸钠碳酸钠的主要用途是与硅酸钠配合，作无磷洗涤剂的主要助剂。还可作硬表面的碱性清洗剂四、漂白剂 织物的表面若被植物色素如果汁、茶叶、咖啡等污垢污染后，所形成的污渍是无法通过洗涤剂的洗涤彻底除去。只有采用化学漂白来实现。化学漂白是漂白剂通过氧化或还

39、原降解，破坏了发色系统或者对助色基团产生改性作用，使之降解成较小的水溶性单元而易于从织物上除去。过硼酸钠、过碳酸钠以及过氧羧酸等过氧化物是家用洗涤剂中常用的漂白剂过硼酸钠简单分子式为NaBO34H2O 其分子式为：Na2B2(O2)2(OH)46H20在溶液中能水解成过氧化氢，是应用最广泛的漂白剂。五、荧光增白剂 荧光是一种光致发光现象。当某种光线照射到分子具有刚性结构和平面结构的丌电子共轭体系的荧光物质时，会发射出不同颜色、不同强度的光，其中大部是可见光，小部分紫外光和红外光。荧光增白剂是一类吸收紫外光、发射出蓝色或紫蓝色的荧光物质。其增白原理：荧光增白剂使可见光强度增强使物体增白。由于吸附

40、有荧光增白剂的物质不仅能将照射在物体上的可见光发射出来，而且还将不可见的紫外光转为可见光反射出来从而增加了物体对光的反射强度，当反射光强度超过投射在被处理物体上原来可见光的强度时，人的眼睛会感到物体变白了。光学中光的互补色原理白光是一种由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光组成的复合光。当白光从被照射物体上反射的光线中的蓝色波段光线相对强度的缺损时眼睛就会感觉到物体的颜色变黄了。在洗涤剂中加入荧光增白剂，由于荧光增白剂会发出蓝色或蓝紫色的荧光，正好补齐蓝光的缺损，而使物品恢复了白色。洗涤中所用的荧光增白剂其吸收波长为300400nm，发射光波长为400500nm的范围。这种蓝色或蓝紫色的光正好与黄

41、色光为互补色，用后会使物品泛白。 荧光增白剂的种类很多，其中以二苯乙烯类最重要。洗涤用荧光增白剂属直染型，能直接增白织物六、酶加酶洗涤剂是在洗涤剂中加入不同功能的酶制剂的制品,例如淀粉酶、脂肪酶及纤维酶。酶是存在于生物体中的一种生物催化剂。 例如脂肪酶，对人的皮脂污垢如衣领污垢中的主要成分甘油三脂肪酸酯，有将这些污垢分解成甘油和脂肪酸的作用。分解后的甘油易溶于水，而脂肪酸易被洗涤液通过油污的“卷缩”过程而被除去。纤维素酶与上述几种酶的作用是不同，棉布衣服经过穿着和反复洗涤以后，在纤维的表面会出现细毛，这种纤维细毛在显微镜下才能看到，它们能导致衣料变硬影响棉衣料的手感，微细纤维能笼络污垢，是形成

42、带色衣物色斑的原因。纤维素酶却能将棉纤维表面上出现的微纤维进行分解而提高洗涤效果和改善变硬的棉纤维的手感。被洗物变得柔软，颜色鲜明。目前洗涤中所使用的各种酶都是以颗粒状态添加于洗涤剂中的。七、填充剂或辅助剂 1填充剂适量硫酸钠的存在有利于洗涤。它有降低表面活性剂的值，提高其表面活性的作用，并促使表面活性剂易吸附于质点及洗涤物表面，增加质点的分散稳定性，进而防止沉积。提高洗涤效率,此外硫酸钠的存在会使粉末型洗涤剂的粉末变得松散，流动性好。也可使产品的价格下降，并保持组分的平衡。2促溶剂尿素(H2NCONH2)用作液体洗涤剂的促溶剂，用于牙膏制备中，能抑制乳酸杆菌滋生，并能溶解牙面上的斑膜。3抗结

43、块剂对甲苯磺酸钠(CH3C6H6S03N)配入粉状洗涤剂中，抗结块性能等均有良好，并有好的手感等效果。八. 抗静电剂在液体洗涤剂中，往往要加人抗静电剂，以使被洗物消除静电。一般凡是可作柔软剂的表面活性剂同样是良好的抗静电剂，如阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂都可作抗静电剂使用。在阴离子表面活性剂中，各种磷酸盐都是良好的抗静电剂。九、柔和剂与柔软剂柔和剂是改善洗涤剂对皮肤的刺激，使之温和的助剂。用作柔和剂的表面活性剂主要是两性表面活性剂。 柔软剂是改善被洗涤织物的手感，使之柔软，手感舒适的助剂，用作柔软剂的主要是阳离子型表面活性剂。柔软剂在洗涤漂洗后再加入。对于调理型洗发香波和护发素，柔顺剂

44、的作用主要是改善头发的梳理性、抗静电等性能。十、钙皂分散剂皂作为洗涤剂具有去污力强且具极易生物降解的优越性。 但皂在使用中抗硬水作用差，水中的钙、镁离子将与肥皂作用生成沉淀，这些沉淀作为污垢往往容易再沉积于纤维上。 影响了皂的应用性能。如将某些表面活性剂与皂混合使用，则可以防止皂与硬水作用生成沉淀。此类防止钙(镁)皂沉淀生成的表面活性剂称之为钙皂分散剂(1ime soap dispersing agent，简称LSDA)。钙皂分散剂的作用机理性能优良的钙皂分散剂，多是具有庞大极性基团结构的表面活性剂。在皂中能阻止洗涤时形成钙皂。钙皂分散剂的作用机理可以用混合胶团分散模型来解释:由于混合胶团中存

45、在着插入肥皂负离子间的具有庞大极性基的钙皂分散剂起到阻止钙皂分子生成作用。即使有不溶于水的钙皂分子生成，但由于混合胶团中存在具有庞大基团的钙皂分散剂，会起到楔子一样的作用阻止胶团反转。因此不易生成肥皂反胶团而成为污垢。钙皂分散剂的分子结构特征：(1)分子结构中，有一较长的直链型疏水链，(2)分子末端有一个极性较强的亲水基，而在其疏水链中有一个以上的酯基、酰氨基、磺基和醚基的阴离子型表面活性剂。两性离子表面活性剂一般都能作为钙皂分散剂。以聚氧乙烯醚作为亲水基团的非离子表面活性剂也有较强的抗钙皂能力。三聚磷酸钠和多磷酸钠主要用于含磷洗涤剂中，含量根据具体情况可在l0-50。在洗涤过程中主要用于对C

46、a 2+、Mg 2+的螯合以及起抗再沉积作用。无机盐硫酸钠和氯化钠约为20，主要起提供电解质加速主表面活性剂在固液界面的吸附速度和提高其在界面的吸附量。 硅酸钠主要起缓冲作用，维持pH在9左右，同时兼有缓蚀作用。含量为5。 漂白剂过硼酸钠加量约为l0及少量荧光增白剂、酶和香精. 但在家用洗涤剂配方中一般约有十余种成分。在洗涤剂配方中这些助洗剂的添加量如下。主洗涤剂多采用烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚及其硫酸盐或其他芳基化合物的磺酸盐。约占5一30，在洗涤去污过程中主要起降低表(界)面张力、润湿乳化和分散作用。抗再沉积剂纤维素钠盐加量约为1机用餐具粉状洗涤剂中三聚磷酸钠含16-5

47、0；硅酸钠25一50。碳酸钠40以上及少量的非离子表面活性剂。用于手洗的餐具粉状洗涤剂一般以聚氧乙烯月桂醇醚为主表面活性剂，氧化胺作柔和剂。重点内容：洗涤剂中的主要成分及作用：1.主洗剂: 表面活性剂（10-30%）2.助洗剂：螯合剂，抗再沉积剂，pH调节剂，漂白剂，荧光增白剂，酶，填充剂，柔合（软）剂，起泡稳泡剂，钙皂分散剂。（70-90%）我国重垢洗衣粉典型配方：配方1(高泡) 组分 质量分数 直链烷基苯磺酸钠 16 烷基酚聚氧乙烯(10)醚 5 三聚磷酸钠 30 碳酸钠 5 硅酸钠 7 羧甲基纤维素钠 l 硫酸钠 24 荧光增白剂 01 对甲苯磺酸钠 轻垢洗衣粉典型配方：配方1(美国)组

48、分 质量分数 (1) (2)烷基苯磺酸钠 10 25三聚磷酸钠 15 25硅酸钠(模数3) 3 5羧甲基纤维素钠 0 1月桂酸单乙醇酰胺 0.2 0.2硫酸钠 71.8 43.8配方2 (英国)组 分 质量分数十二烷基苯磺酸钠 125脂肪醇聚氧乙烯 7醚 35肥皂 2三聚磷酸钠 25碳酸钠 5羧甲基纤维素钠 035羟乙基纤维素乙酯 035顺丁烯二酸酐甲基丙烯酸共聚物钠盐 1.5 荧光增白剂 001硫酸钠 39消泡剂 15蛋白酶 065*洗涤剂的发展趋势液体洗涤剂从20世纪80年代中期以来发展迅速，在发达国家已占全部家用洗涤剂的三分之一以上，但浓缩洗涤剂的崛起，对重垢液体洗涤剂形成了一大冲击，使

49、液体洗涤剂在20世纪90年代初产量一度下降，也导致了近几年的新的发展趋势。(1)浓缩化 ：浓缩化是当今洗涤剂研究和市场开发的重要趋势。浓缩产品的显著优点：1.活性物含量高；2.去污力强；3.具有节省包装材料、降低运输成本 4.减少仓储空间的优点液体洗涤剂的发展是最具典型的浓缩化进展历程。最早的液体洗涤剂是均质型(无助剂或低含量助剂)透明液体，以后发展成结构型(高助剂含量、液晶)分散体。随着浓缩洗衣粉的出现，液体洗涤剂又发展成无水液体洗涤剂及超浓缩无水液体洗涤剂。(2)温和安全化：液体洗涤剂中很多产品涉及到人体的接触，如手用餐具洗涤剂、个人清洁用品以及衣用洗涤剂。为取得温和效果，各生产厂商广泛采

50、用了低刺激、对人体温和的表面活性剂来降低洗涤剂的皮肤刺激性。采用降低配方的酸碱性 来提高产品的安全性。(3)专业化 虽然全功能清洁剂可用于各种清洁用途，但真正通用产品，由于考虑到清洁工作及清洗对象的共性，其清洗作用反 而变得更差。基于这个因素，液体洗涤剂发展成更具洗净力和安全 性的系列产品，从而也产生了种种效果优良、功能各异的洗涤产 品。据统计，美国洗涤剂商品牌号多达5万多个。在家用洗涤剂的发展方面，最能体现出产品的专业化。织物洗 涤剂最早只有洗衣粉。而目前不仅有重垢液体洗衣剂、精细织物洗 涤剂，还发展了衣领去污剂、漂白剂、柔软剂、上浆剂、居室清洁剂，干洗剂等专用洗涤或保养产品。居室清洁剂以前

51、很鲜见，目前则有各种地毯清洁剂、玻璃清洁剂、家具上光剂、空气清新剂、马桶清洁剂、浴用清洁剂、硬质地面清洁剂、壁纸清洁剂等。厨房清洁剂则从手用餐具洗涤剂发展到机用餐具洗涤剂、抽油烟机清洁剂、下水道疏通剂、玻璃杯清洁剂、除垢剂等。相信家用液体洗涤剂会朝着更专业化的方向发展，出现更多的新产品。(4)功能化 这主要是在保证产品原有主要功能的基础上，附加其他的辅助功能，以加强产品的应用性。最为常见的是在净洗的基础上增加柔软性，使洗后底物具有手感柔软、抗静电性的优点。这类产品有织物柔软洗涤剂、地毯柔软洗涤剂以及二合一香波等另一个常见的功能是漂白作用。漂白作用能提高洗涤剂去污力，并具有消毒作用。这类产品有漂

52、白洗涤剂、消毒洗涤剂等。(5)生态化 生态化趋势有以下三点：无磷化 由于磷使江河湖水体富营养化，导致水草滋生，并可造成鱼虾死亡、赤潮等，各国从20世纪60年代开始就给予了极大的关注。我国从1997年开始，逐步在北京密云水库、滇池、太湖地区、浙江实施了限制、禁止使用含磷洗涤剂的措施。1999年以来，深圳、大连、厦门等地区也相继出台了禁用含磷洗涤剂的法规。正在做准备的还有巢湖(合肥市)。禁磷、限磷是一个大的趋势，但如何解决磷的代用品问题则是进一步实施的关键。表面活性剂生物降解 表面活性剂是洗涤剂中的最重要的组分，其生物降解性及降解产物的安全性，直接关系到洗涤剂的生态影响。不易降解的支链烷基苯磺酸已

53、基本完成其历史使命，烷基酚聚氧乙烯醚的使用也受到了一定的限制。开发和使用性能优越、生态友好的表面活性剂成了表面活性剂和洗涤剂生产商的生态责任。从未来的眼光看，使用可再生的动植物资源，生产可降解表面活性剂，将是表面活性剂的发展趋势。以氧代氯 含氯漂白消毒剂是良好的辅助剂，价格也便宜，但氯漂白剂对水体动植物有较大的影响最新的趋势是使用性能更温和、生态更安全的氧漂白剂代替氯漂白。第六节 去污力的评定各个国家都制订有不同类型洗涤剂的去污力测定标准。我国已 经有了衣料用于洗涤剂去污力测定标准GBT 1317491)，适用于衣料用洗涤剂，包括粉状、液体及膏状等产品。餐具洗涤剂国家标淮(GB 998588）

54、，适用于洗涤蔬菜、水果、餐具的洗涤剂，通用水基清洗剂国家专业标准 (ZB 4300286)金属材料用水基洗涤剂 (HB 522682，航天部标准) 整个实验过程包括白布处理、标准污垢液配制、污布染制、白度测定和洗涤等步骤。1 、几种去污力测定方法(1)织物用洗涤剂去污力测定 织物用洗涤剂采用光学白度法进行测定，方法步骤如下： 白布处理；标准污垢液配制 ；染制待测试的白布样；使用瓶式去污机去洗涤； 用光学白度仪进行测定。我国标准人工污垢组成如下混合油(蓖麻油；液体石蜡；羊毛脂： （1 ：1：1) 5g 卵磷脂 10g 50乙醇 50ml 炭黑污液 500ml 炭黑污液的组成为：炭黑23g，阿拉伯

55、树胶32g，95乙醇 760mL；水750mL。具体方法是将人工制备的污布放在盛有洗涤剂硬水的玻璃瓶中，瓶内还放有橡皮弹子，在机械转动下，人工污布受到擦洗。在规定温度下洗涤一定时间后，用白度计在一定波长下测定污染棉布试片洗涤前后的光谱反射率（白度），并与空白对照。用白度计确定人工污垢染过的污布洗涤前后的白度，经计算即可得到所用洗涤剂的去污力。为了测定方便，可由表面平整、无划痕、无裂纹的白瓷板(GSBA 67001)作为日常测定白度实物标准(白度计的附件)。这种类型的去污试验机的主要缺点是：污布常贴在瓶壁瓶盖上或自行折叠起来，造成试验结果不平行。针对这些缺点，目前美国多采用振荡式去污力试验机。这

56、种实验机实际上是将搅拌式电动洗衣机小型。一般认为，这种实验机具有操作简便，实验效果较稳定，实验重复性良好等优点，其机械作用更接近于实际的洗衣过程。一些国家目前流行采用自然污垢测定去污力 美国的洗涤剂厂常用白衬衫试验法。星期一至星期五每天早晨发给经选择的试验人员白衬衫一件穿上，晚上交回，洗涤后第二天早晨再穿上。一件衬衫必须用同一种被评价的洗涤剂来洗涤。穿着试验要持续2个月，然后剪下衣领， 与用标准洗涤剂洗涤的衬衫进行比较和评级，并且可用数值加以表示。日本多采用衣领污布测定法。不使用整件衬衫而用长宽1213dm的两块棉布缝在一起作成两倍大小的假领子。该法比较经济。穿用时限领子的按缠堆对脖颈正中，缠在工作服衣领上穿一个星期，恢脖颈上的污垢粘附在假领上，收集大量的污染假领， 再进行洗涤试验。将左、