Extended表面活性劑在餐具洗滌劑中的應用

周 偉 劉 英 楊 寧 盛鈺瑩 謝美霞

(納愛斯浙江科技有限公司，浙江杭州，310051)

Extended表面活性劑是一類含氧丙烯（PO）基團或氧乙烯-氧丙烯（EO-PO）基團的離子型表面活性劑[1]。該類表面活性劑具有超低的界面張力[2-4]、極強的增溶能力[5]，由其形成的微乳體系被嘗試用于織物洗滌劑中以去除織物上的油污[6-11]。對于重油的中式餐飲，餐具洗滌劑的主要作用對象是分子體積大、疏水性強、難以被清除的油脂。如何快速有效地清潔油脂類污垢是餐具洗滌行業面臨的一大挑戰。本文分別將兩種Extended表面活性劑應用于餐具洗滌劑中，初步探索Extended表面活性劑對餐具洗滌劑性能的影響，以期進一步提升餐具洗滌劑產品的品質。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

Plurafac CS-10，50%，BASF；Dowfax AS-801，50%，DOW；AES，70%，贊宇；EcoSence NS-806，99%，DOW；液堿，32%，衢州巨化；十二烷基苯磺酸，96%，南京佳禾；一水檸檬酸，99%，濰坊英軒；谷氨酸二乙酸四鈉，47%，諾力昂；Acusol 445N，45%，DOW；乙醇，95%，科密歐；尿素，99%，西隴科學；標準混合油，100%，中國日用化學工業研究院；金龍魚大豆油，100%，益海嘉里。

RHLQ Ⅲ型立式去污測定機，中國日用化學工業研究院；GRM-51A型羅氏泡沫儀，上海隆拓儀器設備有限公司；ME3200E電子天平，梅特勒-托利多；HWS-12型電熱恒溫水浴鍋，上海一恒科學儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 機洗餐具洗滌劑制備方法

先在燒杯中添加去離子水，在一定轉速下依次加入表面活性劑、螯合劑、高分子助劑，直至攪拌均勻。

1.2.2 手洗餐具洗滌劑制備方法

先在燒杯中添加去離子水，在一定轉速下依次加入NaOH溶液、十二烷基苯磺酸進行中和，中和結束加入其他表面活性劑、螯合劑、增溶劑，直至攪拌均勻。

1.2.3 性能測試方法

泡沫性能測試方法參照GB/T 13173-2008《表面活性劑洗滌劑試驗方法》。測試條件：水硬度250 mg/L，水溫40℃，實驗濃度0.2%（以活性物質量分數計）。

乳化性能測試：在100 mL具塞量筒中，加入含活性物質量分數為0.2%的表面活性劑溶液40 mL，再加入大豆油40 mL，振蕩5次，靜置1 min，再振蕩5次，重復5次，記錄分離出10 mL水所需的時間。

去油性能評價方法參照GB/T 9985-2000《手洗餐具用洗滌劑》。測試條件：回轉速度160 r/min，洗滌時間3 min，實驗濃度0.2%，機洗餐具洗滌劑洗滌溫度50℃，手洗餐具洗滌劑洗滌溫度20℃。

2 結果與討論

2.1 泡沫性能

Extended表面活性劑Plurafac CS-10、Dowfax AS-801、支鏈醇EO-PO嵌段聚醚EcoSence NS-806和傳統陰離子表面活性劑AES的結構示意圖如圖1所示。分別測試了CS-10、AS-801、NS-806、AES的泡沫性能，泡沫高度結果見圖2，泡沫高度比值見表1。從圖2、表1中可以看出，Extended表面活性劑CS-10、AS-801的發泡力、泡沫穩定性介于傳統陰離子表面活性劑AES和支鏈醇EO-PO嵌段聚醚NS-806之間。與傳統陰離子表面活性劑AES相比，由于Extended表面活性劑CS-10、AS-801中引入了PO基團和支鏈結構，一方面增加了分子體積，使得表面活性劑分子遷移至氣/液界面的速度變慢，不利于形成新的界面，泡沫不容易形成；另一方面增加了分子的疏水性，加快了液膜的排液速度，使得泡沫穩定性下降。與支鏈醇EO-PO嵌段聚醚相比，由于Extended表面活性劑帶有離子型親水頭基，增加了分子的親水性，同時增加了泡沫表面的電荷密度，可以有效阻止液膜排液，泡沫穩定性較好。CS-10的發泡力和泡沫穩定性都較AS-801差的原因可能是CS-10的分子體積較大、分子疏水性較好。

圖1 4種表面活性劑結構示意圖

表1 4種表面活性劑的泡沫穩定性和去油性能

2.2 乳化性能

分別測試了CS-10、AS-801、NS-806、AES的乳化力，結果見圖3。從圖中可以看出，Extended表面活性劑CS-10、AS-801的乳化力介于傳統陰離子表面活性劑AES和支鏈醇EO-PO嵌段聚醚NS-806之間。與傳統陰離子表面活性劑相比，由于Extended表面活性劑中引入了PO基團，增強了表面活性劑分子乳化極性油污分子的能力，提高了乳液穩定性。與支鏈醇EO-PO嵌段聚醚相比，由于Extended表面活性劑帶有離子型親水頭基，增加了分子的親水性，降低了表面活性劑分子與油污之間的作用力，有利于極性油滴聚合，加快破乳過程。CS-10與AS-801相比，盡管CS-10有更大、更多的親水頭基，但乳化極性油污的能力卻優于AS-801，可能與CS-10有較長的疏水鏈或者較多的PO鏈段有關。

圖2 4種表面活性劑泡沫性能

圖3 4種表面活性劑乳化力

2.3 去油性能

分別測試了CS-10、AS-801、NS-806、AES（0.03%活性物）在20℃、50℃下的乳化去油性能，結果見表1。從表1可以看出，Extended表面活性劑CS-10、AS-801的乳化去油性能介于傳統陰離子表面活性劑AES和支鏈醇EO-PO嵌段聚醚NS-806之間。四種表面活性劑在低溫條件下的乳化去油性能較差，去油率高低可能與其表面電勢相關；在高溫條件下，乳化去油性能較好，去油率高低與其乳化力（界面張力）相關。這是因為，在低溫條件下，混合油污屬于半固體脂肪，植物油被包裹在動物脂肪內部，難以與水溶液中的表面活性劑分子接觸，固體油污難以乳化，此時表面活性劑與油污載體間的表面電勢高低可能是去油的關鍵因素；在高溫條件下，接近混合油污的融化溫度，固體脂肪開始融化，容易被卷離，釋放出的油污疏水性強，此時表面活性劑的界面張力大小或者說乳化能力是去油的關鍵因素。

2.4 在機洗餐具洗滌劑中的應用

由于泡沫會降低洗碗機的清洗效率，故機洗餐具洗滌劑配方多采用非離子活性劑做主表面活性劑。本文應用支鏈醇EO-PO嵌段聚醚NS-806，分別與Extended表面性劑Plurafac CS-10、Dowfax AS-801、傳統陰離子表面活性劑AES復配作為機洗餐具洗滌劑的表面活性劑體系（復配比例3:1），考察了不同復配體系的泡沫性能、乳化力和去油性能，見表2。機洗餐具洗滌劑組成（ω，按100%計）：谷氨酸二乙酸四鈉（2.5%），Acusol 445N（2.5%），表面活性劑（8%），去離子水（補至100%）。從表2可以看出，Extended表面活性劑CS-10或傳統陰離子表面活性劑AES與支鏈醇EO-PO嵌段聚醚NS-806產生泡沫協同作用，提升了NS-806 的發泡力和泡沫穩定性。Extended表面活性劑AS-801與支鏈醇EO-PO嵌段聚醚NS-806沒有泡沫協同作用。CS-10、AS-801、AES與NS-806復配后均降低了NS-806的乳化力和去油性能。由于CS-10、AS-801、AES與NS-806復配后，CS-10、AS-801、AES分子插入NS-806的膠束體系中增加了膠束的親水性和Zeta電位，降低了膠束體系與極性油污的作用力，導致乳液穩定性降低。綜合泡沫性能、乳化性能和去油性能，顯示AS-801對機洗餐具洗滌劑的泡沫性能、乳化力和去油性能影響較小，適合應用在低濁點非離子表面活性劑為主的機洗餐具洗滌劑中，增加配方的穩定性。

表2 表面活性劑復配體系對機洗餐具洗滌劑性能的影響

2.5 在手洗餐具洗滌劑中的應用

手洗餐具洗滌劑，一般以多種陰離子表面活性劑復配的配方體系為主。本文以陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉（LAS）為基礎，分別與Extended表面活性劑Plurafac CS-10、Dowfax AS-801、傳統陰離子表面活性劑AES復配作為手洗餐具洗滌劑的表面活性劑體系（復配比例4:1），考察了不同復配體系的泡沫性能、乳化力和去油性能，見表3。手洗餐具洗滌劑組成（ω，按100%計）：一水檸檬酸（0.3%），谷氨酸二乙酸四鈉（0.2%），表面活性劑（15%），乙醇（5%），尿素（5%），去離子水（補至100%）。增加了混合膠束的親水性和泡沫表面的電荷密度，使得復配物的泡沫穩定性增強。從表3還可以看出CS-10、AS-801、AES和LAS復配均能提高LAS的去油率，AS-801與LAS復配體系的協同增效效應高于CS-10與LAS的復配體系。綜合泡沫性能、乳化性能和去油性能，發現AS-801可替代AES應用于手洗餐具洗滌劑中，制備出去油性能相當、乳化性能更好的產品。

表3 表面活性劑復配體系對手洗餐具洗滌劑性能的影響

3 結論

（1）與傳統陰離子表面活性劑AES和支鏈醇E O-P O嵌段聚醚NS-806對比，研究了兩種Extended表面活性劑CS-10、AS-801的泡沫性能、乳化性能和去油性能，結果表明，AS-801、CS-10的泡沫性能、乳化性能和去油性能介于AES和NS-806之間，CS-10的發泡力和泡沫穩定性都較AS-801較差，乳化力和去油性能優于AS-801。

（2）分別將CS-10、AS-801、AES應用于以NS-806為主的機洗餐具洗滌劑配方以及LAS為主的手洗餐具洗滌劑配方中，發現AS-801對機洗餐具

從表3可以看出，Extended表面活性劑CS-10、AS-801與LAS復配后降低了LAS的泡沫性能，傳統陰離子表面活性劑AES卻有效地增加了LAS的泡沫性能；CS-10和LAS復配后可以提高LAS的乳化力，AS-801或AES與LAS復配后卻降低了LAS的乳化力。由于Plurafac CS-10的分子體積大，抑制泡沫能力好于Dowfax AS-801，后者對LAS的泡沫影響較小，與兩種表面活性劑自身的泡沫性能相一致。另外，Extended表面活性劑CS-10、AS-801和LAS復配后，洗滌劑配方的泡沫性能、乳化力和去油性能影響較小，且可替代AES應用于手洗餐具洗滌劑中提升配方的乳化性能。