隨著生物降解表面活性劑和無磷酸鹽洗滌劑的引入,洗滌劑工業早期所作的努力是使消費者能在洗滌和凈洗方面對環境造成最低的危害｡由于這些導則已經在原料和配方方面作出標志,立法機構也在生態學和對人的毒理學方面,增加了洗滌劑環境､適應性和產品安全性的要求｡此外,為使地表水和空氣潔凈方面保護環境,也提倡要減少廢料數量｡因此已對洗滌劑配方上作出大的改變,以使之符合法規條例｡
洗滌劑方面能做到與之同步,不僅在減少總的數量上,也要求減少每次使用時的劑量｡對產品開發者而言,這意味著開發濃縮制品,提高表面活性劑的百分含量,或甚至使用更為有效的表面活性劑｡為了避免需要標志這類濃縮制品,所用表面活性劑還必需滿足越來越高的皮膚學和生態毒理學性質要求｡現在已有了從可更新資源制造的表面活性劑,特別是烷基聚葡糖苷(APG)和脂肪醇硫酸鹽(FAS),它們均已在開發近代洗滌劑､餐具洗滌劑和凈洗劑方面作出了貢獻,報道如下｡
烷基聚葡糖苷是新一類完全從可更新資源生產的工業化非離子表面活性劑,近來已變成可獲得的｡這類表面活性劑包含作為疏水基部分的脂肪醇和親水基部分的葡萄糖(圖1),其親水性隨著其低聚化程度而可變｡有2種可能的生產過程,分別涉及與丁醇的乙酰轉移作用和直接合成,Henkel公司系選用不用溶劑路線制得,而采用得自椰子油的脂肪醇,和得自玉米或土豆淀粉的葡萄糖為起始原料,經過消除水分來獲得烷基聚葡萄糖苷(APG)｡
從性能觀點上烷基聚葡糖苷已被證明是多用途的表面活性劑｡它具有高發泡力,與陰離子表面活性劑合用時,表現出高泡沫穩定性和提高粘度效應,顯示出良好的洗滌､餐具洗滌和凈洗力,并且對皮膚溫和｡此外,它具有高增溶能力,特別在高堿性介質中,易于溶解而不會形成凝膠相,并與塑料材質相容性好｡
含Ｃ12/14ＡＰＧ的手洗餐具洗滌劑的洗餐具性能,不管其非離子表面活性劑特性,當它與陰離子表面活性劑,例如烷基苯磺酸鹽(ＬＡＳ),鏈烷磺酸鹽(ＳＡＳ)或脂肪醇硫酸鹽等合用時,與脂肪醇醚硫酸鹽(ＦＥＳ)作比較,在洗盤試驗上表現出有顯著的增效作用(圖2)。相應地,ＡＰＧ卻與類似的非離子型脂肪醇乙氧基化物有著顯著區別(圖3)。
餐具洗滌劑的主要組成,常是主要表面活性劑的增效組合,LAS/FES､SAS/FES､更好的是FAS/FES｡添加小量的輔助表面活性劑,例如甜菜堿､烷醇酰胺､更好的是APG,這種三元主要表面活性劑將顯著地提高洗餐具性能,特別是在FAS/FES組合的基礎上(圖4)｡
產品開發者開發出這種具有顯著增效作用,使能配方出性能甚至更好的產品,或在不降低性能條件下減少表面活性劑含量,從而取得環境的益處｡因此,低含APG總活性物含量15%~20%的配方,卻表現出與較好洗餐具性能可比擬的性能｡
烷基聚葡糖苷除了高洗餐具性能之外,它不僅本身對皮膚溫和,還能降低陰離子表面活性劑的剌激效應｡與皮膚高度相容性的產品通常等于損失一些凈洗性能,或高洗餐具性能的產品則常被分類為與皮膚相容性較差的｡但是APG的產品既有高洗餐具性能,又是與皮膚良好相容的｡
APG的含量,不僅用作為一種輔助表面活性劑是合適的,也適合用作餐具洗滌劑的主要表面活性劑,下述研究還表明它能與烷醇酰胺和甜菜堿合用｡
烷醇酰胺在餐具洗滌劑中的用量常受到它在水中不能充分溶解的限制,而甜菜堿的用量則受其含鹽量的限制并伴隨著會形成凝膠｡與N-甲基葡糖酰胺相比,APG能表現出所需的低溫習性,因而不僅適合用作輔助表面活性劑,而且它在濃縮餐具洗滌劑中,原則上也可作為一種主要表面活性劑｡
APG除了高洗餐具性能外,它也具有高的凈洗力,使能用于液體洗滌劑;當用它作液洗劑的活性物時,可以比市售產品減少用量10%~20%｡
與脂肪醇乙氧基化物相比,烷基聚葡糖苷還有其它優點,它在加水稀釋時不形成凝膠｡在高含表面活性劑的濃縮液體洗滌劑特定事例中,APG還能改善在洗衣機中的分散性｡因此可以減少為保持良好的低溫習性所需的高溶劑含量｡
APG的增溶性質也能在含表面活性劑達20%的濃縮多用途凈洗劑的配方中加以探索｡APG高凈洗力提供了開發濃縮型凈洗劑的可能性;雖然其活性物含量降低了,但其性能卻能與傳統的凈洗劑相比擬｡含APG凈洗劑配方的另一優點是它們不會侵蝕塑料材質｡
2 脂肪醇硫酸鈉(FAS)
以粉狀洗滌劑為例,在貿易上有興趣支持盡量縮小其包裝體積,以節省容器空間,因而造成從普通粉､濃縮粉到超濃縮粉的開發,并建議使用劑量降低了60%,這形成了近10年來洗滌劑在包裝方面幾乎不變的‘里程碑’｡這種目標只能從增加粉體的每升重量,通過新的濃縮粉加工技術,并增加表面活性劑含量近50%來達到｡
LAS在使用數量上仍然是洗衣粉最重要的表面活性劑,盡管基于可更新資源象菜籽油,椰子油或棕櫚仁油制得的脂肪醇硫酸鹽,已變得日益重要,特別在濃縮洗衣粉上;這是除了它們具有更好的生物降解性外,也涉及其它性能和加工工藝等技術原因｡
無磷酸鹽的濃縮洗衣粉的低使用劑量變得可能,也是由于無磷酸鹽的軟化水體系,具體說是沸石的高保證性質｡為了避免磷酸鹽沉淀,含磷酸鹽產品,特別是低含磷酸鹽產品,需要小心地采納對水中硬度鹽類軟化的濃度,因此對高的水硬度需要相應高的使用劑量｡
與此相反,含沸石的無磷酸鹽洗滌劑,甚至在硬水中也能使用較小的劑量,才不致于在織物和洗衣機上產生沉積物｡于是無磷酸鹽洗滌劑不僅在生態學爭論,也在技術爭論中獲得支持｡這也影響到挑選表面活性劑,而表面活性劑的洗滌力很大程度上取決于特殊類型的助洗劑(沸石､三聚磷酸鈉)｡與含磷酸鹽的洗滌劑相反,FAS在含沸石的洗滌劑配方中,至少能相當甚至超過LAS的洗滌力｡
除了洗滌力外,洗衣粉的存放性質也是重要的｡它應不飛揚也不結塊,并保持流動性良好;特別在濃縮粉上還要求易于計量｡從這點看,FAS由于它的結晶性質,明顯地要比LAS好｡
在粉狀洗滌劑的配方中,助洗劑組分,例如沸石､聚羧酸鹽､水玻璃和純堿,也趨向于吸收液態或半固態組分,例如脂肪醇乙氧基化物或LAS,按照維持所需流動性質的方式｡隨著在配方中增大表面活性劑組分的含量,從普通粉的10%至超濃縮粉的大于20%,造成助洗劑含量的減少,再要求達到上述那樣就增加了困難｡倘若再考慮到助洗劑的將來趨勢,具體講用部分水溶性助洗劑來代替沸石,例如水溶性硅酸鹽,或漂白劑的情況用過碳酸鹽代替過硼酸鹽,粉體的吸收能力將會因新的助洗劑或漂白組分而進一步降低(圖6)｡用FAS代替LAS后,其結塊現象可大為減少而達到所需的流動性｡
FAS與LAS相比,它的更好粉狀性質也反映在更純的原料上,因為FAS能直接產出粉體或自由流動的顆粒狀,采用Henkel公司開發的新工藝噴霧中和法得到粉體,它不再需經過原先“繞道”漿狀液態｡這種工藝的特征是特別有利節約能源,由于中和時釋出的能量,已被用來蒸發與氫氧化鈉中和后的殘余水｡
預干燥洗滌劑組分的生產是符合目前發展趨勢的｡制造洗衣粉技術出現的變化,是不再單靠在噴霧干燥塔中的噴霧干燥,而趨向于噴霧混合工藝｡例如附聚法,擠壓法或后配料工藝｡這有幾方面的理由,因為水溶性助洗劑不能在噴霧干燥塔中加工,在洗滌劑料漿中添加FAS后再去熱噴霧干燥,也受到為達到塔式粉所需的每升重量的限制｡
噴霧混合工藝不僅能提供每升重量較高的粉體,采用預干燥洗滌劑原料也意味著降低能源消耗,廢水和廢氣等｡FAS顆粒還能用后配料法或附聚法加入至塔式粉或噴霧混合粉中(圖7)｡
圖7 含ＦＡＳ的顆粒狀洗衣粉的生產
3 APG和FAS的生態性質
現代洗滌劑的原料質量,必須不僅從其性能上來衡量,也要看其生態適應性｡30年來,洗滌劑中的表面活性劑,一直是生態學討論和立法規定的主題｡
今日只有易于生物降解的表面活性劑適用于洗滌劑,而不論它們是得自可更新資源或石油化學品｡然而已趨向于完全能生物降解的表面活性劑｡完全能生物降解意味著表面活性劑在任何環境下都能快速降解,包括有氧或無氧下｡
傳統和常用的表面活性劑,例如LAS,FES和烷基乙氧基化物,它們在和生物降解性和生態毒理學上能滿足法規要求｡在濃縮洗滌劑中高表面活性劑含量,產生了使用對魚毒性最低表面活性劑的越來越高的要求｡在這方面,APG和FAS表現出更好的環境適應性｡
4 結論
烷基聚葡糖苷和烷基硫酸鹽代表著可更新資源的洗滌劑原料,它們的開發將對現代洗滌劑作出重要貢獻,不僅是由于它們的良好生態適應性,也是由于它們的高性能水平｡
