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常見陰離子表面活性劑性能比較

文章出處: 發布時間:2017-11-17 10:16:21 點擊數:-

摘要:陰離子表面活性劑種類繁多,產品應用廣泛,本文就應用最為廣泛的幾種陰離子型表面活性劑做了全面的概述與比較。這些表面活性劑包括十二烷基苯磺酸(LAS),脂肪醇酰硫酸鈉(AES),乙氧基化脂肪酸甲酯磺酸鈉(FMES),仲烷基磺酸鈉(SAS),醇醚羧酸鹽(AEC),醇醚磷酸鹽(AEP)等六大類陰離子表面活性劑。

在清洗領域中,陰離子表面活性劑是發展最早、產量最大、品種最多及工業化最成熟的一類,雖然陰離子型表面活性劑在凈洗能力普逼差于非離子表面活性劑,但是具有非離子所不具備的耐酸、耐堿、耐硬水、低溫流動性好等優點,特別是是價格上相比非離子產品更加低廉,所以陰離子表面活性劑也是表面活性劑家族中品種最多,用雖最大一個品種。陰離子表面活性劑通常分為磺酸鹽型、羧酸鹽型、硫酸酯鹽型、磷酸酯鹽型等。2010年,歐洲洗滌劑協會(AISE)對在歐盟27個國家在清洗領域的陰離子表面活性劑使用做了統計數據,下圖列出了2010年,幾種陰離子表面活性劑在清洗領域的消耗總量比例。

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通過以上數據分析,LAS雖然面臨諸多環保問題(降解后生成苯類物質,影響自然界食物鏈),但仍然是歐洲各國消耗量最大的陰離子表面活性劑;LAS、AES兩種表面活性劑幾乎占據近50%的市場份額。另外FMES發展極其迅速,作為新興的表面活性劑后勁十足,消耗量已經超過AOS列第三位。

一  幾種陰離子表面活性劑基本性質概述

1.1 十二烷基苯磺酸及其鈉鹽,是目前生產工藝最成熟、年產雖最大的陰離子表面活性劑,具有很強的脫脂能力,泡沫高,成本低,滲透力好。存在的缺陷是不耐硬水,使用十二烷基苯磺酸鈉的同時,往往復配一些軟水類物質,如磷酸鹽等物質。另一個缺陷是使用烷基苯磺酸復配的產品,濃度不宜太高,否則容易分層。

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1.2 脂肪醇醚硫酸鈉 -AES

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AES同時具有乙氧基和磺酸基團,因此同時具有陰離子和非離子的特性,AES有兩種產品,一種是以合成醇為原料(2EO-AES);一種是以天然月桂醇為原料(3EO-AES)。AES具有優良的耐硬水和乳化能力,并且易于無機鹽增稠,特別受日化領域的青睞,尤其是對皮膚溫和,在防皮膚干裂粗糙方面表現好;缺點是在酸性介質中的穩定性稍差-必須控制pH值遠大于4,去污力次于LAS。

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1.3 乙氧基化脂肪酸甲酯的磺酸鹽 -FMES

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最早出現的脂肪酸甲酯類陰離子產品是低碳鏈椰子油或棕櫚酸甲酯磺酸鈉,即MES,該產品由于沒有經過乙氧基化,其凈洗去污等性能不及LAS與AES。FMES一般采用EO數為7的乙氧基化的脂肪酸甲酯作為原料磺化制得,其凈洗與去污能力得到大大提升;脂肪酸為大分子量的18碳硬脂酸,因此具有極佳的分散力,是一支乳化、分散、凈洗、耐堿各項指標均衡的全能型表面活性劑,是目前陰離子類表面活性劑中除油脫脂與去污力最高的產品,存在的最大缺陷是泡沫較低,在追求泡沫的日化領域難以推廣。

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1.4 a- 烯基磺酸鈉 -AOS

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AOS最大的優勢在于易于干燥噴粉,相對于直鏈烷基苯磺酸最大的優點是抗硬水性較佳,洗凈力較好,生物分解性好,在各種粉狀凈洗劑中仍然占據一席之地。在液體洗滌應用領域,AOS具有強烈的降黏作用,導致產品變稀,并且由于其原料a-烯烴價格持續見漲,導致AOS行情急轉直下,每年的額消耗雖逐年下降,從供不應求到疲軟勢態。

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1.5 仲烷基磺酸鈉 -SAS

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仲烷基磺酸鈉對環境特別友好,泡沫豐富,適用于家庭洗滌領域,尤其是與非離子表面活性劑復配后,泡沫急劇增加。仲烷基磺酸鈉的親水性基團磺酸基團一定在中間的位置,因此該產品滲透力極佳,但是凈洗能力較差,尤其對于油脂或蠟,幾乎沒有凈洗能力,主要用于輕垢的洗滌。仲烷基磺酸鈉分子鏈排列整齊,碳鏈較短,抗污垢再沉積能力差,對纖維上粘附的污垢雖有脫除能力,存在音脫落下來的污垢會重新附著在纖維上的缺點,洗后衣物表面泛灰、泛黃。隨著Sasol公司宣布關停其SAS生產線,包括Clariant等公司的持續減產,SAS捋逐漸被其它表面活性劑取代。

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1.6 醇酰羧酸鹽 -AEC

脂肪醇醚羧酸鹽類產品具有類似于AES的結構與性能,與AES相比,泡沫更加豐富細膩,更具有持久性,對皮膚更加溫和,特別適用于作為洗面奶、沐浴露等親膚日化產品以及化妝品。

該類產品生產工藝比AES復雜很多,如何提高目標產物制得率,減少副反應和殘留醇是制約脂肪醇醚羧酸鹽大面積推廣的主要阻力。另一方面,醇醚羧酸鹽泡沫高且持久穩定、滲透性差,價格較貴,也限制其在工業清洗領域的發展。 Snipaste_2017-11-17_10-19-14

1.7 醇酰磷酸鹽 -AEP

磷酸酯類表面活性劑,種類繁多,大致分為兩類,一種為脂肪醇直接磷酸酯化類產品,具有低泡與增溶特點,耐堿與凈洗力較差。另一種為脂肪醇聚氧乙烯醚的磷酸酯產品,主要是耐堿性能出眾,可以顯著提高其它表面活性劑的耐堿性能。磷酸酯類表面活性劑還具有很多獨特的特點,如抗靜電、柔軟、滑爽等,也被應用于一些特殊要求的工業領域。如皮革脫脂、塑料抗靜電、酸性緩蝕劑等。

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2 陰離子表面活性劑應用性能

陰離子型表面活性劑在各種清洗配方中應用廣泛,通過復配各種陰離子成分,從而起到降低產品成本,提高產品的濁點、耐酸堿性以及低溫流動性。

3 總述

在所有陰離子表面活性劑中,LAS與AES生產工藝簡單、成熟,也是歷史最悠久的兩種陰離子性表面活性劑。FMES則憑借其強大的凈洗能力不斷提高市場份額,但是所需要生產原料長鏈脂肪酸甲酯不穩定,極易分解,運輸困難,限制其快速發展。SAS滲透力極佳,潤濕性出眾,一直是各種滲透劑的不可替代的主體原料[4]。AEC對皮膚幾乎沒有任何副作用,在日化領域用途廣泛,具有較大發展空間。磷酸酯類產品,主要用于工業清洗中,提高耐堿性能。

陰離子對表面活性劑組合體是不可或缺的一部分,在表面活性劑體系加入一定量的陰離子表面活性劑,能顯著提高去污效果、提高抗鹽、抗酸堿、抗靜電性能的同時,又使成本降低,有力地增強了產品的競爭力。

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徐漢庭,韋凱 中國科學研究院化學研究所,北京朝陽區100621

中圖分類號:X13文獻標識碼:A文章編號:1672-2175(2011)05-0088-08

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