日用化学品生产技术第四章 粉状合成洗涤剂

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1、第四章 粉状合成洗涤剂,学习目的与要求 1. 掌握洗衣粉的配方设计、粉状洗涤剂的成型技术； 2. 了解生产洗衣粉常用的原料、典型洗衣粉的生产实例。,第四章 粉状合成洗涤剂,由于肥皂对硬水比较敏感，生成的钙盐、镁盐会沉积在织物和洗衣机零件上。 因此，从第二次世界大战以后，合成洗涤剂大量进入以往的肥皂市场，在国外几乎没有洗衣皂的生产，取而代之的是合成洗涤剂，如粉状洗涤剂、液体洗涤剂、浆状洗涤剂、纸状洗涤剂等。 粉状合成洗涤剂占合成洗涤剂总产量的80%以上，而洗衣粉是粉状合成洗涤剂的典型代表，因此，本章重点讲述洗衣粉的生产方法。,第四章 粉状合成洗涤剂,第一节 生产洗衣粉的主要原料 第二节 洗衣粉的

2、配方设计 第三节 粉状洗涤剂的成型技术 第四节 典型洗衣粉的生产实例,洗衣粉的来源,德国汉高在1907年以硼酸盐和硅酸盐为主要原料，首次发明了洗衣粉。 洗衣粉是一种碱性的合成洗涤剂，洗衣粉的主要成分是阴离子表面活性剂：烷基苯磺酸钠，少量非离子表面活性剂，再加一些助剂，磷酸盐，硅酸盐，元明粉，荧光剂，酶等。 经混合、喷粉等工艺制成。现在大部分用4A氟石代替磷酸盐。,洗衣粉的定义,合成洗涤剂是以表面活性剂为主要成分，并配有适量不同作用的助洗剂。 洗衣粉是指粉状（粒状）的合成洗涤剂。 20世纪40年代以后，随着化学工业的发展，人们利用石油中提炼出的化学物质四聚丙烯苯磺酸钠，制造出了比肥皂性能更好的洗

3、涤剂。 后来人们又把具有软化硬水、提高洗涤剂去污效果的磷酸盐配入到洗涤剂中，这样洗涤剂的性能就更完美了。,洗衣粉的定义,人们又为了使用、携带、存储、运输等方便，就把洗涤剂制造成了洗衣粉。 由于洗衣粉能在井水、河水、自来水、泉水、甚至是海水等各类水质都表现出良好的去污效果，并广泛使用于各类织物，所以其生产和使用就迅速发展起来了。 现在，洗衣粉几乎是每一个家庭必需的洗涤用品了。,洗衣粉发展历史,洗衣粉种类,1. 普通洗衣粉&浓缩洗衣粉 2. 含磷洗衣粉&无磷洗衣粉 3. 加酶洗衣粉&加香洗衣粉 4. 高泡洗衣粉&低泡洗衣粉,第一节 生产洗衣粉的主要原料,表面活性剂是合成洗涤剂中不可缺少的最重要的组

4、分，发挥主要的洗涤作用，故称为主剂。其他的原料如三聚磷酸钠、硫酸钠、对甲苯磺酸钠等，在洗涤剂中一般发挥辅助作用，故称为助剂。 洗衣粉的两大成分： 1、活性成分 2、助剂成分,一、生产洗衣粉常用的主剂,1. 表面活性剂 作用：减弱污渍与衣物间的附着力，在机械力作用下，使污渍脱离衣物。 缺点：适量的洗涤。过多直接接触或者附着在衣物上，会刺激皮肤，对健康有影响。 种类：阴离子表面活性剂(使用较多） 、非离子表面活性剂（使用较多）、阳离子和两性离子表面活性剂(用量较少）,一、生产洗衣粉常用的主剂,选择表面活性剂应考虑以下几方面 （1）去污性 复配后的去污性污垢要好，还需要具备一定的抗硬水性、污垢分散性

5、、污垢抗沉积性、溶解性、泡沫性，以及良好的气味、色泽和贮存稳定性。 （2）工艺性 加工容易，易于操作处理。 （3）经济性 价格便宜，成本低，利润大，效益高 （4）安全性 易降解，对人、动物毒性要低,一、生产洗衣粉常用的主剂,2、常用的表面活性剂 阴离子表面活性剂 烷基苯磺酸钠盐(LAS) 水溶性好，去污和泡沫性好，价格低，对硬水敏感。 仲烷基磺酸盐(SAS) 水溶性比LAS好，不会水解，性能稳定，去污和泡沫性好，常用于配制液体洗涤剂， 烯烃磺酸盐(AOS) 抗硬水性、泡沫性、去污性好，对皮肤刺激性低,一、生产洗衣粉常用的主剂,脂肪醇硫酸盐(AS) 去污力强，但对硬水较敏感 磺基脂肪酸酯盐(ME

6、S) 生物降解性好，对硬水敏感性低、钙皂分散力好，对人体安全，但易水解。 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(AES） 在硬水中仍有较好的去污力，泡沫稳定，稳定性高，有良好的皮肤相容性。,一、生产洗衣粉常用的主剂,非离子表面活性剂 （用量正在日益增加） 脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO) 良好的去污能力和对污垢的分散力，抗硬水性好，抗污垢再沉积作用 烷基酚聚氧乙烯醚(APEO) 与AEO性能类似，但生物降解性能差，用量正在减少。 烷醇酰胺 泡沫丰富稳定，与其他表面活性剂有良好协同作用。 氧化胺 水溶性好，与LAS配伍好，对皮肤刺激性低，良好的泡沫稳定作用。但热稳定性差，价格高。,一、生产洗衣粉常用的主剂,阳离子及

7、两性表面活性剂 （使用量较少）两性表面活性剂良好的去污能力和调理性，刺激性小，耐硬水性好，但价格较高。 阳离子表面活性剂柔软、杀菌、抗静电性能优良但去污性较差,二、生产洗衣粉的助剂,洗涤剂中使用的助剂有无机助剂和有机助剂。根据其对洗涤作用的影响，又可分为助洗剂和添加剂两类。助洗剂主要是通过各种用途来高表面活性剂的洗涤效果。 助洗剂要满足以下几方面的要求。 (1)一次洗涤性 去除颜料、油脂的能力，对各种不同的纤维织物有独特的去污力，能改进表面活性剂的性质，可将污垢分散在洗涤剂溶液中，改进起起泡性能。 （2）多次洗涤性 抗再沉积性好，防止在织物上产生结垢，防止在洗衣机上产生沉积物 ，具有抗腐蚀性。

8、,二、生产洗衣粉的助剂,（3）工艺性质 化学稳定性好，工艺上易于处理，不吸湿，具有适宜的气味和色泽，与洗涤剂中的其他组分相容性好，贮存稳定性好。 （4）安全性 安全、无毒、对环境无污染，可由生物降解吸附或其他机理脱活，废水易处理，没有不可控制的累积，无过化肥作用，不影响饮水质量。 （5）经济性 原料易得，价格便宜。,二、生产洗衣粉的助剂,在洗涤剂中用量少，对洗涤效果影响不大的一些添加剂称为添加剂，如荧光增白剂、腐蚀抑制剂、颜料、香精和杀菌剂等。它们能赋予产品某些性能来满足加工工艺或使用要求。 助洗剂和添加剂没有明显界限。 种类：螯合剂、离子交换剂、漂白剂、抗再沉积剂、荧光增白剂、酶、抗静电剂、

9、柔软剂、硫酸钠、碳酸钠、硅酸钠、增溶剂、腐蚀抑制剂、杀菌剂、抑菌剂、防腐剂、香精、色素。,二、生产洗衣粉的助剂,1、螯合剂、离子交换剂 无明显洗涤能力,提高表面活性剂效用 作用：束缚水中所含的硬度离子，软化水，保护表面活性剂使其发挥最大的洗涤去污能力 缺点：单独介绍 种类：三聚磷酸钠、焦磷酸钠、六偏磷酸钠、4A沸石、次氨基三乙酸钠、柠檬酸钠、聚羧酸盐 等,二、生产洗衣粉的助剂,（一）聚磷酸盐 聚磷酸盐是洗涤剂中较早使用的螯合物，常用的有三聚磷酸钠、焦磷酸钠、六偏磷酸钠 ，它们的碱性次序为焦磷酸钠三聚磷酸钠六偏磷酸钠。能螯合水中的钙、镁、铁等离子，使水软化。三聚磷酸钠对钙离子的螯合力比焦磷酸钠好

10、，但不如六偏磷酸钠。对镁离子的螯合力，三聚磷酸钠比六偏磷酸高，但不如焦磷酸钠。,二、生产洗衣粉的助剂,（一）聚磷酸盐 1. 三聚磷酸钠 (STPP) 俗称:五钠； 分子式：Na5P3O10； 外观：白色粉末状； 性能：能溶于水，水溶液呈碱性，对金属离子有很好的络合能力，不仅能软化硬水，还能络合污垢中的金属成分，在洗涤过程中起使污垢解体的作用 ； 用量：可达2050。,二、生产洗衣粉的助剂,缺点 :流入水中的磷有促使水中藻类大量生长的作用，水中的氧被消耗，使鱼类、浮游动物由于缺氧而死亡，造成水质污染。,二、生产洗衣粉的助剂,2、焦磷酸钾 分子式：K4P2O7； 特点：很易吸湿 、对钙镁等金属离子

11、有络合能力，也有一定的助洗效果，但对皮肤有刺激性 ； 用途：用于配制重垢型液体洗涤剂、金属清洗剂、硬表面清洗剂等清洁用品。,二、生产洗衣粉的助剂,3、六偏磷酸钠 分子式：(NaPO3)6； 优点：六偏磷酸钠的水溶液的pH值接近7，对皮肤刺激性小，浓度较高时还有防止腐蚀的效果，在中性和弱碱性溶液中对钙、镁离子有很好的络合能力 ； 缺点：吸湿和水解 ； 用途：一般仅用在工业清洗剂中。,二、生产洗衣粉的助剂,（2）有机螯合剂 三聚磷酸钠的代用品主要有：次氨基三乙酸钠、柠檬酸、离子交换剂和高分子电解质.次氨基三乙酸钠 优点 次氨基三乙酸钠螯合碱土金属离子的能力，且生产的螯合物很稳定。 缺点 易形成钙皂

12、，易潮解,干燥困难，对生态环境影响比较大，易形成“过肥化”问题，与汞、铜等生成的螯合物可使鼠类生育缺陷。,二、生产洗衣粉的助剂,柠檬酸钠 无磷洗涤剂中使用的洗涤助剂。 优点：螯合作用，不含氮磷等元素不存在使水质营养化的问题，且生物降解性好。 缺点：温度稍高于60，螯合能力变得很差。,二、生产洗衣粉的助剂,离子交换剂 4A沸石 特性：不溶于水 正立方晶型 铝硅酸盐 白色晶体 分类：天然沸石、合成沸石 作用：软化硬水、吸附污垢粒子、促进污垢聚集。 优点：助洗性能与配伍性好，无毒，使用安全不危害环境，易于漂洗。 缺点：不溶于水，价格较高。,二、生产洗衣粉的助剂, 高分子电解质 聚丙烯酸钠的性能：可以

13、吸附于被洗物表面和污垢表面，增加被洗物与污垢之间的静电斥力，有利于污垢的去除。并能增加污垢的分散能力，防止污垢再沉积 ；,二、生产洗衣粉的助剂,2.漂白剂 原理：通过氧化或还原降解，破坏发色系统或改性助色基团降解成小的水溶性单元除去。 常用的有两类 ：一类是含氧漂白剂；另一种是含氯漂白剂 种类：过硼酸钠、过碳酸钠以及过氧羧酸等过氧化物缺点：在冷水中洗涤时漂白剂不发挥作用，须 60,二、生产洗衣粉的助剂,（1）过碳酸钠 含氧漂白剂， 分子式:2NaCo3.3H2O2, 性能:粉末或颗粒，溶于水 作用原理:过碳酸钠在水中分解为钠离子、碳酸根离子和双氧水，双氧水放出原子氧，具有漂白杀菌作用。 缺点:

14、不稳定，易吸湿，易分解,二、生产洗衣粉的助剂,（2)过硼酸钠 分子式 ：NaBO34H2O； 性能：不易溶于冷水，可溶于热水、在水溶液中受热后分解和释放出H2O2NaBO2，H2O2具有漂白功效，NaBO2也有一定的助洗性能；,二、生产洗衣粉的助剂,（3）次氯酸钠 制法：由氯气通入氢氧化钠溶液中而制得 ； 性能：漂白能力很强的氧化剂，化学性质很不稳定，易分解释出游离氯，只有在强碱性条件下，次氯酸钠才较为稳定 ； 用途：在工业生产中常用次氯酸钠作为纺织品的漂白剂。,二、生产洗衣粉的助剂,3.抗再沉积剂 特点：带较多负电荷；能吸附于污垢及织物表面；提高污垢分散性和悬浮稳定性 类型： (1)羧甲基纤

15、维素钠盐（CMC)：CMC抗污垢再沉积的机理：CMC吸附在纤维的表面，从而减弱了纤维对污垢的再吸附，另外，CMC能将污垢粒子包围起来使之稳定分散在洗涤液中 ； 对棉织物作用好，而对化纤及丝毛织物作用弱。,二、生产洗衣粉的助剂,(2)聚乙烯吡咯烷酮(PVP)：PVP的优点：抗污垢再沉积能力强、在水中溶解性能好、遇无机盐也不会凝聚析出，与表面活性剂配伍性能好； PVP的缺点：价格昂贵。 对棉织物的作用优于羧甲基纤维素钠盐，常用于配制透明液体或重污垢洗涤剂。,二、生产洗衣粉的助剂,4.荧光增白剂 加蓝增白的增白方式：在洗衣粉中加入少量蓝色染料，使织物上增加微量的蓝色，与原有的微黄色互为补色，从视觉上

16、提高了表观白度，但织物反射的亮度却降低了 ；目前 ，主要采用荧光增白剂，它不仅增加白度，还增加亮度，使织物能反射出更多的光。 种类 31#和33#，均为二苯乙烯三嗪型。,二、生产洗衣粉的助剂,5.酶 酶的定义：酶是由菌种或生物活性物质培养而得到的生物制品，它本身是一种蛋白质，能对某些化学反应起催化作用 ； 洗涤剂中主要用的酶有：蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、淀粉酶等；,二、生产洗衣粉的助剂,(1)蛋白酶 蛋白酶 能促使不溶于水的蛋白质水解成可溶性的多肽或氨基酸 种类：我国在洗衣粉中添加的酶最主要的是碱性蛋白酶 产生：主要产生菌是某些芽孢杆菌 作用：碱性蛋白酶能使蛋白质水解成可溶于水的多肽和氨基酸 应用：有助于取出例如汗渍，血渍，青草，粘液，粪便以及各种食品类的蛋白质污垢,二、生产洗衣粉的助剂,(2)脂肪酶 脂肪酶能促使脂肪中的酯键水解。 种类：碱性脂肪酶 产生：产生菌是某些青霉 作用：碱性脂肪酶能使甘油三脂水解成容易用水冲洗掉的甘油二脂、甘油单脂和游离脂肪酸。从而达到清除衣物上脂质污垢的作用 应用：可以催化水解各类动植物油脂和人体皮脂腺分泌物及化妆品污垢，,