合成洗涤剂助剂三,有机助剂2

3.3.离子交换剂( Ion exchangers)
       (1)聚丙烯酸钠( Sodium polyacrylate)
       聚丙烯酸简称PAA,是一种有机高分子聚合物或其碱性金属盐类,水溶性聚电解质,有极强的鳌合钙、镁等多价金属离子的能力,同时有较强的分散力和抗再沉积能力。
        结构式:
        其平均分子量在3000~5000(粘度法)。
        应用于化工、化肥、印染、发电等水处理。根据水质情况,宜与三聚磷酸钠等复配成水质稳定剂使用,在洗涤剂工业中,亦可用三聚磷酸钠或4A分子筛(沸石)复配而成络合剂,进行离子交换,提高洗涤剂的性能。PAA可中和成钠盐,PAA-Na。现在有固体和液体二种形式。
 

名称	优等品指标	一等品指标
固体含量%≥ 游离单体含量%≤ (以CH2=CH-COOH计) 铁(以Fe计)含量%≤ 铵(以NH+计)含量%≤ pH(水溶液) 密度(20℃)g/cm3≤ 极限粘度(30℃)dl/g	30.0 0.50   0.002 0.035 2.0 1.09 0.06~0.085	25.0 1.25   - - 2.0 1.08 0.055~0.10

 
                                                                   表2-136                聚丙烯酸钠

名称	指标
外观 总固体液体% 固体% pH 螯合力mg/g≥ 分散力mg/100mg≥	淡黄色液体或白色小颗粒 40±2 95±2 7.0~9.0 300CaCO3 65MnO2

        (2)聚马来酸( Polymaleic acid)
        聚马来酸系桔红色透明液体,为低分子量聚羟酸型电解质,热稳定性好,在300℃高温下,仍有良好的阻垢性能。不随蒸汽挥发,不污染蒸汽。
        可用于油田输水管线、蒸汽机车锅炉、中低压锅炉、海水淡化、循环冷却水作阻垢分散剂,亦应用于洗涤剂如液体洗涤剂和纺织清洗等。一般用量为2~10ppm。
                                                                   表2-137         聚马来酸

名称	指标
总固体% % 相对粘度  (1%水溶液,30℃) 相对密度 pH(1%溶液) 溴值%	≥50 1.0155~1.0230   1.19~1.22 2.30~2.40 ≤200

                                                                    表2-1378   各种离子交换剂的比较

离子交换剂(钠盐)	钙螯合作用	一次洗涤性能	对织物表面硬化和洗衣机的水锈	吸潮性	生物降解性
聚丙烯酸 丙烯酸-烯丙醇共聚物 丙烯酸一马来酸共聚物 a一羟基丙烯酸聚合物 四亚甲基1,2-二羧酸聚合物 4-甲氧基一四亚甲基 1,2,二羧酸聚合   铝硅酸钠	很高 高 高 高 高   高   高	好 很好 较好 好 好   好   好☆☆	小 小 小 小 小   小   小	高吸湿性 吸湿 高吸湿性 高吸湿性 高吸湿性   湿性   最小	最小 最小 最小 最小 最小   最小 没有 关系

        ☆闭口摇瓶试验
        ☆☆同溶解性的离子交换剂复配
        (3)马来酸-丙烯酸共聚物(Polycacrylic acid-co-maleic acid)
        马来酸丙烯酸共聚物系桔红色透明液体,为低分子量聚电解质,在20℃能络合CaO 330mg/g,在90℃时仍能络合CaO 260mg/g,缩写CP4。
        用于锅炉炉内处理和石油、化肥等循环水系统作阻垢分散剂。可在300℃高温等条件下使用。可与有杋磷酸盐复配使用。在日化工业中作液体洗涤剂的钙、镁交换剂。
                                                            表2-139      马来酸-丙烯酸共聚物质量规格

名    称	指    标
总固体含量% 相对粘度(1%,30℃) 密度g/m3 pH(1%水溶液) 未反应单体%	≥50 1.0160~1.0320 1.18~1.23 2~3 ≤2.5

 
        3.4.水溶助长剂( Hydrotrope)
 
        水溶助长剂是在轻垢和重垢洗涤剂配方中起到增溶、粘度改性、降低浊点和偶合剂等作用。具有在喷雾干燥前降低料浆的粘度,喷成成品粉后,防止结块等特点。
        (1)对甲苯磺酸钠( Sodium p-toulene sulfonate)
        对甲苯磺酸钠是白色结晶粉末或淡黄色液体。固体易溶于水,一般可以带二个结晶水。稍有腐蚀性,所以不能长期同皮肤接触,溶液呈微碱性。具有很强的润湿性。
                                                       表2-140     对甲苯磺酸钠质量规格

名   称	固体指标	液体指标
对甲苯磺酸钠含量% 外观 硫酸钠含量% pH(1%溶液) 密度(20℃) 含水量%	≥85 白色结晶粉末 ≤5 9 0.45 ≤6	40 淡黄色液体 3 8.5 1.17 55

        该品可用于化妆品的香波制品,家用洗涤剂中的离子洗涤剂、液体洗涤剂的增溶剂,用于洗衣粉中可提高其流动性和防止粉子结块,亦可降低洗衣粉料浆粘度。工业上主要在粘合剂染料和颜料、电镀、萃取、切削油中应用。
       应在30℃以上贮存,避免结晶。
                                                     表2-141   添加对甲苯磺酸钠的洗衣粉性能比较

条件	加对甲苯磺酸钠	不加对甲苯碱酸钠
配方活性物含量% 对甲苯磺酸钠% 料浆粘度(厘泊) 成品粉含水量% 成品粉流动性% 暴露空气中15天,含水量% 吸湿后流动性 二个月后流动性(对比)% 放置10个月后,外观 成品粉色泽 泡沫(当时)mm 泡沫(5分后)mm	27       3 300 6.51 100 10.6 99.0 100 粉子松散 带青光 192.5 82.5	30      0 940 9.55 98.8 12.0 85.3 90.85 粉子结块 带红光 185 175

       
        (2)二甲苯磺酸钠( sodium xylene sulfonate)
二甲苯磺酸钠是白色结晶粉末或浅黄色液体,性能同对甲苯磺酸钠相似。可用作偶合剂、增溶剂、浊点降低剂、水溶助长剂、粘度下降剂、均化剂、分散剂等。工业上还可作为干洗剂的组分、杀菌剂、金属加工清洗剂等。亦是阴离子表面剂。
 
                                             表2-142          二甲苯磺酸钠质量规格

产品 名称	SXS 30	SXS 40	SXS 93
外观 二甲苯磺酸钠含量% 硫酸钠含量% pH(10%溶液) 含水量 比重(20℃)	淡黄色液体 30. 0 0.7 9.0 69.0 1.15	淡黄色液体 40.0 1.5 8.5 58.0 1.17	白色结晶粉末 93．0 3.0 8.5 4.0 0.45

 
        (3)尿素(Urea)
        尿素别名为碳酰二胺,是白色、无味、无臭的晶体或粉末,熔点132.9℃,结晶热14.5J/mol,相对密度1.335,pH(10%水溶液)7.2。易溶于水、乙醇和苯,微溶于乙醚,不溶于氯仿,有一定的吸潮性。结构式:H₂N-CO一NH2。分子量:60.06,加热超过熔点时即分解。
                                                            表2-143     尿素质量规格

名      称	优等品	一等品	合格品
总氮含量(干基)%≥ 缩二脲含量%≤ 含水量%≤ 铁含量(以Fe计)%≤ 碱度(以游离氨计)%≤ 水不溶物%≤ 粘度(Ф0.8~2.5mm)%≥ 硫酸盐含量(以SO4=计)%≤|	46.3 0.5 0.3 0.0005 0.01 0.005 90 0.005	46.3 0.9 0.5 0.0005 0.02 0.01 90 0.010	46.3 1.0 0.7 0.0005 0.03 0.04 90 0.020

 
        用作液体洗涤剂的增溶剂,但pH不能高于8.5,一般在5.5~8.5,否则有氨味,用于牙膏制备,能抑制乳酸杆菌滋生,并能溶解牙面上的斑膜,因而起抗酸脱敏作用,也用于化妆品中。
 
3.5.抗污垢再沉积剂( Antiredeposition agents)
        洗涤过程的主要作用是从织物上将污垢全部除去。只有当除去的污垢完全分散在洗涤液中,并不再沉积到织物上时,才能获得最佳洗涤性能,所以洗涤剂配方中应添加抗污垢再沉积剂,如羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮等,它们的作用主要由于它对污垢的亲和力较强,把污垢粒子包围起来,使之分散在水中,防止了污垢与纤维吸附接触。
        (1)羧甲基纤维素钠( Carboxymethyl cellulose-sodium)
        羧甲基纤维素钠简称cmc,是一种阴离子型线性高分子物质,经提纯的cmc是无臭、无毒、无味、奶白色、高流动性的粉末。cmc广泛应用于各个工业中,如洗涤剂、钻孔液、造纸、采矿、纺织、食品等。全世界用量统计,合成洗涤剂中的用量占其总量的27%。
        纤维素是由β-葡萄糖残基组成的高分子,每个β葡萄糖残基含有三个羟基。同氯乙酸钠反应生成衍生物的程度称为取代度,以DS表示,它代表纤维素分子链上每一个β-葡萄糖残基的三个羟基中已反应羟基的平均数。如三个羟基中只有一个羟基反应,则DS=1.0(DS的最大值为3.0)。工业品cmc的Ds值大约在0.4~1.4之间,最常见的cmc其DS值在0.7~0.8之间,cmc的碱金属盐和铵盐可溶于水,大致分高粘度、中粘度和低粘度三种状态。
       通常应用的cmc是它的钠盐,吸湿性强,易溶于水成粘性液体,溶液呈中性或弱碱性,与酸能产生沉淀,但粘度降低,cmc在pH2.5~10时均稳定,pH2.5时开始混浊,因此pH2.5为临界点。它具有乳化性能,与树脂、甘油、可溶性淀粉相溶,溶于水成胶体,而不溶于乙醇、乙醚、丙酮等有机溶剂。1%水溶液的粘度可在5~2500厘泊。在洗涤剂工业中应用的cmc,其取代度在0.4~0.75之间最为适宜。用于大塔喷雾干燥的是低粘度的cmc,一般在10~50厘泊;在膏体洗涤剂中用中粘度的cmc,应用量在0.2~2%。
 
表2-144    羧甲基纤维素钠质量规格

名称	洗衣粉用cmc	洗衣膏用cmc
外观 含水量%≤ 取代度 有效物% 粘度(2%溶液)25℃ pH(1%溶液) 盐分%	白色或微黄色粉末 10 0.60~0.75 55±2 10~50厘泊 10~10.5 30~40	白色或微黄色粉末 10 0.80 >85 600~1000厘泊 6~8 <5

        cmc作为抗再沉积剂只对棉织物或容易从洗涤剂溶液中吸附cmc的织物才是有效的。cmc对合成纤维,如尼龙或聚酯纤维不太有效。
        (2)羟乙基纤维素( Hydroxyethyl cellulose)
        羟乙基纤维素简称HEC,是一种水溶性纤维素。是用途广泛的非离子性亲水胶体,可作为增稠剂、流变调节剂、保护胶体、稳定剂、失水控制剂、胶合剂等。其固体呈纯白色至米白色。其2%水溶液的粘度可以低至0.002~0.003Pa•s或高至100Pa•s。
        重量体积为1.32~1.40ml/g,堆密度0.35~0.45,软化点>140℃,分解温度约205℃,取代度(Ds)0.9~1.0,摩尔取代度(MS)1.8~2.0,含灰量(以Na₂CO₃计算)3.0%(重量%),挥发物<5.0%重量%)。由于取代度的不同,可分为碱溶性和水溶性二种,取代度小于1时为碱溶性,大于1时划为水溶性,其水溶液有不同的粘度,并具有广泛的溶盐性,不溶于部分有机溶剂,其溶液增浓时,在广泛的pH范围内不产生沉淀。
        该品在合成洗涤剂工业中用作抗污垢再沉积剂,以提高织物的去污力，
性能比cmc优越。
 
                                                          表2-145     羟乙基纤维素质量规格

名称	指标
外观 pH(1%溶液) 取代度 粘度(2%溶液)厘泊 软化点℃ 水不溶物% 堆密度g/cm	白色或米白色粉末 6~7 0.9~1.0 500~800 >140 <0.5 0.35~0.61

        (3)聚乙烯醇( Polyvinyl alcohol)
        聚乙烯醇简称PVA,是一种白色或米黄色粉末,是唯一易溶于水的直链多羟基高聚物。相对密度1.26~1.31。热稳定性:在200℃以上分解。不溶于石油醚,皂化值为8~12(KOH毫克数),pH(2%溶液)5~7。可作为粘合剂、上浆剂、涂层、成膜剂、洗涤剂的污垢抗再沉积剂,以及其它工业上应用,应用范围很广。
                                                                           表2-146       聚乙烯醇质量规格

名称	指标
外观 相对密度 折光率η025 稳定性(对热)℃ 水解(干基)摩尔% 皂化值KOH(mg) pH(2%溶液) 挥发性 堆密度(g/ml)	白色或米黄色粉末 1.26~1.31 1.49~1.53 200℃以上分解 99.0~99.8 8~12 6~8 <5 0.40~0.43

        聚乙烯醇在化妆品和合成洗涤剂工业中,它的乳化作用、粘合性、成膜性、增稠性和污垢抗再沉积作用,得到广泛应用。部分水解的聚乙烯醇可用来配制天然油、脂肪和蜡的稳定乳状液,聚乙烯醇可配制冷霜、洗衣膏、刮脸膏和面部化妆品等。
       （4)聚乙烯吡咯烷酮( Polyvinyl pyrrolidone)
        聚乙烯吡咯烷酮简称PVP。是无臭、无味、无毒的白色粉末或透明溶液,可溶于水、含氯溶剂、乙醇、胺、硝基烷烃以及低分子脂肪酸,与多数无机盐和多种树脂相容,不溶于丙酮、乙醚等。通常条件下,PVP的固体和溶液都很稳定具有成膜牲及吸湿性，薄膜是无色透明的，硬而有光亮,加入某些天然的或合成的高分子聚合物或有机化合物可有效地调节它的吸湿性和柔软性。它具有很强的粘结能力,极易被吸附在胶体粒子表面起到保护胶体的作用,可广泛应用于乳状液,悬浮液的稳定剂。PVP的内酰胺结构使其与许多极性官能团发生络合作用,亦具有优良的生理惰性和生物相容性,对皮肤和眼睛无刺激或过敏。经口服及腹腔注射LD50>13.0g/kg。广泛应用于化妆品和合成洗涤剂工业中。
分子量=5000~700000
 
                                                           表2-147            聚乙烯吡咯烷酮

名称	指标
	K15	K30	K90
K 值 残留单体% 灰分% 总固体(液体)% 含水量(粉末)% pH值粉末 (1%溶液)液体	12~18 ≤1.0 ≤0.02 40±1 ≤5 3~7 7~10	27~33 1.0 0.02 30±1 5 3~7 7~10	80~100 1.0 0.02 20士1 5 3~7 10

 
                                                          表2-148      几种助剂的抗污垢再沉积能力

抗再沉积剂 纤维种类	PVP (分子量1万)	PVP (分子量4万)	cmc	LAS
棉 涤纶 锦纶 腈纶 聚酯 人造丝 羊毛	22.4 4.8 26.1 10.3 9.2 31.6 5.6	29.7 6.7 31.0 13.3 9.7 36.6 6.0	33.0 39.5 62.8 41.6 33.5 51.0 15.0	43.8 39.5 62.8 41.6 41.8 59.3 15.1

        聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量可以从5000~700000具有很高的污垢悬浮能力,对多种合成纤维及树脂处理的棉纤维均有比羧甲基纤维素钠好的抗污垢再沉积效果,并在硬水中的效果比羧甲基纤维素纳好,即在很高的钙离子浓度硬水中亦能发挥其效力。
        上表中数字即抗污垢再沉积能力用反射率损失来表示,数字越小,脱除污垢效果越佳。分子量在1万的PVP效果最好,从表中也看出羧甲基纤维素钠对疏水的合成纤维和羊毛的抗污垢再沉积能力较差。

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