洗涤剂的配制与表征

洗涤剂的配制与表征

叶力榕化教7班20130004001

一、实验背景

洗涤剂在工业生产和人们的日常生活中应用非常广泛，其主要组成成分表面活性剂则是物理化学课程学习中一个非常重要的概念。由于洗涤剂和表面活性剂在生产生活中具有重要的作用，作为知识性和生活常识性的物质，需要了解和熟悉，同时，围绕洗涤剂的配制和表征这一实验课题，可以很好地应用到物理化学课程里学到的很多概念和技术，因此，围绕表面活性剂和洗涤剂开设综合与设计性实验有其价值。

二、基本原理

配制洗涤剂时，既要保证所配制产品的性能，同时也要考虑生产成本和制备工艺。洗涤剂的成本主要由所使用原料的价格来决定，而性能则由配方所使用原料的性质及不同组分之间的配合。处理价格因素外，配方原料的选择需综合考虑一下四点：

①从洗涤的角度来看，配制的洗涤剂要具有洗涤、润湿、增溶、起泡和消泡、乳化等作用，以满足去除污垢的作用；

②为使所配制的洗涤剂发挥作用，需要添加一些具有特定性质的组分，来调节洗涤液的酸碱度以及来自于杂质元素的影响；

③为了使所配制的洗涤剂具有好的应用性能，有时还需要通过在洗涤剂中加入特别组分，如使其具有漂白、消毒等作用；

④从环保的角度出发，还要求使所使用的药品具有较好的生物易降解性能。

洗涤剂的主要成分是表面活性剂。表面活性剂分子是具有亲水和亲油基团的两亲分子。在清除固体（包括织物）表面黏附污物的洗涤过程中，可通过一个物理、化学过程，明显降低体系的表面张力，并产生润湿、泡沫、分散、乳化和增溶等一系列作用，最终在其他组分和外界机械搅拌因素的协同作用下，是污垢得以清除。

根据具有功能团的差异，表面活性剂可分为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂、两亲表面活性剂和特种表面活性剂等几个种类。其中，阴离子型表面活性剂因为在价格、洗涤效果、生物降解性等方面的优势而使用的最为广泛，是现在使用的绝大部分洗涤剂的主要成分。下面给出三个简单的洗涤剂配方[1]。

（1）餐具洗涤剂（100g）

十二烷基苯磺酸钠 10g 脂肪酸聚氧乙烯醚硫酸钠 5g

脂肪酸聚氧乙烯醚 2g 椰油酸乙二酸酰胺 3g

乙醇 3g 尿素 5g

十二烷基苯磺酸 2g NaOH 2g

十二烷基二甲基氧化铵 1g 三聚磷酸钠 2g

水 65g 香料少量（2）多用洗洁精配方（100g）

十二烷基苯磺酸钠 10g 椰子油酸 3g

粗盐 2g 柠檬酸 1g

三聚磷酸钠 4g NaOH 1g

脂肪酸聚氧乙烯醚 9g 水 70g （3）洗发香波配方（50g）

椰子油酸 3g 椰油酸乙二酸酰胺 2.5g 柠檬酸 0.5g 香精、色素适量脂肪酸聚氧乙烯醚 9g NaOH 适量蒸馏水 35g

三、仪器和试剂

仪器：

托盘天平；烧杯；玻璃棒；称量纸；量筒；胶头滴管；电炉；SBDY型数显白度计；试剂：

十二烷基苯磺酸钠；椰子油酸；粗盐；柠檬酸；NaOH固体；三聚磷酸钠；脂肪酸聚氧乙烯醚；蒸馏水；

四、实验步骤

本实验配制的洗涤剂参照配方（2），即多用洗洁精的配方

1）洗涤剂的配制

①将托盘天平调平后，用称量纸分别称量10g的十二烷基苯磺酸钠、2g 的粗盐、1g

柠檬酸、4g 的三聚磷酸钠，然后转移至200mL烧杯中；

②将烧杯去皮后，分别称量3g椰子油酸，1g氢氧化钠，9g脂肪酸聚氧乙烯醚，同样转

移至上述烧杯中；

③用100mL量筒量取70mL蒸馏水，转移至200mL烧杯；

④ 用玻璃棒搅拌烧杯内物质，使其尽量溶解；然后将烧杯至于电炉加热，边加热边搅拌，

直至各种物质完全溶解为止。

2）白度值的测定

① 接通电源打开在仪器后面的电源开关，预热30min ，黑筒放在测量空上用仪器调零电

位器调零，待仪器零位稳定后，取下黑筒，放上标准白度板用仪器校标电位器调整标准白度值；

② 仪器校准后取下标准白度板 ，剪下一小块布条，进行测量，测得其白度值为50.4。 ③ 将白布弄脏，再进行测量，测得其白度值为32.6；

④ 再取下抹脏后的小布块，用本实验配制好的洗涤剂进行浸泡洗涤，洗涤干净后，烘干

小布块，再进行测量，测得白度值为53.6。

五、讨论与思考

（一） 洗涤效果分析：

洗涤剂去污效率（DE ）的计算式如下[2]：

100%*)R -(R R -R DE s o s w ）（

式中R o 为原布条的反射率（白度），R s 为污布的反射率，w R 为污布洗涤后的反射率。由上述实验数据可知， Ro=50.4 ；Rs =32.6 ；Rw=53.6

将各值代入公式可以计算得：

DE= 118.0%

由计算结果可知，实验配制的多用洗洁精的洗涤效果较大，且污布洗涤后更为干净，白度更高。这是因为实验所取用的白布在污染前并非绝对干净，自身带有一定的污垢。经洗涤剂清洗后，原来污垢连同后来加上的污垢一起被洗涤剂洗去，从而使洗涤后白布的白度值变大。因此，可充分说明洗涤剂的去污能力强。同时洗涤时双手直接接触洗涤剂，手感舒适温和，可知该多用洗洁精的碱性适宜，对手的伤害较小。

（二） 各种原料的作用

本实验配制的洗涤剂为多用洗洁精，其配方主要有八种成分，分别是：十二烷基苯磺酸钠，椰子油酸，粗盐，柠檬酸，三聚磷酸钠，NaOH ，脂肪酸聚氧乙烯醚和水。各成分的作用叙述如下：

① 十二烷基苯磺酸钠:为阴离子型表面活性剂，在清除小布块上的固体表面黏附污物的

洗涤过程中，它通过一个物理、化学过程，降低体系的表面张力，并产生润湿、乳化、

分散、起泡、增溶等一系列作用[3]；

②椰子油酸：合成表面活性剂的中间体，跟其他表面活性剂有良好的复配性和协同效用。

具有良好的增泡作用，乳化去油效果显著[4]；

③粗盐：作为增稠剂，增强表面活性剂的表面活性作用，促进表面活性剂临界胶束浓度

的降低，促进胶束形成、表面活性的提高，使水的表面张力降低，增加表面活性剂的吸附能力；

④柠檬酸：用柠檬酸或柠檬酸盐类作助洗剂，可改善洗涤产品的性能，可以迅速沉淀金

属离子，防止污染物重新附着在织物上，保持洗涤必要的碱性；使污垢和灰分散和悬浮；提高表面活性剂的性能，是一种优良的鳌合剂；可用作测试建筑陶瓷瓷砖的耐酸性的试剂；

⑤三聚磷酸钠：三聚磷酸钠具有螯合钙、镁、铁等离子的性质，能软化水。也是洗涤剂

的胶溶剂、乳化剂，对蛋白质有膨润、增溶作用，有明显的解胶效果，对脂肪物质起促进乳化作用，对尘土等固体污垢有分散作用，增强表面活性剂的表面活性，降低临界胶束浓度，起到降低表面活性剂用量和增强去污力的双重作用；同时，也是良好的缓冲剂，所以，即使有酸性污垢存在，三聚磷酸钠也能使洗涤液保持一定的碱度，有利于酸性污垢的除去；它还可以吸收水分防止洗涤剂结块[5]；

⑥氢氧化钠：作为洗涤助剂，调节pH在在碱性范围内，提高洗涤剂去污能力,也与脂肪

酸生成肥皂，有得于油脂乳化，分散达到去污目的；

⑦脂肪酸聚氧乙烯醚：。属非离子表面活性剂，具有优良的去污、乳化、发泡性能和抗

硬水性能，温和的洗涤性质不会损伤皮肤[6]；

⑧水：作为溶剂，能使各组分混合均匀。

【参考文献】

[1][2]何广平等编.物理化学实验.北京:化学工业出版社,2008.

[3]李桂玲. 烷基苯磺酸钠的化学结构、性能及制备工艺分析[J]. 中国洗涤用品工业,2010,02:45-48.

[4]杨凯,李林,胡慧林,赵昌俊,吴萍萍,陈星光. 速溶纯皂粉的研究[J]. 日用化学品科学,2013,02:17-20.

[5]房秀敏. 浅淡三聚磷酸钠[J]. 日用化学工业,1996,03:33-35+38.

[6]刘学鹏,丰杰,徐志成,赵濉,俞稼镛. 以聚氧乙烯醚为连接基的烷基苯磺酸钠Gemini 表面活性剂的合成和表面活性[J]. 石油学报(石油加工),2010,06:883-888.