过碳酸钠在浓缩洗衣粉中的应用研究.pdf

吴晓圆1 何 成1,2 梁勇伟1 刘 英1,2 1.纳爱斯浙江科技有限公司，浙江杭州，310051；2.浙江省绿色清洁技术及洗涤用品重点实验室，浙江丽水，323000摘 要：在浓缩洗衣粉中添加不同比例过碳酸钠，考察其在浓缩洗衣粉中的适配性。过碳酸钠对国标碳黑污布、皮脂污布和有色污渍的去污力有正向增强作用，但用量并不是越高越好，高含量过碳酸钠会影响蛋白污布去污力、加速自身活氧分解；通过与活化剂复配可提升过碳酸钠浓缩洗衣粉的低温溶解性。关键词：浓缩洗衣粉；过碳酸钠；有色污渍中图分类号：TQ649.4 文献标识码：A 文章编号：1672-2701（2024）04-13-07过碳酸钠在浓缩洗衣粉中的应用研究浓缩洗衣粉是一种高品质、高性能的洗涤产品，不仅具有良好的性价比，而且可以节约资源，降低洗涤剂对环境的影响。当前，在国家倡导节能减排的大环境下，洗衣粉实现浓缩化，将是洗涤行业对实现节能、降耗和减排目标的一大贡献。目前浓缩洗衣粉生产工艺比较成熟，一般采用附聚成型工艺，将液体原料喷洒入固体原料中，通过机械力搅拌混合，充分捏合、分散、老化成为小颗粒，再借助黏附力附聚为较大的颗粒制备而成。附聚成型生产浓缩洗衣粉工艺简单、耗能低。另外，也可利用喷雾干燥设备，将料浆喷雾干燥作为基粉，再进行附聚成型生产浓缩粉。在基粉制备时，通过优化配方结构，大幅度提高料浆固含量，节省能耗；在后续附聚成型时，加入非离子表面活性剂和功能助剂，通过优化工艺参数，控制粉体颗粒度，提高得率。_作者简介：吴晓圆，硕士研究生，中级工程师，研究方向为日用洗涤剂配方技术开发与设计。E-mail:。13个人与家居清洁护理研究与应用浓缩洗衣粉优点突出，生产工艺成熟，但目前市场接受度较低，主要与消费者的洗涤习惯、产品卖点宣传等有关。过碳酸钠原料由于自身易热分解，不能配置料浆进行高塔喷粉，更适合浓缩洗衣粉工艺添加，可以在浓缩洗衣粉中添加过碳酸钠提升产品性能。浓缩洗衣粉主要成分包括表面活性剂、助剂、添加剂1等，其中添加剂用于增强洗涤剂的性能和效果。过碳酸钠作为新型高效洗涤助剂，具有很强的去渍、漂白和杀菌的作用。过碳酸钠在水溶液中可以产生过氧化氢和纯碱，使溶液呈碱性同时释放出活性氧，破坏色基团去除有色污渍，对洗涤剂中有芳香味的有机添加剂及增白剂无破坏作用；具有很强的去渍和杀菌作用，不会损伤织物，而且无毒无害对环境友好。本实验选取过碳酸钠作为洗涤助剂，探索过碳酸钠在浓缩洗衣粉体系中的应用。1实验部分1.1 主要试剂与仪器粉状十二烷基苯磺酸钠（LAS，60%），工业级，江苏清婷洗涤用品有限公司；脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO-9，99%），工业级，陶氏化学公司；元明粉，工业级，江苏瑞洪盐业有限公司；碳酸钠，工业级，江苏华昌化工有限公司；4A沸石，工业级，山东铝业集团；D型增白剂，工业级，山西青山化工有限公司；蛋白酶、脂肪酶，工业级，诺维信（中国）投资有限公司；粉状过碳酸钠（活性氧13%）和漂白活化剂四乙酰乙二胺（TAED），均为工业级，浙江金科化工有限公司；羧甲基纤维素钠，化学纯，浙江欣奇化工有限公司；国标洗衣粉、JB-00国标棉白布、JB-01碳黑污布、JB-02蛋白污布、JB-03皮脂污布，中国日用化学工业研究院。Terg-O-Tometer型立式去污机，中国日用化学工业研究院；CM-700d型色差仪，日本柯尼卡美能达公司；NZ94-2152型罗氏泡沫仪，北京中西远大科技有限公司；DHG-9270型电热恒温鼓风干燥箱，上海一恒公司。1.2 浓缩洗衣粉制备将LAS、羧甲基纤维素钠、碳酸钠、4A沸石、元明粉按照比例称量并混合搅拌，再加入非离子表面活性剂AEO-9和酶、香精等小料，混合均匀，并将过碳酸钠和漂白活化剂以实验要求的添加量加入样品中，混合均匀制成浓缩洗衣粉样品（活性物占比：LAS为12%、AEO-9为10%）。1.3 有色污布制备红茶污布：将10 g普洱茶加入100 g沸水中，保持5 min。过滤后降至室温，将JB-00棉白布静置入茶水中浸泡2 min，浸轧机转速30 r/min，压力0.2 MPa，二浸二轧后烘干得到红茶污渍。红酒污布：JB-00棉白布静置入红酒原液中浸泡2 min，浸轧机转速30 r/min，压力0.2 MPa，二浸二轧后烘干得到红酒污渍。咖啡污布：配置过程参考红酒污布制备，三浸三轧，其他工艺步骤相同。1.4 测试方法溶解性能：称取样品4.000 g，量取500 mL硬水（250 ppm）倒入烧杯中，将烧杯放至搅拌器下进行搅拌（搅拌速度1000 r/min，搅拌时间90 s）。搅拌停止后，将烧杯中残留物用预先恒重（M1）的筛网（80目）过滤，将过滤后的筛网放入105 烘箱中烘干，再测其重量（M2），即得：未溶物含量 (M2-M1)100%4.000发泡力：参考GB/T 131732021表面活性剂 中国洗涤用品工业工业与公共设施清洁142024年第4期（总277期）洗涤剂试验方法，水硬度150 ppm，40，溶液浓度2.5 g/L，读取初始和5 min时的泡沫高度。活性氧含量：参考GB/T 131732021表面活性剂 洗涤剂试验方法，称取10.000 g样品，移入2000 mL的烧杯中，容量瓶中装入35 的蒸馏水1000 mL后倒入2000 mL烧杯中进行搅拌（搅拌速度1000 r/min，搅拌时间90 s），搅拌停止后，用移液管移取100 mL溶液于装有50 mL缓冲液的锥形瓶中，用高锰酸钾溶液滴定至淡粉红色，记录高锰酸钠溶液浓度（c），读取滴定管读数（V）。活性氧含量 Vc8.0 100%10.000去污力：参考GB/T 131742021衣料用洗涤剂去污力及循环洗涤性能的测定，样品粉溶液浓度0.1%，标准粉溶液浓度0.2%，水硬度250 ppm，利用去污实验机，在温度为30、搅拌转数为120 r/min，洗涤时间为20 min条件下同机对比，测定样品的去污力比值。有色污渍去污性能：参照去污力测试方法，样品粉溶液浓度0.1%，标准粉溶液浓度0.2%，水硬度250 ppm，利用去污机，在温度为30、搅拌转数为120 r/min，洗涤时间为20 min条件下，测试不同污布洗涤前后的色差变化。2 结果与讨论2.1 过碳酸钠对粉体溶解性能的影响从图1可知，在30 条件下添加不同含量过碳酸钠的浓缩洗衣粉与不添加过碳酸钠的浓缩洗衣粉溶解度数值相近，溶解情况较好，未溶物都在1%以内；而在10 条件下高添加量过碳酸钠粉体溶解性变差，15%和20%过碳酸钠添加量的浓缩洗衣粉未溶物增多。实验结果说明：过碳酸钠在常温下具备较好的溶解度，低温下溶解性受限。为提升浓缩洗衣粉的低温溶解性，在10%过碳酸钠浓缩粉A中添加漂白活化剂四乙酰乙二胺（TAED），结果见图2。0.5%用量的TAED可提升过碳酸钠浓缩洗衣粉的低温溶解性。漂白活化剂是一种有机过氧酸前驱体2，可以与过碳酸钠释放的过氧氢根离子反应生成更加活泼的过氧酸，一同使用可加速过碳酸钠的分解，以此提高溶解性。4.54.03.53.02.52.01.51.00.50未溶物含量/%图1 不同含量过碳酸钠浓缩洗衣粉的溶解性浓缩洗衣粉浓缩洗衣粉+3%过碳酸钠浓缩洗衣粉+5%过碳酸钠浓缩洗衣粉+10%过碳酸钠浓缩洗衣粉+15%过碳酸钠浓缩洗衣粉+20%过碳酸钠30 未溶物10 未溶物15个人与家居清洁护理研究与应用2.2 过碳酸钠对粉体泡沫性能的影响从图3可知，未添加过碳酸钠的浓缩洗衣粉初始泡沫高度低，消泡快，随着过碳酸钠用量的增加，浓缩洗衣粉粉体泡沫变多。过碳酸钠会在水中分解，产生气体从而加剧粉体泡沫的产生，使泡沫变得丰富。2.3 过碳酸钠在粉体内的活氧分解速率过碳酸钠会随着时间的变化发生分解，对环境条件要求较高，将按照1.2所述制备的过碳酸钠浓缩洗衣粉置于45、湿度70%的恒温恒湿箱内，定期测试活氧分解率（下降量与初始量的比值），结果见图4。由图4可以看出，高温高湿条件下，过碳酸钠含量越高分解越快。究其原因，水分是影响过碳酸钠稳定性的一个重要因素，过碳酸钠分解释放活性4.03.53.02.52.01.51.00.50低温未溶物含量/%浓缩洗衣粉A A+0.1%TAED A+0.5%TAED A+1%TAED A+2%TAED A+5%TAED图2 不同含量过碳酸钠浓缩洗衣粉的低温溶解性浓缩洗衣粉+20%过碳酸钠 浓缩洗衣粉+15%过碳酸钠 浓缩洗衣粉+10%过碳酸钠 浓缩洗衣粉+5%过碳酸钠 浓缩洗衣粉+3%过碳酸钠 浓缩洗衣粉0 20 40 60 80 100 120 140泡沫高度/mm图3 不同含量过碳酸钠浓缩洗衣粉的罗氏泡沫仪结果5 min泡沫/mm初始泡沫/mm中国洗涤用品工业工业与公共设施清洁162024年第4期（总277期）氧的同时也伴随着相当量的水分生成，过碳酸钠添加量越大，分解释放的活性氧越多，生成的水分也越多，也越能加速过碳酸钠进一步的分解。2.4 过碳酸钠对粉体去污力的影响过碳酸钠在水中溶解后分解出碳酸钠和过氧化氢，碳酸钠不仅可以给溶液提供一定碱度，促进过氧化氢发挥功效，而且可以促进洗涤过程中的污垢水解，加速污垢从织物上剥离，提升去污效果，图5是不同比例过碳酸钠的浓缩洗衣粉对国标碳黑、蛋白和皮脂污布的去污效果。由图5可以看出，过碳酸钠对国标碳黑污布和皮脂污布的去污力随着过碳酸钠用量增加而增强，对国标蛋白污布的去污力随着过碳酸钠用量增加略有下降，添加量超过15%后下降明显。过碳酸钠分解释放氧化物质，加速了皮脂、蛋白等污渍的分解，但同时也降低了蛋白酶的活性，对蛋白污布去4.03.53.02.52.01.51.00.50国标去污力浓缩洗衣粉浓缩洗衣粉+3%过碳酸钠 浓缩洗衣粉+5%过碳酸钠 浓缩洗衣粉+10%过碳酸钠 浓缩洗衣粉+15%过碳酸钠 浓缩洗衣粉+20%过碳酸钠 图5 不同含量过碳酸钠浓缩洗衣粉的去污力图4 不同含量过碳酸钠在浓缩洗衣粉中的活氧量变化90.00 70.00 50.00 30.00 10.00活氧分解率/%浓缩洗衣粉+3%过碳酸钠 浓缩洗衣粉+5%过碳酸钠 浓缩洗衣粉+10%过碳酸钠 浓缩洗衣粉+15%过碳酸钠 浓缩洗衣粉+20%过碳酸钠 1个月3个月17个人与家居清洁护理研究与应用污力产生影响。2.5 过碳酸钠对有色污渍的去污效果红茶、红酒、咖啡等可脱色污渍需要过碳酸钠反应分解达到去除污渍的目的3，图6是这些有色污渍含有的色素基团。过碳酸钠在水中溶解后可以释放出漂白活性粒子，破坏发色团共轭基团，去除茶叶、红酒、咖啡中衍生的多酚类分子4，从而较好地去除污垢，达到去除有色污垢的作用。采用特制的有色污渍布片，测试浓缩洗衣粉对有色污渍的去污效果，结果见表1。色差值z越大，表示洗去的污渍越多，洗涤剂的去污效果越好。由表1可以看出，过碳酸钠对红茶、咖啡和红酒的去污效果明显。过碳酸钠用量越高，对有色污渍的去污效果越好。2.6 过碳酸钠对粉体白度的影响将1.2中不同配方的浓缩洗衣粉与未加过碳酸钠原料的浓缩洗衣粉置于45、湿度70%的恒温恒湿箱内考察粉体的白度变化，结果见图7。由图7可知，随着粉体过碳酸钠含量的增加，粉体白度随时间的增加而降低。分析其原因，浓缩洗衣粉原料增白剂中三嗪氨基二苯乙烯类化合物含有碳碳双键（CC），具有较低的光稳定性5，在过碳酸钠存在的条件下，会进行一系列的光致降解反应从而产生变黄现象。3 结论（1）过碳酸钠对国标碳黑和皮脂污布去污力有增强，会影响国标蛋白污布的去污力；与漂白活茶多酚绿原酸 OHOHOHOHOHOHOHOHHOOOOHCOOHOHOHHOHOHOHOOOO白藜芦醇图6 有色污渍所含色素表1 有色污渍的去污效果 产品 红茶 红酒 咖啡浓缩洗衣粉浓缩洗衣粉+3%过碳酸钠浓缩洗衣粉+5%过碳酸钠浓缩洗衣粉+10%过碳酸钠浓缩洗衣粉+15%过碳酸钠浓缩洗衣粉+20%过碳酸钠11.3211.9912.7613.8115.3218.624.95.015.236.557.898.2310.4311.5613.1916.2718.4820.82中国洗涤用品工业工业与公共设施清洁182024年第4期（总277期）化剂复配可提升低温溶解性。（2）过碳酸钠对有色污渍红茶、红酒、咖啡污布的去污效果好。过碳酸钠用量越高，浓缩洗衣粉对有色污渍去污效果越好，泡沫也变得丰富。（3）高含量过碳酸钠在高温高湿条件下会自身加速分解，对粉体白度产生影响。（4）在实际应用过程中，可自行选取适宜的过碳酸钠添加量以获得对应需求性能。在浓缩洗衣粉体系，建议用量一般不超过10%。参考文献1 张彪.浓缩洗衣粉发展之探讨J.日用化学品科学,2010,33(4):16-19.2 郭雨宁,邵冬燕,柴文龙,等.TBCC活化氧漂体系对纺织品有色污渍的去除性能J.日用化学工业,2018,4 8(4):201-204.3 朱宏杰.织物洗涤中低温含氧体系漂白催化剂的制备及机理研究D.上海：华东理工大学,2021.4 魏一帆,芦鸿武,张敏敏,等.过氧碳酸钠的应用J.日用化学品科学,2013,36(8):36-38，43.5 丁超.反应性荧光增白剂的合成与应用性能研究D.杭州：浙江理工大学,2017.Research on the Application of Sodium Percarbonate in Concentrated Laundry Detergent PowderWU Xiaoyuan1,HE Cheng1,2,LIANG Yongwei1,LIU Ying1,2 1.NICE Zhejiang Technology Co.,Ltd.,Hangzhou,Zhejiang 310051,China;2.Key laboratory of green cleaning technology and washing supplies in Zhejiang Province,Lishui,Zhejiang 323000,ChinaAbstract:Different percentages of sodium percarbonate were added to concentrated laundry detergent to assess its suitability.Sodium percarbonate had a positive effect on the detergency of coloured stains,national standard carbon black stains and sebum stains,but the dosage of sodium percarbonate was not the higher the better,as the high content of sodium percarbonate affected the detergency of protein and accelerated the decomposition of its own active oxygen;The low temperature solubility of sodium percarbonate in concentrated laundry detergents could be improved by combining it with activators.Keywords:concentrated laundry detergent;sodium percarbonate;colored stains130.00120.00110.00100.0090.0080.0070.0060.0050.00粉体白度/%浓缩洗衣粉浓缩洗衣粉+3%过碳酸钠 浓缩洗衣粉+5%过碳酸钠 浓缩洗衣粉+10%过碳酸钠 浓缩洗衣粉+15%过碳酸钠 浓缩洗衣粉+20%过碳酸钠 图7 不同含量过碳酸钠浓缩洗衣粉的白度1个月初始3个月19个人与家居清洁护理研究与应用