无磷洗衣粉配方开发

第 34卷第 2期 2OO4年 4月 日 用 化 学 工 业 China Surfactant Detergent& Cosmetics V01．34 No．2 April 2OO4 无磷洗衣粉配方开发 邵清芬 ，韦国顺 (1．山东面渡13化股份有限公司，山东 嚣纺 261031；2．北京清华永昌化工有限公司，北京 100084) 摘要：开发了一种性能成本比相对理想的无磷洗衣粉配方。通过一组正交实验的优化组合，得到一个以层 状硅酸钠 STHS—I为代磷助剂的无磷洗衣粉配方。将该配方与几种市售无磷粉进行 了去污力、灰分沉积性 能的对比。同时考察其性能成本比。结果表明，该配方在有较好的性能成本比的情况下，完全可以达到或 超过市售无磷粉的水平。 关键词：洗涤剂助剂；层状硅酸钠；去污指数；灰分沉积；性能价格比 中图分类号：TQ 649．4 文献标识码：A 文章编号：1001—1803(2004)02—0127—03 目前，我国洗衣粉总产量已达 260万 t／a，其中 无磷粉占到 20％左右。随着全国禁磷、限磷区域的 扩大，无磷洗衣粉的产量也在稳步增长。山东丽波 日 化股份有限公司地处胶东半岛，是山东禁磷区域的中 心，因此，研究开发高质量的无磷洗衣粉来满足这一 市场的需求是努力追求的目标。 现在，市场上的无磷粉绝大部分是基于 4A沸石 体系的。与三聚磷酸钠 (STPP)相 比。4A沸石在软 化硬水、分散、乳化、胶溶和缓冲能力方面都有明显 的不足，并不能真正起到代替 STPP生产高质量的无 磷粉的目的⋯1。为了弥补这些不足，通常是采取添加 高分子聚合物的办法，提高洗衣粉配方体系的分散、 乳化及缓冲能力等，是可以起到一定的作用I2 J。但 4A沸石并不是唯一可以用作代磷助剂的产品，目前 市场上也有层状硅酸盐等其他代磷助剂可供选择。该 课题选择了山东胜通集团精细化工厂生产的 STHS—I 型层状硅酸钠作为代磷助剂，通过正交实验筛选出一 个性能价格比适宜的无磷洗衣粉配方。 1 实验部分 1．1 实验材料 STHS—I型层状硅酸钠，符合 Q／STH001—2001 《层状结晶二硅酸钠》，优级品，山东胜通集团精细化 工厂；SP—I1高分子聚合物，有效物≥30％，北京 清华永昌化工有限公司；4A沸石，中国铝业山东分 公司化学 品氧化铝公 司；蛋 白酶 Savinase 8．0 T， Novozymes公司提供；其他洗衣粉常用原料；水是去 离子水或相当纯度的水。 污布 JB01、JB02、JB03，中国日用化学工业 研究院质检中心；纯棉平纹 白布，市售；A、B、C 无磷洗衣粉，市售。 1．2 仪器与设备 QW—m型卧式去污机，中国日用化学工业研究 院；WSD—m白度仪，北京康光仪器有限公司；电子 天平，上海天平仪器厂；SX2—2．5—10型箱式 电阻炉，天津中环科技开发公司；实验室常用仪器。 1．3 实验方法 去污力测试按 GB／T 13174—2003中去污力测试 方法进行；灰分沉积性能测试按 GB／T 15185—1995 中规定的方法进行。 1．4 实验配方 为了选择适宜的配方 (以质量分数计)，将无磷 洗衣粉中几个对性能影响较大的组分进行充分考虑， 以元明粉作为填充剂，固定水玻璃 6，CMC 0．5，增 白剂 33样0．1不变，选用 Ll6(45)正交表对 LAS、 AEO9、纯碱、STHS—I型层状硅酸钠、高分子聚合 物 SP一1／(3o％)等进行复配，各因素水平见表 1。 表 l 各因素水平表 rab． 1 Factors and levels 2 结果与讨论 2．1 JB01正交去污实验 按 GB／T13174—2003，只测定 JB01在正交情况下 收稿 日期：2003—08—25；修回日期：2003—11—03 作者简介：邵清芬 (1967一)，女，1991年 7月毕业于天津轻工学院，工学学士，师。 通讯地址：山东潍坊奎文区鸢飞路 9o7号 (261031)，山东丽波日化股份有限公司，电话：(0356)8667921。 · 127 · 维普资讯 http://www.cqvip.com 日 用 化 学 工 业 第3_4卷 的去污力，找出优化组合，正交配方与去污指数 (相 对标粉)结果计算见表2。 表 2 JBo1上的正交实验结果 Tab．2 Results in JB01 A B c D E 主 2 K3 4 △ 3．91 4．o8 4．23 4．41 0．50 3．80 4．08 4．23 4．52 0．72 3．99 4．07 4．19 4．38 0．39 4．o7 4．10 4．24 4．22 0．17 3．86 4．11 4．30 4．36 0．50 根据极差分析，上述 5种组分对 JB01去污指数 的影响大小依次为：AEO9>LAS=SP一Ⅱ>纯碱 > STHS一工；最优水平为 A4B4CAD3E4(定为 17#配 方)，4#与 16#配方的 JB01去污指数相对较高，带 人下一轮实验。 2．2 优化配方的去污指数 优化配方 17#为 LAS／16、AEO9／3、纯碱／16、 STHSA一工／18、SP—II／4，考虑成本因素与加工性 能，并考虑 A4B3CAD3E3(18#配方 )，为 LAS／16、 AEO9／2、纯碱／16、STHS一工／18、SP一Ⅱ／3，另在 18# 配方基础上用同样量的4A沸石代替 STHS一工，得到 19#配方，与4#、16#配方一起测定各国标污布上 的去污指数，结果见表 3。 表 3 优化配方的去污指数 Tab．3 Detergency of optimum formula 从去污指数来看，优化后的配方 17#、l8#均 要高于原最佳配方 4#，同样可以达到用 4A沸石制 · 128 · 成的无磷粉 (19#配方)的水平。综合成本与加工性 能，选择 18#配方，将其与市场上销售的 A、B、C 3种无磷粉同车测试去污指数及灰分沉积。 2．3 与市售粉主要性能的对比 在市场上选择 3种有代表性的无磷粉 A、B、C， 分析它们的主要组成及成本。其中：A含表面活性剂 19，含 4A沸石 16，标明含 Say．类蛋白酶，酶活力为 8．0 T，市场售价 6．5元／kg；B含表面活性剂 18，含 4A沸石 18，标明含碱性蛋白酶，酶活力 876 u／g，市 场售价 6．0元／kg；C含表面活性剂 18，含 4A沸石 18，未标明含酶，市场售价 5．0元／ 。考虑到市售 粉中有的加入了酶制剂，在 18#和 19#配方的基础 上，加 入 质 量 分 数 为 0．25 ％ 使用 量 的蛋 白酶 Say．8．0 T，与 A、B、C 3种无磷粉一起测定 JB01、 JB02、JB03上的去污指数。同时将市售纯棉平纹白布 处理后，按 GB／T15185—1995的方法进行循环洗涤， 同车测试 18#配方、19#配方以及市售无磷粉 A、B、 C和标准粉的灰分沉积性能。实验结果见表4。 表 4 18#配方市售无磷粉洗涤性能的对比 Tab．4 18# formulaVS non—phosphate detergent 从实验结果来看，18#加酶配方去污指数已经达 到或超过 目前市场上销售的无磷洗衣粉水平。其灰分 沉积性能与市售无磷粉在同一水平上，达到了国家标 准规定的3倍标准粉灰分沉积以内的要求。 由于 18#配方为实验室小样，只与同样为实验 室小样的 19#配方进行溶解性能的对比，而不与无 磷粉 A、B、C对 比。从实验结果来看，由于层硅 STHS一工的溶解性好于 4A沸石，故 18#配方的溶解 性能也要好于 19#配方。 2．4 优化配方的性能价格比分析 目前，4A 沸 石 的 价 格 2 700元／t，而 层 硅 STHS一工的价格为 3 000元／t。这样算来，18#配方 的成本较19#配方高出54元／t，相对高出总成本的 2．3％，而 18#配方的综合性能要高出19#配方5％ 左右。 18#配方的市场价位在 5．75元／kg，与市 场上的无磷粉 A、B、C相比，同样有较好的性能价 格比。 ∞ 鳃 叭 ∞ ∞ ％ 阱 ∞ 阱 O O l l O l l l O 1 l 1 1 1 1 1 ～。2 4 6 7 8 9 m ¨酉纬一 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 2期 邵清芬等：无磷洗衣粉配方开发 3 结论 (1)通过正交实验，选出了一个无磷洗衣粉最优 配方 (18#，以质量分数计)，性能达到目前市售无 磷粉的水平，完全符合国标规定的要求。具体配方 为：LAS 16、AEO9 2、纯碱 16、STHS一工l8、ST一Ⅱ (3O％)／3、水玻璃 6、CMC 0．5、增白剂 33#0．1、 蛋白酶Say．8．0T 0．25，以元明粉平衡。 蝴 (2)实验选择层状硅酸钠 S一工作为代磷助 剂，其最终配方结果同样可达到用 4A沸石配制的无 磷洗衣粉的水平，并可以取得很好的性能价格比。 参考文献： [1]A．戴维斯，BM米勒维斯基 ．合成洗涤剂[M]．王载阱，光相I罗 译 ．北京：轻工业出版社，1985．50—57． [2]凝莲，洪徽 ．新型有机洗涤助剂的研究进展[J]．日用化学工业， 1994(5)：6—10． Development of a non·--phosphate built laundry power formulation SHA0 Qi畸fen，WEI GUO-shun (1．Shangdong Lilxxtaily Chemicals Co．，Ltd，Weff~g 261031，China； 2．Beijing Tsinghua Y0ngchang Chemicals Co．，Ltd，Beijing 100084，China) Abstract：Through the conduction of a set of experiments based upon orthogonal design，an optimal formulation using layered sodium silicate s1HS—l as non—phosphate builder Was developed．This new formulation has a better cost／perfollnance ra— tio．Product made in accordance with this form ulation were compared with some non——phosphate buih laundry powder pur- chased from the market with respect to detergency and ash deposition performance． At the salne time their cost／perfonTlance ration Was carefully evaluated．The msul~ show that product made in accordance with this form ulati0n Can achieve similar or better performance level at an improved cost／performance ratio． Key words：detergent builder； crystalline layered sodium disilicate；detergency；ash——deposition；cost／performance 《日用化学工业》2004年第2期广告索引 广东大山化工科技有限公司(彩色) 海南南洋芦荟生物工程(美国)有限公司(彩色) 广州龙沙贸易有限公司(彩色) 四川省柯力化工有限责任公司(彩色) 陕西省石油化工研究院(彩色) 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