脂肪酸甲酯磺酸盐(MES)

-脂肪酸甲酯磺酸盐（MES）的性能及应用1.产品简介α-磺基脂肪酸甲酯钠盐（SodiumFattyAcidMethylEstersulfonate简称MES）是一种由天然油脂为原料，经酯交换、加氢、磺化、中和等工艺制成的性能优良的表面活性剂。MES具有良好的去污性、钙皂分散性，乳化性、增稠性、水稳定性、对硬水不敏感性、适中的起泡性、低刺激性、低毒性和生物降解性，可应用于许多工业领域如，个人品行业，纺织印染工业，皮革工业，矿石浮选业、塑料工业、农业化学品等。MES除具有一般表面活性剂的优异表面性能，还具有其自身显著特点：刺激性极低对皮肤温和、抗硬水能力强、生物降解性优良、毒性低、与其他表面活性剂配伍性良好、泡沫中等易冲洗，洗后肤感清爽不滑腻等，是一种理想的个人洗涤用品原料。2.产品性能2.1MES样品指标指标石油醚色泽pH值总磺化活二钠盐硫酸盐可溶物(5%1:1乙醇样品形态(1％水溶液)性物(％)(％)(％)样品来源(％)液)Hazen国外样一5.2883.13.772.86102.3白色粉末国外样二4.3888.44.601.75100.85白色片状物国外样三5.3184.85.030.97101.65白色片状物国外样四5.9687.13.462.38201.10浅黄色颗粒本公司样3.8187.54.161.76371.62浅黄色片状从上表可以看到：本公司MES除色泽较国外产品稍深外，其重要特征指标二钠盐与国外同类产品相当，其余指标也基本相当。2.2性能比较2.2.1表面张力按国标GB11278-89方法，用圆环（拉起液膜法）来测定表面张力。因要求试验温度至少高于各物质的克拉夫特温度5℃，故确定试验温度为60℃，溶液浓度为0.2%，在去离子水进行测定。结果见表1。表1MES溶液的表面张力指标二钠盐/总磺化活性物%表面张力（mN/m）样品甲酯磺酸盐国外样一MES0.04582.4332.7自制MES0.03085.6129.5LAS/95%以上31.1AES/70%35.1AOS//32.0皂//25.2由表1看出，MES表面张力较AES的小，与LAS、AOS的接近，皂的表面张力为最小。2.2.2泡沫力及稳定性总结-MES在不同硬水中的起泡性和稳泡性按GB/T13173.6-91方法测定，试样浓度为0.02%，温度40±1℃。测定结果见下表2和图1。表2MES溶液的起泡性与稳泡性指标二钠盐/总磺化泡沫（mm）0/5min样品甲酯磺酸盐活性物%0mg/kg150mg/kg300mg/kg国外样一MES0.04582.43183/181139/139135/133自制MES0.03085.61174/171143/143142/140LAS/〉95%179/177128/12884/81AOS/35%180/165192/192188/188AES/70%181/181178/178180/180图1各个表面活性剂在不同硬度下的泡沫高度0mg/kg250150mg/kg300mg/kg200）m（m150度高100沫泡500国外样一MES自制MESLASAOSAES由表2和图1可看出，MES的泡沫高度随水硬度的增高有一定程度的下降，MES与LAS、AOS、AES比较，在软水中各产品起泡性相当，而在硬水中起泡性较LAS好，比AOS和AES差。MES的稳泡性均较好。总体而言，MES起泡性适中。2.2.3钙皂分散力MES首先是作为一种钙皂分散剂而被认识的。研究表明：具有不对称结构、且亲水基位于分子末端或接近末端的酯具有较好的钙皂分散性，而MES正符合此推断。表3为各MES按国标GB7463-87方法测得的钙皂分散力。表3钙皂分散力指标二钠盐/总磺化钙皂分散力样品甲酯磺酸盐活性物%国外样一MES0.04582.438.33自制MES0.03085.6110二钠盐∞92.664.76LAS/95%以上1.0钙皂分散力为1g分散剂（表面活性剂）可以完全分散的肥皂的量，以克表示。所以其数值越大，钙皂分散能力越大。表3可知，自制MES的钙皂分散力比国外样一MES好，MES的钙皂分散能力为LAS的10倍。总结-2.2.4去污力MES有良好的抗硬水度，不易产生皂垢，我们用制备的MES在不同的硬度水中进行去污试验，并与LAS比较，试验方法按GB13174-91，浓度0.2％，温度40±1℃，测试结果列入表4。表4去污力比较水硬度0mg/kg150mg/kg250mg/kg400mg/kg样品国外样一MES19.715.916.713.5自制MES19.516.016.612.7LAS18.317.715.58.0皂21.815.810.30.3AES15.815.116.913.0AOS16.015.616.812.3洗衣粉//10.31.7(500mg/kg)表4中数据表明：自制MES与国外样一MES的去污力在各个硬度下均相近。在去离子水中，皂和MES的去污力最好；在250mg/kg硬水中，MES的去污力较皂基强；在400mg/kg，硬水中，MES的去污力较LAS强。MES的去污力与AES和AOS相当；水的硬度越高，MES的去污性能优点尤为显著。2.2.5MES的稳定性MES在碱性介质中水解属于二级反应，在酸性介质中属于一级反应。影响MES稳定性的因素有：温度、pH值以及溶液活性物的浓度等。我们用二钠盐含量的变化考察其稳定性。配置10%的MES水溶液，用酸和碱分别把pH调至2和12，在不同温度的烘箱中放置，考察二钠盐含量随时间变化情况。试验结果见下图2、3。图2pH为2.2时在不同温度下二钠盐含量随时间变化图（10%MES水溶液）1.1）165℃（%0.9量80℃含盐0.8钠100℃二0.70.601234567时间（小时）总结-图3pH为12.1时在不同温度下二钠盐随时间变化曲线图（10%MES水溶液）1.1）1%65℃（量0.9含80℃盐钠0.8100℃二0.70.601234567时间（小时）结论：从以上两图表中可以看出，pH为2时，10%MES水溶液在65℃下放置时间6小时二钠盐含量不变化，80℃下放置时间5小时二钠盐含量仅增加0.12%，100℃下放置时间3小时二钠盐含量仅增加0.06%，可以看作基本无变化。pH为12时，65℃下放置时间6小时二钠盐含量仅增加0.08%，基本无变化；80℃下放置时间5小时二钠盐含量仅增加0.18%，100℃下放置时间3小时二钠盐含量仅增加0.16%，变化不大。2.2.6抗硬水能力MES虽然与钙离子相互作用形成钙盐，但MES却表现出优良的抗硬水性能。这主要是MES在靠近其磺基处有一甲酯基，其存在可以防止MES钙盐的沉淀，使MES与Ca2+，Mg2+形成一个亚稳态胶束，Ca2+，Mg2+聚集在胶束的周围。由M.Fujiwara等人研究认为：MES的钙盐在室温下有非常慢的结晶速度，故在一般的洗涤条件下(水硬度3～10DHo，25℃，洗涤时间10～60min)MES与Ca2+，Mg2+不会形成沉淀，故不会影响去污性。此外，对于阴离子表面活性剂来说，一般TK(Krafft点)高的表面活性剂与钙镁离子成盐后，会形成较高TK的沉淀。MES的钠盐变成钙盐后，其TK升高幅度小于AS类表面活性剂，且相比AS类的表面活性剂，MES的钙盐仍具有一定的溶解度和表面活性。2.2.7生物学性质2.2.7.1生物降解性MES有着与肥皂相近而优于LAS的优良生物降解性，在水中五天内能完全消失。Stein等人也测定过MES的生物降解性，发现MES的生物降解性优于LAS和AES。2.2.7.2毒性MES有急性口服毒性低、对皮肤刺激性小等特点。几种酯的生物学性质，如表5所示。表面活性剂生物降解率*急性口服毒性**皮肤刺激性***(80%~100%)/dLD/(g.kg-1)50CMES33无反应14CMES4.33无反应16CMES3.93无反应18牛油MES42.7无反应十二烷基硫酸钠32.73无反应脂肪醇醚硫酸钠61.7～5.0无反应注：*河水中生物脱离死亡试验**老鼠口服试验***2％溶液用于白鼠剔毛后的背总结-采用美国鱼和野生动物机构的水生物毒性的评定标准来评价MES对脊椎动物和无脊椎动物的急性毒性（见表6）。对照表7评定标准，MES属于实际无毒范围。表6常用表面活性剂对水生生物的急性毒性(24h～96hr，LC/mg·L-1)50表面活性剂种类鱼无脊椎动物LAS1～101～1000AS5～202～＞200AOS1～152～SAS1～509～300AE1～61～100APE4～121～100CMES290～350190～24012AES1～105～20表7评定标准评定标准LC/mg·L-150剧毒＜0.01微毒10.0～100.0极毒0.01~0.1实际无毒100.0～1000.0高毒0.1～1.0基本无毒＞1000中毒1.0～10.0//2.2.7.3温和性MES比月桂醇醚硫酸盐(AES)温和，对皮肤的刺激性基本上与月桂醇醚磺基琥珀酸酯相当(见表8)，属于轻微刺激，但在高浓度时(质量分数为36%~38%)对眼有刺激作用。表8月桂基MES的温和性月桂基MES：2.4轻微刺激皮肤刺激月桂醇醚(3)硫酸盐：4.0中等刺激(10%活性物，钠盐)月桂醇醚(3)磺基琥珀酸酯：1.9轻微刺激眼刺激对眼有刺激（36%~38%活性物）人皮肤过敏作用阴性3.产品的配方及应用3.1不同公司MES的配方对比表9对不同厂家的MES在基础配方中进行比较，其基础配方：MES：3.5（100％）；AES：5.0（100％）；CAB：5.0（30％）；6501：2.0。总结-表9不同厂家的MES在基础配方中的泡沫、粘度比较指标/样品自制MES国外样一MES国外样四MES国外样三MES加盐量(%)1.11.11.11.1粘度（25℃，CP）4450455042506350泡沫（150mg/kg，mm）185/185184/184190/191182/183耐寒5℃失光5℃失光3℃失光5℃失光从上表9可以看到：自制的MES在配方中使用，不论是粘度、泡沫、耐寒均于国外的MES产品相近。3.2不同基础配方的对比浴用品和洗手液在当今市场上十分流行，液体个人产品的洗净力好，对皮肤温和，有良好的肤感，因此产品畅销这使传统肥皂和香皂用量下降。MES可用于配制液皂、洗手液及浴用品如浴液、洗面液等。它在个人洗涤用品中的应用性能，特别在泡沫和皮肤的感觉上相较于月桂基硫酸盐（AS），月桂基醚硫酸盐(AES)和皂类产品有极大的改善。考虑浴用品和洗手液的基础配方相近，在下面的配方中不细分产品。表10是使用MES和不使用MES的基础配方性能试验。表10MES的基础配方性能试验原料及指标/配方配方1配方2配方3配方4MES（粉）04.01.54.0AES/AESA（折百）7.53.57.55.0AESAESAESAAESACAB（30％）55556501/CMEA3.03.01.51.565016501CMEACMEA加盐量(%)1.00.80.50.5粘度（25℃，CP）3680440030504900泡沫（150mg/kg，mm）188/190176/177184/184182/183耐寒（-18℃、24h）室温恢复正常恢复室温正常恢复室温正常恢复室温正常耐热（50℃、24h）不分层不分层不分层不分层从表10可以看到：MES的使用不影响基础配方的耐寒、耐热，其耐寒、耐热符合国家标准，因此MES完全可以与AES、CAB、CMEA等复配制备体用洗涤产品。MES在配方中替代AES或AESA，会使配方泡沫稍有下降，与资料上记载MES为中泡型表面活性剂是相符的；但对于体用产品而言，配方的泡沫已满足使用要求。MES用于配方后，产品泡沫极易冲洗，洗后皮肤清爽，不滑腻，因此MES完全可以与AES、CAB、6501等复配用于体用洗涤品中。MES能减少AES类体用产品的洗后滑腻感，大大改善产品使用后的皮肤感觉，在配方产品中，勿需添加减滑剂就能解决洗后皮肤滑腻的问题。3.3MES与中性皂基的复配皂遇水中的钙、镁离子因生成脂肪酸钙、镁皂垢沉淀而使其起泡性能丧失。MES由于靠总结-近磺酸基处有一个甲酯基，使其能与钙、镁离子形成一个亚稳态的胶束，因此是一种很好的钙皂分散剂，在皂基型产品中加入少量的MES即可大大提高产品的泡沫性能。几种表面活性剂与皂基复配的泡沫性能见表11表11水硬度/样品皂MES/皂AES/皂AOS/皂K/皂12150mg/kg240/242228/228230/230235/236243/243300mg/kg165/165214/216222/227196/196193/193450mg/kg20/0160/150146/70193/19330/0从表11可以看到：150ppm时泡沫：,皂＞K＞AOS＞AES＞MES，300ppm时泡沫：,AES12＞MES＞AOS＞K＞皂，300ppm时泡沫：AOS＞MES＞AES＞K＞皂，MES在中、高水硬度1212下，可以明显改善皂的泡沫性能。以皂类为主的个人洗涤用品，一般都起泡力差，泡沫量少，洗后皮肤干涩；MES具有优异的钙皂分散能力，在中、高水硬度下，可以明显改善皂基的泡沫性能，洗后皮肤清爽不紧绷，因此是一个理想的配制皂基型体用产品的原料。3.4推荐基础配方MES不仅能与AES、AESA、皂基等主表面活性剂复配用于个人产品中，也可与MAP、CAB、羧酸盐等辅助表面活性剂及各类调理剂复配使用。下表12为几个基础推荐配方，可根据需要添加适当的调理剂配制成所需浴液、洗手液及洗面奶等产品。表12基础推荐配方组成/配方配方1配方2配方3配方4MES（粉）2.03.03.04.0AES/AESA（折百）6.05.03.04.5AESAESAAESAESA6501/2.51.53.01.56501CMEA6501CMEACAB（30％）5.05.04.05.0MAP(30%)/3.06.0/色料、香精，防腐剂适量适量适量适量水余量余量余量余量3.5建议：A.由于MES属中泡表面活性剂，大量替代AES、AESA会使配方泡沫稍有影响，建议：配方MES的加量以控制在5％（折百）以内，透明产品加量2～3％，珠光产品3～4％；B.制备珠光产品时，MES对珠光有增效作用；建议：制备非透明包装的浴液、洗手液可优选制成珠光产品。C.MES产品形态一般为片状或粉体，适用于热配产品；在配方中使用时，可单独或与AES等一起在40℃～60℃加水先溶解，然后再加入其他表面活性剂。总结