脂肪酸甲酯磺酸盐(MES)在洗涤剂中的应用研究

随着石油资源的快速消耗、价格攀升和人们对环境保护意识的日益提高，利用可再生资源生产与环境相容的表面活性剂已成为洗涤剂行业发展的特征之一。脂肪酸甲酯磺酸盐(MES)是以天然椰子油、棕榈油等油脂为原料，经磺化、中和后得到的产品。MES以其优良的去污性、抗硬水性、钙皂分散性、生物降解性、起泡性、低刺激性和毒性而受到广泛的关注。本研究将MES应用在洗衣粉和洗洁精中．考察了其对洗涤剂去污力、泡沫高度及粘度的影响．为新型环保表面活性剂的开发提供依据。

1实验部分

1．1实验原料

脂肪酸甲酯磺酸盐(MES)、十二烷基苯磺酸钠(LAS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、α-烯基磺酸钠(AOS)、氯化钠、元明粉、水玻璃、纯碱、4A沸石、碳黑污布(JB-01)、蛋白污布(JB-02)、皮脂污布(JB-03)、人造油脂、标准粉。

1.2实验方法

    (1)洗衣粉配制：将MES、LAS、AES及AOS中的一种或多种物质混合元明粉、水玻璃、纯碱、4A沸石等原料．制备得到浆料，进行喷粉，最终得到含MES的洗衣粉。

(2)洗洁精配制：将MES、LAS．AES或AOS中的一种或多种溶解，配成活性物总含量一定的溶液，并用氯化钠调节粘度。

2测试办法

2．1原料去污力测试

    将各种原料用250ppm硬水配制得到原料浓度为l5％的溶液，根据GB／T l3174—2003的“去污洗涤试验方法”进行洗涤．测量洗涤前后各种污布的白度，根据以下公式计算去污值(R)：

    R(％)=F2-Fl

    式中．Fl为污布的洗前白度值(％)，F2为污布洗后白度值(％)

2．2洗衣粉去污力测试

按GB／T l3174—2003执行。

2．3洗洁精去污力测试(去油率法)

按GB 9985—2000附录8执行，以无MES配方作标准配方，根据以下公式计算去油率(c)：

    C=试样去油质量／标准配方去油质量

2．4洗洁精泡沫高度测试

按GB/F l3173．6执行。

2．5洗洁精粘度测试

    采用NDJ-79型旋转粘度计测定25℃样品的粘度。

3结果与讨论

3．1原料对去污力的影响

使用单一原料模拟洗衣粉去污试验，观察洗衣粉中常用各种原料的去污力，并与MES的去污力进行对比，结果如表l所示。由表l可见．MES对皮脂和蛋白的去污力优于其他常用的表面活性剂，MES对碳黑的去污力虽不如AES，但均优于其他常用表面活性剂。

3．2 MES含量对洗衣粉去污力的影响

由表l可见，MES具有优异的去污力，但由于其物理化学方面的性能指标以及生产工艺方面的原因，把MES作为洗衣粉的唯一活性剂目前还不可行，将MES与LAS的复配，制备得到一系列含MES的洗衣粉，讨论其比例对去污力的影响，结果如图l所示。从图l可知，当MES与LAS比例大于l：1(即MES含量大于50％)时．去污力相差不大；当MES与LAS比例小于l：1时，去污力较明显下降。

3．3水的硬度对去污力的影响

据国内外多份研究报告所述，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⁺形成一个亚稳胶束，Ca²⁺、Mg²⁺聚集在胶束的周围．使MES具有良好的抗硬水能力；且MES具有不对称结构，为亲水基位于分子末端的酯，具有较好的钙皂分散性。将含有MES的洗衣粉和不含MES的洗衣粉在硬度不同的水中进行去污力测试．观察水的硬度对去污力的影响．如图2所示。

    由图2可见，在硬度低的情况下，MES：LAS=1：1的洗衣粉对碳黑和对皮脂污布的去污能力稍大于只含LAS的洗衣粉，而在蛋白污布方面，则低于只含LAS的洗衣粉。但在硬度高的情况下．MES：LAS=1：1的洗衣粉表现出比在低硬度环境下更强的去污力．对各种污布的去污力远高于只含LAS的洗衣粉．而且其对碳黑和对皮脂污布的去污能力远高于低硬度下只含LAS的洗衣粉，对蛋白污布的去污力已接近低硬度下只含LAS的洗衣粉。因此，含有MES的洗衣粉尤其适用于像我国这样水质硬度高的环境中。

3．4原料对洗洁精泡沫高度的影响

洗洁精的泡沫高度及泡沫稳定性是评价洗洁精质量的指标之～，直接影响顾客对洗洁精的选择。本文采用一系列洗洁精常用表面活性剂，按GB／T l3173．6测量原料的泡沫高度，并与MES的泡沫高度相对比，结果如表2所不。

    从表2可见，MES的发泡能力大大低于LAS、AOS和AES，比K12略高．而且泡沫稳定性不高，5min内泡沫高度下降3lmm。

3．5 MES含量对洗洁精泡沫的影响

从表2分析，MES的发泡能力不强，泡沫稳定性较差，为了提高含MES洗洁精的发泡能力及泡沫稳定性，本研究将MES与洗洁精中常用的活性剂LAS复配使用，MES含量对洗洁精泡沫的影响如图3所示。

    从图3曲线可知，当MES和LAS复配后，洗洁精的泡沫高度和泡沫稳定性明显增强，泡沫高度随着LAS含量的增加而增加，当LAS到达一定比例时继续增加，泡沫高度反而减小。在MES和LAS比例恰当时，洗洁精的泡沫能力高于某～单独组分。

3．6 MES对洗洁精去污力的影响

洗洁精的去污力是洗洁精质量的最关键指标，其评价方法主要有两种，去油率法和泡沫位法。如前文所述，因为MES的泡沫能力不强，采用泡沫位法评价洗洁精的去污力不太适当，本研究采用去油率法对洗洁精的去污力进行评定，结果如图4所示。

    从图4可见，随着MES比例的增加，洗洁精的去油率提高，MES有较强的油污去除能力。综合考虑到洗洁精的泡沫性能以及去污力，MES的含量也不适宜过高，与LAS的比例以l：1为宜。

3．7氯化钠对粘度的影响

粘稠度是洗洁精商品外观质量的重要标志在适宜的活性物含量下，调整混料配方，提高产品粘稠度．以用量最小的原料成本取得尽可能好的商品外观与效益，通常使用氯化钠调节产品粘度。3．7．1氯化钠对原料粘度的影响氯化钠作为增稠剂时，除了可以调节粘度外．还作为一种电解质影响表面活性剂的溶解度。将原料配制成l5％的溶液，加入一定量的氯化钠，在25℃测其粘度，结果如表4所示。

从表4可得知，在使用单一原料的情况下，LAS随着NaC1用量的增加，粘度下降．粘度下降，溶解度也下降；AOS随着NaC1用量的增加，粘度下降；而AES随着NaC1用量的增加，溶解度明显下降。但MES则随着NaC1用量的增加，粘度增加．溶解度也没有受到明显的影响。

3．7．2氯化钠对二元复配体系粘度的影响

    在不同的体系下，NaC1的增稠作用也不同，图5为NaC1对不同二元体系粘度的影响。

从图5可见，当MES与LAS复配时，NaC1有明显的增稠效果，NaC1用量较小即达到较大粘度；MES与AES复配时．NaC1有一定的增稠效果，但在相同NaC1l浓度下，[：[SAES—LAS复配体系粘度低MES与AOS复配时，NaC1的增稠效果不明显。

3．7．3氯化钠对三元复配体系粘度的影响

    体系中存在的各种活性剂间存在相互作用．NaC1对其增稠效果也表现出不同．结果如表5所示。

由表5可见，MES—AES—LA5体系和MES．LAS—AOS体系在NaC1作用下，粘度明显增加，想比常用的AES．LAS—AOS体系NaC1的增粘作用更明显。

    综合NaC1对粘度的影响，召纯MES体系下以及含MES、L～体系下，NaC1有明显的增粘作用4结论

    (1)将MES应用于洗衣粉中洗衣粉的去污力明显增加．尤妻对于碳黑和皮脂污布；钙皂分黄能力强，抗硬水能力好，去污力要水硬度影响不大。

    (2)将MES应用于洗洁精中洗洁精的去油率和粘度明显提高但泡沫能力下降。