技术分享 | 实用洗涤剂的配方的实验室研究筛选方法
技术分享 | 实用洗涤剂的配方的实验室研究筛选方法
洗涤剂是个混合体系,每个组分间不是机械的组合,而是存在着复杂的物理化学作用。如果复配得当,则产生协同作用,将有利于提高洗涤力和抗硬水力,或是在大大降低成本的前提下具有同样的洗涤力。但是如果搭配不当,各个组分的作用可能互相抵消,达不到复配目的,或是造成浪费。洗涤剂配方的基本要求(1) 配方必须符合各国家和地区的即时的法规和标准。(2) 配方要符合洗涤对象的要求。(3) 配方要考虑到使用地区与使用条件。例如水的硬度与配方中螯合剂的用量;地区温度对于产品物态的稳定性的要求;活性组分的含量与使用对象的清洗频率的关系等。(4) 配方要考虑到原料来源的稳定性。在选择原料上,有国产的最好不用进口的;有便宜的不用昂贵的;有易得的不用稀有的。(5) 配方应该考虑到运输的便利性与可能性。相对来说,固体便于运输,而液体便于配制, 节省能源。(6) 复配的产品在变换地区、温度变化及不同运输条件下均应该具有稳定性,并符合有关法规。 洗涤剂配方的研究方法洗涤剂复配的纯理论研究常常涉及构成洗涤剂组分单质的表面性能,如临界胶束浓度、表面张力、对固体表面的吸附行为、润湿性能、对特定油类的增溶性能、表面活性剂的Krafft点或浊点、对Ca2+、Mg2+的敏感性、相行为以及构成组分的单质间的互相影响等。这些研究结果对配方有一定的指导意义,但是由于洗涤对象的复杂性和基质与污渍间相互作用的复杂性,纯理论的研究结果往往不能直接应用于实际配方,即使应用也需要进行大量筛选配方的工作。另一种研究复配的方法属于实际的方法,筛选配方研究方法。即确定一个或几个影响所研究性能的主要因素,在固定其他因素的前提下变换一个或几个因素的研究方法。这种实际的研究方法可以直接应用于复配。筛选配方研究法理论上的研究对于揭示单一组分和多组分复配规律尽管有着深层的意义,但是由于具体对象的复杂性,一般在开发洗涤剂配方中多用筛选配方法。(1)线性研究法线性研究法的应用非常普遍。它主要用于单因素实验中。首先根据基本原理、文献资料及经验构思出所需的主要成分,而后固定其他组分的量,变换某一种组分的量来考察这个组分对于配方性能(如去污力、泡沫、流变性、成本等)的影响,最后以最佳配方组合。横坐标为该组分的浓度,纵坐标为性能。(2)直观立体图和平面图研究法直观立体图法和平面图法可应用于双因素实验中。双因素实验就是使配方中的两个组分任意变化,测定随此两组分变化所导致的性能变化。平面图法是将两种组分的浓度作为两个坐标,在平面坐标内画岀性能曲线,最后得到最佳性能区。 立体图法是以两个变量组分分别作为x轴与y轴,z轴表示某种性能函数,这样可以得到一直观的立体图 (3)正交设计法和模糊变换正交设计法正交设计方法是一种用最少的实验次数来得到最佳实验效果的方法,是在配方设计或有机合成优选条件中常用的方法。 常用的是三因素、四水平实验,按正交设计相应的表只需做9次实验,求出最大级差,画出趋势图,即可得到最大影响因素,进而得到最佳条件,以及有关因素对于实验影响的显著性。需注意的是所取因素的概括性和因素水平设计区间的合理性。如有必要可对优选的因素或水平缩小或扩大,进一步进行正交设计实验。具体应用请参考正交设计和模糊变换有关书籍。比如按正交实验测定了以皂荚素为主要原料的液体餐具洗涤剂的去污力、刺激性、黏度、泡沫 及成本5个指标。模糊线性加权变换是将产品5个指标的评判结果用于形成模糊变换关系矩阵R (每一个指标的评判结果对应于矩阵R的一行),同时根据指标的重要性赋以一定的权重。比如对餐具洗涤剂产品,认为去污力和成本是最重要的,因此分别赋权重0.3;至于刺激性,由于表面活性剂溶液对皮肤都具有一定的刺激性,但除了对专门从事洗涤的人员(可采用戴橡皮手套等措施加以保护)外,一般使用的时间不长,设赋权重0. 1;黏度和泡沫,分别赋权重0. 15。这些权重还应满足归一化要求,即 0. 3X2 + 0. 1 + 0. 15X2 = 1。 并用以组成论域U上的一个模糊向量A=(0. 3,0. 3,0. 1,0. 15,0. 15),将此向量通过模糊矩阵 R线性变换。对各指标(y)的实验结果采用公式:ri = ( yi — ymin ) / (ymax — ymin )或ri=( ymax — yi ) / (ymax — ymin )进行评分,最后得到成本低、去污力强,其他主要性能均达到或超过液体餐具洗涤剂标准的配方。
2024-08-26 16:40:18
技术分享 | 餐具洗涤剂的黏度稳定性影响因素研究
技术分享 | 餐具洗涤剂的黏度稳定性影响因素研究
以LAS、AES和增稠剂为原料制备餐具洗涤剂,考察了NaCl含量、常用的有机增稠剂及羟乙基纤维素对不同温度下洗涤剂黏度的影响。 结果表明,NaCl含量越高,洗涤剂黏度受温度影响越明显;用6501、氧化胺及甜菜碱类有机增稠剂复配无机盐NaCl来增稠,洗涤剂的黏度对温度的敏感性均很高;用羟乙基纤维素来增稠的餐具洗涤剂,具有良好的黏度稳定性。 餐具洗涤剂作为家庭厨房必备的清洁用品,经过数十年的更新迭代,在去污、祛味、除菌、护肤等方面已经有了长足发展。 随着产品功能性的丰富,消费者对产品的要求也越来越高,尤其是近几年透明洗涤剂市场占比在逐步提升,消费者在购买时往往也看重外观、黏度等感官指标。 国家标准GB/T  9985—2000《手洗餐具用洗涤剂》中虽未对餐具洗涤剂的黏度指标做出强制要求,但是在产品设计开发过程中黏度高低有举足轻重的地位,适宜的黏稠度可以提升消费者使用的便利性,满足产品的外观要求;黏度过低会令消费者产生品质不好的错觉;黏度过高则不易倾倒,给消费者很不好的使用体验。 由于受成本、原料等限制,目前餐具洗涤剂的配方仍以阴离子表面活性剂为主,复配有机增稠剂和无机盐NaCl来提高洗涤剂的黏度。 此类产品在常温时黏度适中,但是随着温度的变化黏度也往往变化较大,低温时的黏度一般为高温时的十几倍以上,这一点通过对市场上部分具有较高知名度品牌的市售产品进行分析可得到证实. 同一餐具洗涤剂配方体系在一定的无机盐添加量范围内(0~0.75%),NaCl含量越高,体系黏度越大。 在表面活性剂溶液中添加无机盐,可使溶液的CMC下降,胶束缔合数增加,溶液黏度得到提高。但随着温度的升高,CMC也上升,胶束的数量和稳定性减小,所以溶液黏度大幅度下降; 体系中的NaCl含量越高,胶束的变化数量就越多,洗涤剂黏度对温度也就越敏感。如果要设计黏度稳定型餐具洗涤剂,需要尽量控制无机盐的用量。 常用的有机增稠剂复配NaCl增稠的餐具洗涤剂,黏度稳定性之间有细微的差异,其中6501体系的黏度稳定性优于其他体系,但整体黏度仍随温度的降低而大幅度上升,低温时黏度为高温时的二十多倍。 CAO、CAB等两性表面活性剂自身具有亲水和疏水两性基团,能够与各种表面活性剂很好配伍并显示协同效应,形成的混合胶束体积较大,能够对体系产生剪切力,从而在液体洗涤剂内形成较高的黏度。 用传统的有机增稠剂复配无机盐配制成的餐具洗涤剂,黏度对温度的敏感性都很高,要设计黏度稳定型洗涤剂,需要找到一种不受温度影响的实用型增稠剂。 羟乙基纤维素属于非离子型增稠剂,主要靠水合作用和分子之间的缠绕来增稠。羟乙基纤维素的高分子链在水中易与水形成氢键,氢键使其有很高的水合作用及其分子间的缠绕,提高了聚合物本身的流体体积,减少了颗粒自由活动的空间,从而提高了体系黏度。 相比以胶束数量和大小来增稠的传统洗涤剂配方,羟乙基纤维素在水合作用和分子缠绕的双重作用下,体系的黏度较稳定,不易受温度变化的影响。 结论 同一餐具洗涤剂配方体系在一定的NaCl添加量范围内(0~0.75%),NaCl含量越高,其体系黏度越大,洗涤剂黏度受温度影响越明显。 常用的6501、氧化胺及甜菜碱类有机增稠剂复配无机盐NaCl来增稠,洗涤剂的黏度对温度敏感性较高; 用羟乙基纤维素来增稠,餐具洗涤剂具有良好的黏度稳定性,保证了产品在合理使用的温度范围内黏度相对稳定。
2024-08-26 16:34:42
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