技术分享 | 实用洗涤剂的配方的实验室研究筛选方法

2024-06-12 00:00:00

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。

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