洗衣液泡沫控制的研究

赵建红，张世林

（广州市浪奇实业股份有限公司 研究所，广东 广州 510660）

泡沫是一种气体在液体中的分散体系，气体成为许多气泡被连续相的液体分隔开来[1]。气体是分散相，液体是分散介质。洗涤剂产生的泡沫既为我们的生活提供了便利（如利于洗涤），又有不利的一面（如造成污染、增加污水处理难度）。日常洗衣服所用的洗衣液若不添加消泡剂，在洗涤过程中会产生大量泡沫，造成漂洗困难，浪费水电或人力。因此，研究如何有效地控制洗衣液的泡沫非常有必要。

消泡剂有破泡和抑泡两种性能[2]。加入消泡剂后，其分子会杂乱无章地分布于液体表面，使表面活性剂分子不容易有序排列，终止泡沫的产生。常用的消泡剂主要有皂基消泡剂、有机硅类消泡剂、聚醚消泡剂三类。目前市场上销售的洗衣液一般并不添加消泡剂或者只添加一种消泡剂，其泡沫控制效果较差。为此，本文将主要讨论三类消泡剂单独使用、复配使用以及配方结构对洗衣液泡沫控制中的作用，力求改善洗衣液的泡沫控制效果。

1.实验部分

1.1 实验材料、设备

罗氏泡沫仪，上海银泽仪器设备有限公司；洗衣机，海尔公司；配制洗衣液用原材料，国内外相应供应商。

1.2 实验方法

1.2.1 洗衣液的配制

除2.1和2.3中所述洗衣液，消泡剂测试所用的洗衣液基液均相同。洗衣液配料的顺序为:去离子水、表面活性剂、助剂、消泡剂、香精、防腐剂、色素。配样时间、温度、陈化时间均按洗衣液配制工艺的要求加以控制。

1.2.2 泡沫测试方法

按照国家标准GB/T 13173.6-1991《洗涤剂发泡力的测定（Ross-Miles法）》进行操作。

1.2.3 洗衣机洗涤测试

将一套干净的工服放入洗衣机中，调节洗涤时间为35min，水位设定为中位，倒入40.0g洗衣液，开动洗衣机洗涤。第一次洗涤刚停止时，即排水前，拍照；第一次漂洗刚停止时，即排水前，拍照。洗涤用水为自来水，水温控制在20～30℃。

2.结果与讨论

2.1 表面活性剂及洗衣液的泡沫情况

洗衣液的主要成分是表面活性剂，其泡沫也主要是由表面活性剂所引起的。了解表面活性剂的泡沫情况，是研究和探讨洗衣液泡沫控制的基础。为此，先将AES、直链烷基苯磺酸钠、MES等几种洗衣液常用的表面活性剂配成20%的溶液，再用罗氏泡沫仪分别测试其泡沫，结果见表1。

表1 常见表面活性剂的泡沫表现

表1的泡沫测试结果表明，阴离子表面活性剂起始（0min）泡沫均很高，发泡能力均极好；除直链烷基苯磺酸钠稍低（152mm）外，其他皆在200mm附近，且5min后泡沫变化不明显。也就是说，阴离子表面活性剂均无明显的消泡能力。非离子表面活性剂的泡沫量较阴离子低，但除TO-8外，其0min泡沫和5min泡沫几乎一致。这显示，和阴离子表面活性剂一样，非离子表面活性剂也均无明显的消泡能力。

用以上常用表面活性剂复配自制了两种洗衣液，并与在市场上随机采购的6款主流品牌的洗衣液进行对比。罗氏泡沫测试结果如表2所示。

表2 主流洗衣液品牌的泡沫情况

两款自制洗衣液均为单纯表面活性剂复配，且不添加消泡剂，其中自配洗衣液1以阴离子为主，自配洗衣液2以非离子为主。从表2可看出，这两种自制洗衣液的发泡力都很好，但都无消泡能力，即泡沫控制效果差。市售的主流洗衣液产品，其0min泡沫绝大部分在150mm以上。除品牌D、E外，其他品牌洗衣液的5min泡沫几乎无变化，即它们几乎没有消泡能力。可见，目前市场上销售的大部分洗衣液产品和不添加消泡剂、单纯表面活性剂复配的自配洗衣液泡沫控制均较差。

2.2 消泡剂对洗衣液泡沫控制情况

2.2.1 皂基消泡剂对洗衣液泡沫的控制效果

皂类消泡剂主要是利用洗涤过程中形成不溶于水的钙皂来起到消泡、抑泡作用。其特点是原料易得，环保性能高，生产成本低[3]。在自制的洗衣液基液中分别加入不同种类的皂，研究其对洗衣液泡沫的影响，结果见表3。

表3 添加不同皂基对洗衣液泡沫的影响

从表3可以看出，除不饱和皂基外，加入其他皂基后，0min泡沫明显较无皂基洗衣液低。除不饱和皂基外，其他皂基对洗衣液有一定的抑泡作用，特别是混合皂基的消泡作用尤为明显，能将泡沫控制在150mm以下，且5min后泡沫明显较0min低。也就是说，除不饱和皂基外的其他皂基对洗衣液都有一定的消泡作用，其中混合碳皂基对洗衣液抑泡、消泡作用尤为明显。

2.2.2 有机硅消泡剂对洗衣液的泡沫控制情况

有机硅消泡剂中的消泡单元是包含固体二氧化硅的微粒和聚二甲基（硅）氧烷微粒。其主要特点是表面张力小，表面活性强，消泡速度快，用量少，成本低。二氧化硅微粒在强碱和高温环境中会很快溶解，生成硅酸盐如硅酸钠，而二氧化硅正是刺破泡沫的“针尖”[4]。不同厂家生产的有机硅消泡剂对洗衣液泡沫的影响见表4。

表4 不同有机硅消泡剂对洗衣液泡沫的影响

由表4可见，不同厂家的有机硅在消泡能力方面的表现有所不同。除有机硅消泡剂B外，添加其他3种含有机硅消泡剂的洗衣液5min后泡沫较无消泡剂的洗衣液均大幅度降低。可见，除有机硅消泡剂B之外的有机硅消泡剂都有显著的消泡能力，特别是有机硅消泡剂A，5min后能将泡沫由205mm消减至35mm。但从结果中也可以看出，洗衣液中添加了有机硅消泡剂后，其0min泡沫与未添加消泡剂的洗衣液几乎一致。由此可见，这几种有机硅消泡剂均无明显的抑泡作用。

2.2.3 聚醚消泡剂对洗衣液的泡沫控制情况

有些聚醚类消泡剂其本身也是表面活性剂，在控制泡沫的同时也能起到一定的清洗作用。不同聚醚消泡剂对洗衣液泡沫的影响见表5。

表5 聚醚消泡剂对洗衣液泡沫的影响

根据表5的数据，添加单一聚醚消泡剂时，洗衣液0min泡沫和5min泡沫变化并不特别明显。这表明，将其添加在洗衣液中并无明显的抑泡、消泡作用，单独使用时对泡沫控制效果并不显著。

2.2.4 复配消泡剂对洗衣液的泡沫控制情况

将“混合碳皂基消泡剂＋有机硅消泡剂A”、“混合碳皂基消泡剂＋聚醚消泡剂C”、“聚醚消泡剂C＋有机硅消泡剂A”、“混合碳皂基消泡剂＋有机硅消泡剂A＋聚醚消泡剂C”四种复配组合分别添加至自制的洗衣液基液中，然后考察其对洗衣液的泡沫控制效果，结果见表6。

表6 复配消泡剂对洗衣液泡沫的影响

表6结果表明，消泡剂复配之后，对洗衣液泡沫的控制效果优于单一消泡剂，特别是三种消泡剂复配后泡沫控制效更佳。其中，添加“混合碳皂基消泡剂＋有机硅消泡剂A”的复配组合后，洗衣液0min泡沫与单独添加混合碳皂基时的情形几乎一致，而5min泡沫则与单加有机硅消泡剂A时几乎一致，表明这种组合结合了二者各自的优点，不仅发泡量要低，而且具有显著的抑泡、消泡作用；添加“聚醚消泡剂C＋混合碳皂基消泡剂”的复配组合后，0min泡沫和5min泡沫均低于单独加入混合碳皂基消泡剂时的情形，抑泡、消泡效果更显著，特别是其抑泡效果比“混合碳皂基消泡剂＋有机硅消泡剂A”复配组合效果更好；添加三种消泡剂复配组合的洗衣液，其0min泡沫和5min泡沫均较添加其他复配组合的消泡剂低，因而对于洗衣液中的泡沫控制效果最好。

2.3 配方结构对洗衣液的泡沫控制情况

在实际的洗衣液配方中，配方结构的变化也会对泡沫产生较大影响。例如，配方中直链烷基苯磺酸钠和非离子表面活性剂的含量会对洗衣液的泡沫产生显著影响。为此，实验中以添加了三种消泡剂复配的洗衣液为测试对象，考察调整直链烷基苯磺酸钠与非离子表面活性剂的含量对泡沫的影响，其中表面活性剂总含量为21%。实验所用的测试配方见表7，测试结果列入表8。

根据表8的测试结果，添加的表面活性剂中直链烷基苯磺酸钠和非离子的比例越大，洗衣液0min泡沫和5min泡沫越低，即泡沫越容易控制。其中，直链烷基苯磺酸钠和非离子添加比例均较大的4#配方洗衣液的泡沫控制效果也最好。

2.4 消泡剂的稳定性以及洗衣液的洗涤效果

有机硅的结构有其特殊性，因而在高温、强碱[4]下并不稳定。为此，我们选用表8中的4#配方作为测试配方，考察其稳定性。在常温存储一年后，分别测定罗氏泡沫以及用洗衣机测试洗涤效果，测试结果分别见表9和图1。图1中，从左到右依次为第一次洗涤停止时泡沫、第一次漂洗停止时泡沫；从上到下分别为4#配方洗衣液常温存储一年后、新样品的洗涤情况。

由表9结果可见，洗衣液储存一年后，0min泡沫几乎与新样品一致，5min泡沫比新样品稍有升高，但仍有显著的消泡能力。这表明，将三种消泡剂的复配组合（有机硅消泡剂A＋混合碳皂基＋聚醚消泡剂C）添加至4#配方，洗衣液的储存稳定性较好。

图1的结果表明，添加三种复配消泡剂的4#配方洗衣液，在储存前后泡沫控制都极好。经过洗衣机实际洗涤测试，漂洗后几乎无泡沫残留，漂洗效果极佳。新样品与储存一年后的样品漂洗效果几乎一致，显示其储存稳定性很好。

3.结论

1）单纯常用的洗衣液表面活性剂泡沫量高，且其本身无消泡能力。

2）不添加消泡剂的洗衣液无消泡能力。

3）皂基消泡剂有较好的抑泡能力，但消泡能力一般；而有机硅消泡剂有较好的消泡能力，但抑泡能力却一般；聚醚消泡剂对泡沫无明显的控制能力。

图1 三种消泡剂复配的洗衣液储存前后泡沫控制效果比较

表9 4#配方消泡作用的稳定性

4）皂基消泡剂、有机硅消泡剂、聚醚消泡剂两两组合复配使用，对泡沫的控制效果较单一使用时要好；三种消泡剂复配使用时，泡沫控制效果最佳。

5）直链十二烷基苯磺酸钠和非离子的含量越高，泡沫越容易控制。

[1]赵国玺,朱步瑶.表面活性剂作用原理[M].北京:中国轻工业出版社,2003.1:535-551.

[2]张济邦.纺织印染用消泡剂(一)[J].印染,1997,23(10):32-34.

[3]李春静,卢义和,宫素芝.消泡剂的发展概述[J].四川化工，2005,8(6):20-23.

[4]葛成灿,王源升,余红伟,等.泡沫及消泡剂的研究进展[J].材料开发与应用,2010,12:81-85.