脂肪酸甲酯乙氧基化物FMEE及其磺酸盐FMES在羽绒清洗中的应用

王成信

(上海喜赫精细化工有限公司，上海 201620)

羽绒纤维是一种天然角蛋白纤维，具有中空蓬松的结构、良好的吸湿性，轻盈且保暖性能优异。羽绒作为一种天然产品在提倡绿色消费、回归自然的流行趋势下，具有其它产品不可替代的优势。在羽绒制品加工过程中，羽绒洁净程度对成品质量影响较大，未洗净的羽毛羽绒作为填充物生产的羽绒服、羽绒被极易发生变质、发臭、滋生细菌的现象，会引发哮喘、过敏等疾病，对消费者的健康存在较大的危害风险。目前国内羽毛加工厂家主要采用水洗的方法处理羽绒。

为了彻底去除羽毛上的污垢和油脂，在洗涤过程中会加入适当清洗剂，既可取得良好的洗涤效果，也能减少羽毛的损耗，羽毛的清洗一般是在pH值近中性，50℃的水温条件下洗涤，洗涤条件相对温和，这就需要羽毛清洗剂要有较强的低温净洗能力。PO嵌段脂肪酸甲酯乙氧基化物(FMEE)的低温乳化与分散作用强，具有优异的控泡性能，可以增强羽毛之间的摩擦力，有利于去除顽固污垢，提高羽毛的清洁度与脱脂率[1]。FMEE磺酸盐(FMES)分散力优异并具有显著的防止污垢二次沉积效果，可以减少因污垢沉积引起的发灰现象，提高羽毛洗涤后的白度[2]。将FMEE和FMES作为羽毛清洗剂的净洗成分，复配阴离子型渗透剂伯烷基磺酸钠(PAS)，金属离子去除剂无磷乙二胺二邻苯基乙酸钠(EDDHA-Na)以及乳化型抗静电剂蓖麻油聚醚(EL-40)，通过正交实验确定五种原料的最佳配比。

1 实验

1.1 主要试剂与仪器

试剂与材料：PO嵌段FMEE，FMES，无磷乙二胺二邻苯基乙酸钠(EDDHA-Na)，伯烷基磺酸钠(PAS)，均为工业级，上海喜赫精细化工有限公司；蓖麻油聚醚EL-40，工业级，上海清奈实业有限公司；乙醚，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；鸭毛，安徽三达羽绒有限公司。

仪器：XPR精密电子天平，梅特勒-托利多；高温小样染色机，常州第一纺织设备有限公司；索氏油脂抽提器、电热恒温水浴锅，北京亚欧德鹏科技有限公司。

1.2 测试方法

1.2.1 残脂率

参照GB/T 14272—2011方法测试，由于羽毛表面的油脂具有不均匀的特点，为了减少误差，取样量做了增加，羽毛的取样增加为8 g。

1.2.2 浊度与耗氧量

参照GB/T 14272—2011方法测试。

1.2.3 白度

将洗净羽毛压成2 cm厚圆饼，按照标准GB/T 17644—2008在白度仪测量羽毛清洗前后的白度。

1.2.4 羽毛清洗工艺

将10 g羽毛、一定量的清洗剂和300 g水放入染色机，50 ℃清洗20 min，常温水洗三次，每次水洗3 min，脱水晾干。

2 结果与讨论

2.1 正交试验因素水平的确定

PO嵌段FMEE分子链结构中同时具有亲水性的环氧乙烷和亲油性的环氧丙烷结构，对动物油脂层乳化力强，在蛋白质纤维表面的吸附力较弱，易于漂洗并减少在纤维表面的残留。FMES具有优异的分散性，对羽毛有良好的防止污垢二次沉积效果[3]。PAS渗透性优异，能帮助工作液渗透入纤维和污垢的结合处，将织物表面的硬质污垢层浸润和膨胀，加速了物理吸附污垢的剥离与释放，有助于对蛋白污垢特别是牢固的变性蛋白质的去除[4]。EDDHA-Na对钙镁铁离子螯合能力强、速度快，可以快速地螯合工作液中的金属离子，减少不溶性金属皂在羽绒表面的沉积[5]。EL-40具有良好的抗静电和润滑作用，可以减少羽毛的破碎损伤，提高羽毛的蓬松度，有效的保护羽毛外表结构延长使用寿命[6]。以PO嵌段 FMEE、FMES、EDDHA-Na、PAS、EL-40为因素，确定了正交试验因素水平如表1，测试方法按照 1.2.4，清洗剂各组分用量以对织物重表示，试验测试结果与极差分析见表2、表3。

表1 正交试验因素水平表Tab. 1 Design of orthogonal test

表2 正交实验结果Tab. 2 Results of orthogonal test

表3 正交试验极差分析Tab. 3 Range analysis of orthogonal test

2.2 各因素对残脂率的影响

由表3可知，对残脂率的影响因素排序为PO嵌段FMEE>FMES>PAS>EL-40>EDDHA-Na。PO嵌段FMEE为十八碳长碳链结构，与禽类动物油脂有相似的碳烃结构[7]，根据相似相溶原理，FMEE对羽绒表面油污有优异的增溶作用，在中温条件下即可清洗有机污垢，因此具有优异的除油乳化性能的FMEE对羽毛表面污垢清洗影响最大。FMES是性能优异的阴离子型净洗剂，可以使污垢和纤维带相同负电荷并产生相互排斥力，对污垢有剥离作用，并能起到分散悬浮污垢的作用[8]。PAS渗透力出众，能协助清洗工作液沿污垢边缘进入污垢与硬表面的结合处，降低污垢在硬表面的附着力，对各种污垢有剥离作用。EL-40对动物油有一定的乳化作用，同时也有很好的润滑与抗静电作用，能防止羽绒在清洗过程中相互缠结，使羽绒清洗后手感柔软，蓬松度高。EDDHA-Na的螯合与分散性能优异，可以与钙镁铁等金属离子形成稳定的六元环状结构络合物，减少污垢以钙镁离子为中心相互吸附的倾向，防止产生钙镁离子沉积导致的黄变，对油脂的清洗影响因素较小。

参考表2中清洁效果最好的16号以及各因素的影响排序，得到最优化的用量为PO嵌段FMEE用量0.4 g·L-1，FMES用量0.4 g·L-1，无磷乙二胺二邻苯基乙酸钠用量0.1 g·L-1，伯烷基磺酸钠用量0.3 g·L-1，蓖麻油聚氧乙烯醚EL-40用量 0.2 g·L-1。根据上述用量，将PO嵌段FMEE、喜赫FMES、无磷乙二胺二邻苯基乙酸钠EDDHA-Na、伯烷基磺酸钠PAS、蓖麻油聚氧乙烯醚EL-40五种原料按照4∶4∶1∶3∶2复配制得羽绒清洗剂。

2.3 应用案例

按照五种原料的最佳配比得到的羽绒清洗剂配方为：PO嵌段FMEE 8%、FMES 8%、EDDHA-Na 2%、PAS 6%、EL-40 4%、纯净水72%。将绒毛清洗剂在工厂上机试验，洗涤设备为水洗机，将除灰提绒后的羽绒共计100 kg放入水洗机，加入羽绒清洗剂1.5 kg，加入2.5 t热水，锅炉蒸汽加热，保持水温50 ℃，清洗时间30 min，排液后室温水漂洗10次，总共漂洗时间50 min，清洗后湿羽绒经管道落入离心机，离心脱水，脱水时间12 min，脱水后进入烘干装置蒸汽烘干10 min，同时进行消毒、灭菌与除臭。取处理后的羽绒测试，残脂率0.83%，浊度750 mm，耗氧量2.5 mg/100 g，将羽绒压缩成2 cm厚圆饼，测量白度，白度为56.3%，各项指标均符合生产要求，白度比现用的清洗剂高，清洗效果见表4。

表4 清洗试验结果Tab. 4 The results of washing test

3 结论

(1) PO嵌段FMEE和FMES对羽绒清洗效果影响较大，其次是渗透剂PAS和乳化抗静电剂EL-40，螯合剂EDDHA-Na对羽绒清洗效果影响较小。

(2) 通过正交实验确定羽绒清洗剂配方为：PO嵌段FMEE 8%、FMES 8%、EDDHA-Na 2%、PAS 6%、EL-40 4%、纯净水72%。将该配方应用于羽绒清洗生产工艺，残脂率、浊度、耗氧量、白度等指标均优于现用清洗剂。