华南师范大学实验报告
洗涤剂的配制与表征
一、洗涤剂的组成
洗涤剂的主要成分为表面活性剂。通常在水为溶剂的系统中，表面活性剂可被吸附在该系统的界面上，使界面的表面张力或表面自由能明显降低。表面活性剂的分子结构具有不对称性，是由具有亲水性的极性基团和具有憎水性的非极性基团所组成的有机化合物。其中它的非极性基团又称为亲油基团，一般为8~18个碳的直链烃或环烃。 表面活性剂一般按照其化学结构来进行分类。即当表面活性剂溶于水时，能电离出离子的归为离子型表面活性剂，而在水中不能电离的则归为非离子型表面活性剂。离子型表面活性剂还按其生成的活性基团为阳离子或阴离子再进行分类。
表1. 表面活性剂分类 |
一级分类 | 二级分类 | 举例 |
离子型表面活性剂 | 两性表面活性剂 | RN+H2CH2COO- |
阴离子型表面活性剂 | RSO4-Na+ |
阳离子型表面活性剂 | RN+(CH3)加热膜2OH |
非离子型表面活性剂 | 小极性头 | RN(CH3)2 ↓ O |
大极性头 | R(OC2H4)nOH |
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辅助成分
洗涤剂中除了其主要成分表面活性剂，还含有助洗剂。目前, 全球的三大助洗剂是三聚磷酸钠( STPP) 、4A 沸石和D-层状硅酸钠[ 1] ( SKS-6)，有的洗涤剂中还含有抗再沉积剂、荧光增白剂、香料和酶等。助洗剂的主要性能包括有( 1) 能降低洗涤用水中的Ca2+ 、Mg2+ 浓度, 软化水硬度; ( 2) 具备酸碱缓冲能力; ( 3) 能提高污垢分散力和抗再沉积性; ( 4) 能增加漂白剂、加工助剂、载荷液体量的稳定性。（5）抗腐蚀性。 污垢一般由油脂和灰尘等物质组成，去污过程可看做是带有污垢（D）的固体（s），浸入水（w）中，在洗涤剂的作用下，降低污垢与固体表面的粘附功Wa，从而使污垢脱落达到去污目的。用如下式子表示：
Wa = γ修鞋技术s-D — γs-w — γD-w
Wa的绝对值越小，污垢与固体表面结合越若，污染物越容易去除。因为粘附功相当于在等温等压下污垢粘附在固体表面这一过程的吉布斯自由能的变化值，若是自发粘附，则有Wa < 0，其绝对值越大，说明粘附趋势越强烈，黏的越牢。
当水中加入洗涤剂后，洗涤剂的憎水基团吸附在污物和固体表面，从而降低了γD-w和γs-w，使得Wa的绝对值变小。然后用机械搅拌等方法使污物从固体表面脱落，洗涤剂分子在污物周围形成吸附膜而悬浮于溶液中，洗涤剂分子同时也在洁净的固体表面形成吸附膜而防止污物重新在固体表面上沉积。
三、洗涤剂的配制原则
配制洗涤剂时，纪要保证所配制产品的性能，同时也要考虑生产成本和制备工艺。洗涤剂的成本主要由所使用原料的价格来决定，而性能则由配方所使用原料的性质及不同组分之间的配合。除了价格因素外，配方原料的选择需综合考虑以下原则：
（1）从洗涤的角度来看，配制的洗涤剂要具有洗涤、润湿、增溶、起泡和消泡、乳化等作用，以满足去除污垢的作用。并且能在洁净固体表面形成保护膜防止污物重新沉积。
（2）为使所配制的洗涤剂发挥作用，需要添加一些具有特定性质的组分，来调节洗涤剂的酸碱度以及来杂质杂志元素的影响。
（3）为了使所配制的洗涤剂具有好的应用性能，有时还需要通过在洗涤剂中加入特别组分，如使其具有漂白、消毒灯作用；
（4）从环保的角度出发，要求所使用的药品具有较好的生物易降解性能。
四、多用洗洁精的配制
多用洗洁精配方
表2.多用洗洁精配方（100g） |
药品名称 | 用量/g | 药品名称 | 用量/g |
十二烷基 笨磺酸钠 | 10 | 椰子油酸 | 3 |
粗盐 | 2 | 柠檬酸 | 1 |
三聚磷酸钠 | 4 | 氢氧化钠 | 1 |
脂肪酸 聚氧乙烯醚 | 9 | 水 | 70 |
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配制过程及现象描述
表3.配制过程及现象描述 |
步骤 | 加入的药品名称或具体操作 | 现象描述 |
1 | 水 | 取70g水于小烧杯中。 |
2 | 十二烷基 笨磺酸钠 | 十二烷基苯磺酸钠为白粉末状固体，加入到水中，白粉末不能完全溶解。 |
3 | 粗盐 | 粗盐为灰白颗粒状晶体，搅拌后灰白晶体溶解，仍有白粉末沉淀。 |
遥控飞机制作4 | 三聚磷酸钠 | 三聚磷酸钠为白粉末，经搅拌后白泡沫增多，形成灰白浊液。 |
5 | 脂肪酸 聚氧乙烯醚 | 脂肪酸聚氧乙烯醚为白透明粘性物质，加入到烧杯后部分溶解，搅拌，有香气逸出。 |
6 | 椰子油酸 | 椰子油酸为浅红膏状物，有油腻感，加入到烧杯中，难溶，搅拌有香气逸出。 |
7 | 柠檬酸 | 柠檬酸为白固体，加入到烧杯后经搅拌可见白泡沫增多。 |
8 | 氢氧化钠 | 氢氧化钠为白粉末状固体，加入到烧杯后搅拌成乳白浊液。 |
9 | 加热 | 固体大部分溶解，但仍有固体物质难溶，搅拌得乳白浊液。 |
10 | 静置 | 新制洗涤液分层，上层为白泡沫，下层为灰白浊液。 |
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五、洗涤剂洗涤效果的表征与评价
新制洗涤剂外部表征描述
静置后的新制洗涤剂分层，上层为白泡沫，下层为灰白浊液，有香气。泡沫柔软细滑，而浊液略感粗糙。喷砂工艺
新制洗涤剂洗涤效果评价
（1）取一块干净白布，用数显白度仪测其白度为%。
（2）将白布弄脏，使其粘附大量黑污垢。烘干后，测其白度为%。
（3）用新制成的洗涤剂清洗白布，烘干。从外观上看，与弄脏前无异。测其白度为%。
洗涤效果评价：根据配方做出来的洗涤剂具有一定的洗涤效果，可有效除去粘附在白布上面的灰尘、泥土等黑污垢。但是洗涤后的白布的白度比原始白度略小，说明白布上还有一些污垢并未完全去除。该洗涤剂的去污性能有待进一步提高。
六、洗涤剂各配料的作用讨论
十二烷基苯磺酸钠
十二烷基苯磺酸钠为阴离子型表面活性剂，具有优良的乳化性能，，对水硬度较敏感，不易氧化，起泡力强，去污力高，易与各种助剂复配。而且对颗粒污垢，蛋白污垢和油性污垢有显着的去污效果，对天然纤维上颗粒污垢的洗涤作用尤佳，去污力随洗涤温度的升高而增强，对蛋白污垢的作用高于，且泡沫丰富。在洗涤剂中使用的烷基苯磺酸钠有结构(ABS)和直链结构(LAS)两种，支链结构生物降解性小，会对环境造成污染，而直链结构易生物降解，生物降解性可大于90%，对环境污染程度小。因其生产成本低、性能好，因而用途广泛，是家用洗涤剂用量最大的合成表面活性剂。
粗盐
氯化钠具有皂析、护、增稠、杀菌等多种功效，广泛应用于洗涤用品行业。首先，在洗涤剂中假如少量氯化钠，可减少洗涤对织物染料的损伤，减少衣物的泽变化。另外，氯化钠是一种常用的增稠剂，也是最廉价的一种。氯化钠对液体洗涤剂的增稠作用是通过与表面活性剂的协同效应来实验的，氯化钠的存在使胶束的缔合数增加，使球形胶束向棒形胶束转化，从而使粘度增大。氯化钠还具有消炎、杀毒、止痒、杀菌灯功效，对大肠杆菌、金黄葡萄球均有一定的抑制作用。本次实验使用了粗盐以节约实验成本。
三聚磷酸钠
三聚磷酸钠在洗涤剂中作为辅助剂, 它对金属离子的整合作用强，有效降低水的硬度，大大节约洗涤剂的用量。而且具有很强的分散能力和乳化能力， 与表面活性剂有较强的协同效应, 对溶液的p H 值有很强的缓冲作用, 在漂洗过程中具有强的防止再吸附作用等诸多优点。
脂肪酸聚氧乙烯醚
脂肪酸聚氧乙烯醚是一种新型非离子表面活性剂，是以脂肪酸甲酯为原料，经相应催化剂作用下，直接与环氧乙烷(EO)发生加成反应制得，与传统的脂肪醇乙氧基化物(AE)相比，具有原料便宜、低泡、水溶速度快、对油脂增溶能力强、皮肤刺激性小、生物降解性好等特点，是配制衣用洗涤剂、餐具洗涤剂、清洁剂等安全、高效的优质原料。
椰子油酸
椰子油酸为乳黄蜡状或油状液体，是由八酸、、、、、硬脂酸、油酸、亚油酸等组成。主要应用于洗涤剂的助剂，具有润湿、净洗、柔软、抗静电等性能，对水溶液有增稠作用，能够稳定其他洗涤液的泡沫，
对动植物油和矿物油具有良好的脱油力，还具有防止钢铁生锈的能力。与其他表面活性剂配合使用具有良好的增效、分散污垢的作用。毒性与肥皂相当；对皮肤刺激性小。
柠檬酸
柠檬酸与洗涤液中的其他金属离子结合形成柠檬酸盐，能够清除水、纺织品或泥土中的碱土离子，能够增强表面活性剂的作用，防止污垢再沉积。柠檬酸盐具有适当的缓蚀性，可与其他表面活性剂相匹配。而在环保健康方面，对人无毒，且优良的生物降解性，对污水处理工厂和地表水的生物系统无负面影响，无富营养化，无重金属的再迁移。
氢氧化钠
在洗涤剂中作为抗污垢再沉积剂。油污属于酯类物质，酯类在碱性条件下能够彻底水解为，羧酸盐和甘油，变为可溶物。
七、分析与讨论
本次实验为在实验室条件下，利用现有的实验药品，根据所提供的配方在短时间内制备出洗涤液，因而制备出来的成品是相对粗糙的，无论从外观上，还是质感上，与我们日常所购买的洗涤用品相比有比较大的差距。本次实验只能说是工业制备洗涤液的简化操作。严格来说，工业上制备洗涤剂的所用到的原料和水源要求较高，每一步生产工艺都应该严谨执行，这样才会得到质量较好的产品。
在实验室条件下，而且由于实验时间的限制，我们难以制备高质量的洗涤液，但是制备流程可以进一步优化。例如，原料应先进行预处理，块状的固体试剂要事先研碎方便溶解；进一步探究各药品的加入顺序，以得到一个最优化的药品加入流程；新制洗涤液应滤去不溶物，用活性炭除去灰使洗涤液看上去更加澄清透明。
八、参考文献
[1] 阎佳, 杨军. 表面活性剂在家用洗涤剂中的应用[J] ,河北化工，2009，32，（8）：17-19.
[2] 张彪,范伟莉. 表面活性剂在家用洗涤剂中的应用进展[J] ,应用化工，2008，37，（2）,205-210.
[3] 王正武. 三聚磷酸钠在液体洗涤剂中的应用[J], 贵州化工，1995，（4）,36-39.举宫是什么意思
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[4] 萧安民. 助洗剂的发展趋势[J] ,日用化学品科学，2000，23,（4）,146-149.
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