常用的液体增粘剂
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第 2000
1期 年2
月 C h
日 用 化 学 工 业 ina Su rfactan t D etergen t & Co sm et
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技术资料
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技术资料
常源自文库的液体增粘剂
周德藻 (杭州中大日化公司, 浙江 杭州 310004) 摘要: 介绍了液体洗涤剂中常用的几种增粘剂的不同性 能。重点列出了无机电解质、烷基醇酰胺、聚乙二醇双硬脂酸酯 和丙烯酸聚合物等增粘剂在多种体系中的增粘效果。 关键词: 增粘; 无机电解质; 有机增粘剂; 液体洗涤剂 中图分类号: TQ 649. 4 文献标识码: A 文章编号: 100121803 (2000) 0120063206
( 1) 有些原料本身含有少量的 N aC l, 故在液洗产 品调粘时, 先做下小实验, 以便精确 N aC l 的加入量。
(2) 据有的文章介绍[4], 氯化钠对椰油二乙醇酰胺 磺基琥珀酸醇醚酯 (6501 A ESS) 的复配体系, 不但
图
4 N
aC
l
对A ES复配体系的增粘效果 LA S
收稿日期: 1998204213; 修回日期: 1998208220 第一作者简介: 周德藻 (19422) , 男, 教授级高工, 毕业于天津大学化工系, 联系电话: 057125374474
性能相应的 国内产品
应用特性
CB P -
产生清澈透明的水或醇2水胶 体
CB P -
在高粘度时, 呈永久悬浮体, 并具有耐热稳定性
CB P -
能产生低粘度的永久乳剂及 悬浮体
CB P -
用于含溶解盐的系统, 更能与 阴离子表面活性剂相容
图 14 伸张状态的 Carbopo l 树脂分子
(2) 氢链增粘。 其机理是在 Ca rbopo l 树脂中加入 一个羟基给予体。 树脂分子所具有的羧基能与一个或 二个羟基给予体形成氢键而增粘。Ca rbopo l 树脂的水 合分子也可以加 10%～ 20% 的羟基给予体, 如具有 5 个或以上乙氧基的非离子型表面活性剂, 而使其卷曲 分子在含水系统中解开使粘度升高。 因为氢键结合不 是瞬间完成的反应, 需 5m in 以至几小时, 粘度才能达 到最高值, 这类物系的 pH 值偏向于酸性。将溶液适当 加热可以加快增稠, 但不宜超过 70℃。 见图 15。
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© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
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1期 年2
月 周德藻:
常用的液体增粘剂 技术资料
1∶1 型和 1∶2 型烷基二乙醇酰胺均呈淡黄2淡 棕色。其中 1∶1 型为高活性物产品, 增粘效果较佳, 而 1∶2 型的水溶性好, 相对而言, 增粘作用不如 1∶1 型。 烷基二乙醇酰胺的用量一般为 2%～ 4% (质量分 数)。烷基醇胺磷酸酯 (6503) 是 6501 的改进型, 其化学 结构式为:
3 聚乙二醇双硬脂酸酯
聚乙二醇双硬脂酸酯的商品名有 PEG26000D S、
图 12 聚乙二醇双硬脂酸酯和 N aC l 对
D S26000、增稠剂 638 等, 其化学结构式有:
香波粘度的协同效应
D S26000 单独用于表面活性剂M ES 的增粘效果
要 差些, 必须与无机盐电解质一起应用。 此外, D S2
检验站检验报告表明, 4% 的 6501 和 10%A ES (含量
70% ) 复配溶液的粘度为 2. 5Pa · s, 而相同比例, 即
4% 6503 与 10%A ES (含量 70% ) 复配溶液的粘度可
达到 5. 9Pa·s。 增粘剂 SFD 是以国产植物油为原料, 合成复配的
烷醇酰胺, 作液洗增粘剂比 6501 有较好的效果。
在 含 A ES15% , B S212 1% , 6501 2% 的 香 波 中, 加入不同量的聚乙二醇双硬脂酸酯, 测定其粘度, 其结果如图 11 所示。
△加入丙三醇 (A ES7% , 月桂酸二乙醇酰胺 8% ) ( 加入丙二醇 (A ES7% , 月桂酸二乙醇酰胺 8% ) ●加入丙二醇 (A ES7% , 椰油酸二乙醇酰胺 8% ) 图 10 有机醇对含有 6501 增粘剂溶液粘度的影响
无机电解质增粘剂为氯化钠。 通常用量为 2%～ 4% (量)。
图 2 25%A ES, 8%B S212 粘度和N aC l 关系图
图
3 N
aC
l
对A ES复配体系的增粘效果 6501
图 1 氯化钠对脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐的增粘效果
同 样, 氯 化 钠 对 表 面 活 性 剂 的 复 配 体 系, 例 如 A ES B S212、A ES 6501、A ES LA S, 其增粘效果也十 分有效。 这一点可以由图 2、图 3、图 4 表明[2, 3]。 使用无机电解质 N aC l 增粘剂时应注意的问题:
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常用的液体增粘剂 技术资料
类的敏感。在较低浓度的电解质溶液中易析出, 因而在 普通自来水中呈现混浊; 对酸类物质也十分灵敏, 由于 有游离二乙醇胺存在, 当 pH 值下降为 8 时, 溶液即发 生混浊且呈现凝胶状[ 6 ]。
图 11 不同聚乙二醇双硬脂酸酯对香波粘度的影响
在 基 本 香 波 配 方 A ES: 10% , 6501 3% 中 PEG6 0 0 0D S 的添加量分别为0. 4 % 、1 % 和2 % 时, N aC l 的加入量与溶液粘度的关系如图 12 所示。
6503 对 LA S、A ES、K12等表面活性剂溶液的增粘 效果显著, 且好于 6501。 根据某省日化产品质量监督
© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
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技术资料 日 用 化 学 工 业 2000 年第 1 期, 第 30 卷
图 7 和图 8 表示了在总表面活性剂浓度为 15% 时, 烷基二乙醇酰胺与脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐的不 同配比对溶液粘度的影响。
图 9 烷醇酰胺2月桂基硫酸盐的粘度曲线
使用烷基二乙醇酰胺作为增粘剂还应注意它对盐
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烷基二乙醇酰胺的分子由疏水2亲水2疏水三部份 组成, 它在稀表面活性剂水溶液中形成三元水合网, 将 表面活性剂胶束围在其中, 胶束由球状转变成棒状, 从 而使粘度增加。
图 5 和图 6 表示了月桂酸和椰油酸二乙醇酰胺对 阴离子表面活性剂 15% 水溶液的增粘效果。
图 7 A ES (天然) 与 6501 不同配比对粘度的影响
增粘剂主要有无机盐类电解质和有机类增粘剂两 类。 1 无机电解质
无机盐的增粘是通过与有机增粘剂或表面活性剂 的协同效应来实现。 通常无机盐的存在使胶束的缔合 数增加, 导致球形胶束向棒状胶束转化而使粘度增加; 但当无机盐过量时会压缩胶束表面的双电层厚度, 破 坏表面活性剂带电胶状的电粘度, 使粘度下降[1]。
图 16 和图 17 表示了用 10% 氢氧化钠或 50% 三 乙醇胺来中和 Ca rbopo l 树脂时, 溶液 pH 值对粘度的 影响。 由图 16 和图 17 可知, 不同中和剂, 不同 pH 值 时的溶液粘度是不同的。
图 13 放松状态的 Carbopo l 树脂分子
无机电解质能降低 Ca rbopo l 树脂的增粘效率。见 图 18 和图 19。 一价离子是由于它降低了聚合物主链 上同性电荷的总排斥力, 从而降低了增粘剂的实际有
不能增粘, 反而会降低溶液的粘度, 这是由于 N aC l 的 加入影响了椰油酸二乙醇酰胺的被增溶, 破坏了混合 胶束, 而呈分散的乳浊状, 发挥不了增粘作用。 (3) 在香波中过多地使用氯化钠, 不仅会降低溶液 粘度, 还会影响梳理性。 2 烷基二乙醇酰胺
烷基二乙醇酰胺俗称 6501、尼诺尔、704 等, 其化 学 结构式有两种, 即 RCON (CH 2CH 2O H ) 21: 1 型 和 RCON (CH 2CH 2O H ) 2HN (CH 2CH 2O H ) 21: 2 型。 根据 原料不同又有椰油酸或月桂酸二乙醇酰胺等之分。
6000 对香波还有一定的抑泡作用, 这主要是由于它的
结构决定了其不能在界面上形成垂直排列的吸附层,
它是一种非离子表面活性剂, 由于分子量较大, 在 由于分子间氢键减少, 膜变得较脆所致。
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图 15 氢键结合示意图
在大多数液体物系中, Ca rbopo l 树脂需要中和才 能最有效地增粘。当 Ca rbopo l 树脂被中和时溶液的粘 度总是被提高。 在 pH = 5～ 10 范围内粘度几乎不变, 但随着 pH 值的继续升高, 增粘效率又要受到影响, 这 是由于过多的中和剂起到的离散离子的作用。
卡波系列树脂的特点是低浓度下有很高的粘度,
均质性能好, 耐热稳定性好, 贮存寿命长, 抗菌性强。
用于作增粘剂的卡波系列树脂的主要型号有四
种, 即如表 1 所示:
表 1 用于作增粘剂的卡波树脂
序号 美国 Goodrlch 公司产品
1 Carbopo l940 2 Carbopo l934 3 Carbopo l941 4 Carbopo l1342
卡波 (Ca rbopo l) 树脂的增粘机理: (1) 成盐增粘。最通常的方法是将酸性卡波树脂转
变成适当盐。 在水及其它极性溶剂中, 用氢氧化钠、钾 或氢氧化胺之类进行中和, 在极性较弱或非极性溶剂 中就要用胺进行中和。 粉状的卡波树脂, 分子卷得很 紧, 其增粘能力受到限制 (图 13)。中和使 Ca rbopo l 树 脂离子化, 并沿着聚合物的主链产生负电荷。同性电荷 间相斥便促使分子伸直变成开张结构 (图 14)。此反应 进行迅速, 增粘作用瞬间完成。
图 5 月桂酸二乙醇酰胺对阴离子表面活性剂的增粘效果
图 8 A ES (合成) 与 6501 不同配比对粘度的影响
图 9 表示了烷基二乙醇酰胺与月桂基硫酸盐复配 时的粘度关系[5]。由图 8 和图 9 可知, 过多的烷基二乙 醇酰胺也可能导致溶液粘度的下降。
图 6 椰油酸二乙醇酰胺对阴离子表面活性剂的增粘效果
效浓度, 二价离子或三价离子不但能使溶液变稀, 如果 含量足够时, 更能产生不溶的沉淀物。
技术资料 日 用 化 学 工 业 2000 年第 1 期, 第 30 卷
增稠王 898 是聚乙二醇双硬脂酸酯的改良型产 品, 属于阳离子增粘剂, 它不仅能增大香波的粘度, 提 高稠度, 而且具有较好的调理性。 4 丙烯酸聚合物
卡波 (Ca rbopo l) 树脂是经交联的丙烯酸聚合物系 列产品, 是一族水溶性增粘树脂, 外观呈松散干燥粉末 状。Ca rbopo l 树脂的平均当量为 76, 结构通式如下:
使用 6501 作为增粘剂时, 若溶液中存在甘油、丙 二醇、二乙二醇等有机醇类时, 容易使体系的粘度降 低, 如图 10 所示。
水溶液中产生高分子的缔合结构, 使溶液粘度上升。与 用 N aC l 盐增粘的液洗产品相比, 用聚乙二醇双硬脂 酸酯增粘的产品不会因环境温度的下降, 而出现表面 活性剂的盐析现象。
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周德藻 (杭州中大日化公司, 浙江 杭州 310004) 摘要: 介绍了液体洗涤剂中常用的几种增粘剂的不同性 能。重点列出了无机电解质、烷基醇酰胺、聚乙二醇双硬脂酸酯 和丙烯酸聚合物等增粘剂在多种体系中的增粘效果。 关键词: 增粘; 无机电解质; 有机增粘剂; 液体洗涤剂 中图分类号: TQ 649. 4 文献标识码: A 文章编号: 100121803 (2000) 0120063206
( 1) 有些原料本身含有少量的 N aC l, 故在液洗产 品调粘时, 先做下小实验, 以便精确 N aC l 的加入量。
(2) 据有的文章介绍[4], 氯化钠对椰油二乙醇酰胺 磺基琥珀酸醇醚酯 (6501 A ESS) 的复配体系, 不但
图
4 N
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对A ES复配体系的增粘效果 LA S
收稿日期: 1998204213; 修回日期: 1998208220 第一作者简介: 周德藻 (19422) , 男, 教授级高工, 毕业于天津大学化工系, 联系电话: 057125374474
性能相应的 国内产品
应用特性
CB P -
产生清澈透明的水或醇2水胶 体
CB P -
在高粘度时, 呈永久悬浮体, 并具有耐热稳定性
CB P -
能产生低粘度的永久乳剂及 悬浮体
CB P -
用于含溶解盐的系统, 更能与 阴离子表面活性剂相容
图 14 伸张状态的 Carbopo l 树脂分子
(2) 氢链增粘。 其机理是在 Ca rbopo l 树脂中加入 一个羟基给予体。 树脂分子所具有的羧基能与一个或 二个羟基给予体形成氢键而增粘。Ca rbopo l 树脂的水 合分子也可以加 10%～ 20% 的羟基给予体, 如具有 5 个或以上乙氧基的非离子型表面活性剂, 而使其卷曲 分子在含水系统中解开使粘度升高。 因为氢键结合不 是瞬间完成的反应, 需 5m in 以至几小时, 粘度才能达 到最高值, 这类物系的 pH 值偏向于酸性。将溶液适当 加热可以加快增稠, 但不宜超过 70℃。 见图 15。
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1∶1 型和 1∶2 型烷基二乙醇酰胺均呈淡黄2淡 棕色。其中 1∶1 型为高活性物产品, 增粘效果较佳, 而 1∶2 型的水溶性好, 相对而言, 增粘作用不如 1∶1 型。 烷基二乙醇酰胺的用量一般为 2%～ 4% (质量分 数)。烷基醇胺磷酸酯 (6503) 是 6501 的改进型, 其化学 结构式为:
3 聚乙二醇双硬脂酸酯
聚乙二醇双硬脂酸酯的商品名有 PEG26000D S、
图 12 聚乙二醇双硬脂酸酯和 N aC l 对
D S26000、增稠剂 638 等, 其化学结构式有:
香波粘度的协同效应
D S26000 单独用于表面活性剂M ES 的增粘效果
要 差些, 必须与无机盐电解质一起应用。 此外, D S2
检验站检验报告表明, 4% 的 6501 和 10%A ES (含量
70% ) 复配溶液的粘度为 2. 5Pa · s, 而相同比例, 即
4% 6503 与 10%A ES (含量 70% ) 复配溶液的粘度可
达到 5. 9Pa·s。 增粘剂 SFD 是以国产植物油为原料, 合成复配的
烷醇酰胺, 作液洗增粘剂比 6501 有较好的效果。
在 含 A ES15% , B S212 1% , 6501 2% 的 香 波 中, 加入不同量的聚乙二醇双硬脂酸酯, 测定其粘度, 其结果如图 11 所示。
△加入丙三醇 (A ES7% , 月桂酸二乙醇酰胺 8% ) ( 加入丙二醇 (A ES7% , 月桂酸二乙醇酰胺 8% ) ●加入丙二醇 (A ES7% , 椰油酸二乙醇酰胺 8% ) 图 10 有机醇对含有 6501 增粘剂溶液粘度的影响
无机电解质增粘剂为氯化钠。 通常用量为 2%～ 4% (量)。
图 2 25%A ES, 8%B S212 粘度和N aC l 关系图
图
3 N
aC
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对A ES复配体系的增粘效果 6501
图 1 氯化钠对脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐的增粘效果
同 样, 氯 化 钠 对 表 面 活 性 剂 的 复 配 体 系, 例 如 A ES B S212、A ES 6501、A ES LA S, 其增粘效果也十 分有效。 这一点可以由图 2、图 3、图 4 表明[2, 3]。 使用无机电解质 N aC l 增粘剂时应注意的问题:
第 2000
1期 年2
月 周德藻:
常用的液体增粘剂 技术资料
类的敏感。在较低浓度的电解质溶液中易析出, 因而在 普通自来水中呈现混浊; 对酸类物质也十分灵敏, 由于 有游离二乙醇胺存在, 当 pH 值下降为 8 时, 溶液即发 生混浊且呈现凝胶状[ 6 ]。
图 11 不同聚乙二醇双硬脂酸酯对香波粘度的影响
在 基 本 香 波 配 方 A ES: 10% , 6501 3% 中 PEG6 0 0 0D S 的添加量分别为0. 4 % 、1 % 和2 % 时, N aC l 的加入量与溶液粘度的关系如图 12 所示。
6503 对 LA S、A ES、K12等表面活性剂溶液的增粘 效果显著, 且好于 6501。 根据某省日化产品质量监督
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图 7 和图 8 表示了在总表面活性剂浓度为 15% 时, 烷基二乙醇酰胺与脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐的不 同配比对溶液粘度的影响。
图 9 烷醇酰胺2月桂基硫酸盐的粘度曲线
使用烷基二乙醇酰胺作为增粘剂还应注意它对盐
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烷基二乙醇酰胺的分子由疏水2亲水2疏水三部份 组成, 它在稀表面活性剂水溶液中形成三元水合网, 将 表面活性剂胶束围在其中, 胶束由球状转变成棒状, 从 而使粘度增加。
图 5 和图 6 表示了月桂酸和椰油酸二乙醇酰胺对 阴离子表面活性剂 15% 水溶液的增粘效果。
图 7 A ES (天然) 与 6501 不同配比对粘度的影响
增粘剂主要有无机盐类电解质和有机类增粘剂两 类。 1 无机电解质
无机盐的增粘是通过与有机增粘剂或表面活性剂 的协同效应来实现。 通常无机盐的存在使胶束的缔合 数增加, 导致球形胶束向棒状胶束转化而使粘度增加; 但当无机盐过量时会压缩胶束表面的双电层厚度, 破 坏表面活性剂带电胶状的电粘度, 使粘度下降[1]。
图 16 和图 17 表示了用 10% 氢氧化钠或 50% 三 乙醇胺来中和 Ca rbopo l 树脂时, 溶液 pH 值对粘度的 影响。 由图 16 和图 17 可知, 不同中和剂, 不同 pH 值 时的溶液粘度是不同的。
图 13 放松状态的 Carbopo l 树脂分子
无机电解质能降低 Ca rbopo l 树脂的增粘效率。见 图 18 和图 19。 一价离子是由于它降低了聚合物主链 上同性电荷的总排斥力, 从而降低了增粘剂的实际有
不能增粘, 反而会降低溶液的粘度, 这是由于 N aC l 的 加入影响了椰油酸二乙醇酰胺的被增溶, 破坏了混合 胶束, 而呈分散的乳浊状, 发挥不了增粘作用。 (3) 在香波中过多地使用氯化钠, 不仅会降低溶液 粘度, 还会影响梳理性。 2 烷基二乙醇酰胺
烷基二乙醇酰胺俗称 6501、尼诺尔、704 等, 其化 学 结构式有两种, 即 RCON (CH 2CH 2O H ) 21: 1 型 和 RCON (CH 2CH 2O H ) 2HN (CH 2CH 2O H ) 21: 2 型。 根据 原料不同又有椰油酸或月桂酸二乙醇酰胺等之分。
6000 对香波还有一定的抑泡作用, 这主要是由于它的
结构决定了其不能在界面上形成垂直排列的吸附层,
它是一种非离子表面活性剂, 由于分子量较大, 在 由于分子间氢键减少, 膜变得较脆所致。
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图 15 氢键结合示意图
在大多数液体物系中, Ca rbopo l 树脂需要中和才 能最有效地增粘。当 Ca rbopo l 树脂被中和时溶液的粘 度总是被提高。 在 pH = 5～ 10 范围内粘度几乎不变, 但随着 pH 值的继续升高, 增粘效率又要受到影响, 这 是由于过多的中和剂起到的离散离子的作用。
卡波系列树脂的特点是低浓度下有很高的粘度,
均质性能好, 耐热稳定性好, 贮存寿命长, 抗菌性强。
用于作增粘剂的卡波系列树脂的主要型号有四
种, 即如表 1 所示:
表 1 用于作增粘剂的卡波树脂
序号 美国 Goodrlch 公司产品
1 Carbopo l940 2 Carbopo l934 3 Carbopo l941 4 Carbopo l1342
卡波 (Ca rbopo l) 树脂的增粘机理: (1) 成盐增粘。最通常的方法是将酸性卡波树脂转
变成适当盐。 在水及其它极性溶剂中, 用氢氧化钠、钾 或氢氧化胺之类进行中和, 在极性较弱或非极性溶剂 中就要用胺进行中和。 粉状的卡波树脂, 分子卷得很 紧, 其增粘能力受到限制 (图 13)。中和使 Ca rbopo l 树 脂离子化, 并沿着聚合物的主链产生负电荷。同性电荷 间相斥便促使分子伸直变成开张结构 (图 14)。此反应 进行迅速, 增粘作用瞬间完成。
图 5 月桂酸二乙醇酰胺对阴离子表面活性剂的增粘效果
图 8 A ES (合成) 与 6501 不同配比对粘度的影响
图 9 表示了烷基二乙醇酰胺与月桂基硫酸盐复配 时的粘度关系[5]。由图 8 和图 9 可知, 过多的烷基二乙 醇酰胺也可能导致溶液粘度的下降。
图 6 椰油酸二乙醇酰胺对阴离子表面活性剂的增粘效果
效浓度, 二价离子或三价离子不但能使溶液变稀, 如果 含量足够时, 更能产生不溶的沉淀物。
技术资料 日 用 化 学 工 业 2000 年第 1 期, 第 30 卷
增稠王 898 是聚乙二醇双硬脂酸酯的改良型产 品, 属于阳离子增粘剂, 它不仅能增大香波的粘度, 提 高稠度, 而且具有较好的调理性。 4 丙烯酸聚合物
卡波 (Ca rbopo l) 树脂是经交联的丙烯酸聚合物系 列产品, 是一族水溶性增粘树脂, 外观呈松散干燥粉末 状。Ca rbopo l 树脂的平均当量为 76, 结构通式如下:
使用 6501 作为增粘剂时, 若溶液中存在甘油、丙 二醇、二乙二醇等有机醇类时, 容易使体系的粘度降 低, 如图 10 所示。
水溶液中产生高分子的缔合结构, 使溶液粘度上升。与 用 N aC l 盐增粘的液洗产品相比, 用聚乙二醇双硬脂 酸酯增粘的产品不会因环境温度的下降, 而出现表面 活性剂的盐析现象。