趙建紅，張世林

（廣州市浪奇實(shí)業(yè)股份有限公司 研究所，廣東 廣州 510660）

泡沫是一種氣體在液體中的分散體系，氣體成為許多氣泡被連續(xù)相的液體分隔開(kāi)來(lái)[1]。氣體是分散相，液體是分散介質(zhì)。洗滌劑產(chǎn)生的泡沫既為我們的生活提供了便利（如利于洗滌），又有不利的一面（如造成污染、增加污水處理難度）。日常洗衣服所用的洗衣液若不添加消泡劑，在洗滌過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量泡沫，造成漂洗困難，浪費(fèi)水電或人力。因此，研究如何有效地控制洗衣液的泡沫非常有必要。

消泡劑有破泡和抑泡兩種性能[2]。加入消泡劑后，其分子會(huì)雜亂無(wú)章地分布于液體表面，使表面活性劑分子不容易有序排列，終止泡沫的產(chǎn)生。常用的消泡劑主要有皂基消泡劑、有機(jī)硅類(lèi)消泡劑、聚醚消泡劑三類(lèi)。目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的洗衣液一般并不添加消泡劑或者只添加一種消泡劑，其泡沫控制效果較差。為此，本文將主要討論三類(lèi)消泡劑單獨(dú)使用、復(fù)配使用以及配方結(jié)構(gòu)對(duì)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.實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料、設(shè)備

羅氏泡沫儀，上海銀澤儀器設(shè)備有限公司；洗衣機(jī)，海爾公司；配制洗衣液用原材料，國(guó)內(nèi)外相應(yīng)供應(yīng)商。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 洗衣液的配制

除2.1和2.3中所述洗衣液，消泡劑測(cè)試所用的洗衣液基液均相同。洗衣液配料的順序?yàn)?去離子水、表面活性劑、助劑、消泡劑、香精、防腐劑、色素。配樣時(shí)間、溫度、陳化時(shí)間均按洗衣液配制工藝的要求加以控制。

1.2.2 泡沫測(cè)試方法

按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13173.6-1991《洗滌劑發(fā)泡力的測(cè)定（Ross-Miles法）》進(jìn)行操作。

1.2.3 洗衣機(jī)洗滌測(cè)試

將一套干凈的工服放入洗衣機(jī)中，調(diào)節(jié)洗滌時(shí)間為35min，水位設(shè)定為中位，倒入40.0g洗衣液，開(kāi)動(dòng)洗衣機(jī)洗滌。第一次洗滌剛停止時(shí)，即排水前，拍照；第一次漂洗剛停止時(shí)，即排水前，拍照。洗滌用水為自來(lái)水，水溫控制在20～30℃。

2.結(jié)果與討論

2.1 表面活性劑及洗衣液的泡沫情況

洗衣液的主要成分是表面活性劑，其泡沫也主要是由表面活性劑所引起的。了解表面活性劑的泡沫情況，是研究和探討洗衣液泡沫控制的基礎(chǔ)。為此，先將AES、直鏈烷基苯磺酸鈉、MES等幾種洗衣液常用的表面活性劑配成20%的溶液，再用羅氏泡沫儀分別測(cè)試其泡沫，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 常見(jiàn)表面活性劑的泡沫表現(xiàn)

表1的泡沫測(cè)試結(jié)果表明，陰離子表面活性劑起始（0min）泡沫均很高，發(fā)泡能力均極好；除直鏈烷基苯磺酸鈉稍低（152mm）外，其他皆在200mm附近，且5min后泡沫變化不明顯。也就是說(shuō)，陰離子表面活性劑均無(wú)明顯的消泡能力。非離子表面活性劑的泡沫量較陰離子低，但除TO-8外，其0min泡沫和5min泡沫幾乎一致。這顯示，和陰離子表面活性劑一樣，非離子表面活性劑也均無(wú)明顯的消泡能力。

用以上常用表面活性劑復(fù)配自制了兩種洗衣液，并與在市場(chǎng)上隨機(jī)采購(gòu)的6款主流品牌的洗衣液進(jìn)行對(duì)比。羅氏泡沫測(cè)試結(jié)果如表2所示。

表2 主流洗衣液品牌的泡沫情況

兩款自制洗衣液均為單純表面活性劑復(fù)配，且不添加消泡劑，其中自配洗衣液1以陰離子為主，自配洗衣液2以非離子為主。從表2可看出，這兩種自制洗衣液的發(fā)泡力都很好，但都無(wú)消泡能力，即泡沫控制效果差。市售的主流洗衣液產(chǎn)品，其0min泡沫絕大部分在150mm以上。除品牌D、E外，其他品牌洗衣液的5min泡沫幾乎無(wú)變化，即它們幾乎沒(méi)有消泡能力?？梢?jiàn)，目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的大部分洗衣液產(chǎn)品和不添加消泡劑、單純表面活性劑復(fù)配的自配洗衣液泡沫控制均較差。

2.2 消泡劑對(duì)洗衣液泡沫控制情況

2.2.1 皂基消泡劑對(duì)洗衣液泡沫的控制效果

皂類(lèi)消泡劑主要是利用洗滌過(guò)程中形成不溶于水的鈣皂來(lái)起到消泡、抑泡作用。其特點(diǎn)是原料易得，環(huán)保性能高，生產(chǎn)成本低[3]。在自制的洗衣液基液中分別加入不同種類(lèi)的皂，研究其對(duì)洗衣液泡沫的影響，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 添加不同皂基對(duì)洗衣液泡沫的影響

從表3可以看出，除不飽和皂基外，加入其他皂基后，0min泡沫明顯較無(wú)皂基洗衣液低。除不飽和皂基外，其他皂基對(duì)洗衣液有一定的抑泡作用，特別是混合皂基的消泡作用尤為明顯，能將泡沫控制在150mm以下，且5min后泡沫明顯較0min低。也就是說(shuō)，除不飽和皂基外的其他皂基對(duì)洗衣液都有一定的消泡作用，其中混合碳皂基對(duì)洗衣液抑泡、消泡作用尤為明顯。

2.2.2 有機(jī)硅消泡劑對(duì)洗衣液的泡沫控制情況

有機(jī)硅消泡劑中的消泡單元是包含固體二氧化硅的微粒和聚二甲基（硅）氧烷微粒。其主要特點(diǎn)是表面張力小，表面活性強(qiáng)，消泡速度快，用量少，成本低。二氧化硅微粒在強(qiáng)堿和高溫環(huán)境中會(huì)很快溶解，生成硅酸鹽如硅酸鈉，而二氧化硅正是刺破泡沫的“針尖”[4]。不同廠家生產(chǎn)的有機(jī)硅消泡劑對(duì)洗衣液泡沫的影響見(jiàn)表4。

表4 不同有機(jī)硅消泡劑對(duì)洗衣液泡沫的影響

由表4可見(jiàn)，不同廠家的有機(jī)硅在消泡能力方面的表現(xiàn)有所不同。除有機(jī)硅消泡劑B外，添加其他3種含有機(jī)硅消泡劑的洗衣液5min后泡沫較無(wú)消泡劑的洗衣液均大幅度降低?？梢?jiàn)，除有機(jī)硅消泡劑B之外的有機(jī)硅消泡劑都有顯著的消泡能力，特別是有機(jī)硅消泡劑A，5min后能將泡沫由205mm消減至35mm。但從結(jié)果中也可以看出，洗衣液中添加了有機(jī)硅消泡劑后，其0min泡沫與未添加消泡劑的洗衣液幾乎一致。由此可見(jiàn)，這幾種有機(jī)硅消泡劑均無(wú)明顯的抑泡作用。

2.2.3 聚醚消泡劑對(duì)洗衣液的泡沫控制情況

有些聚醚類(lèi)消泡劑其本身也是表面活性劑，在控制泡沫的同時(shí)也能起到一定的清洗作用。不同聚醚消泡劑對(duì)洗衣液泡沫的影響見(jiàn)表5。

表5 聚醚消泡劑對(duì)洗衣液泡沫的影響

根據(jù)表5的數(shù)據(jù)，添加單一聚醚消泡劑時(shí)，洗衣液0min泡沫和5min泡沫變化并不特別明顯。這表明，將其添加在洗衣液中并無(wú)明顯的抑泡、消泡作用，單獨(dú)使用時(shí)對(duì)泡沫控制效果并不顯著。

2.2.4 復(fù)配消泡劑對(duì)洗衣液的泡沫控制情況

將“混合碳皂基消泡劑＋有機(jī)硅消泡劑A”、“混合碳皂基消泡劑＋聚醚消泡劑C”、“聚醚消泡劑C＋有機(jī)硅消泡劑A”、“混合碳皂基消泡劑＋有機(jī)硅消泡劑A＋聚醚消泡劑C”四種復(fù)配組合分別添加至自制的洗衣液基液中，然后考察其對(duì)洗衣液的泡沫控制效果，結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 復(fù)配消泡劑對(duì)洗衣液泡沫的影響

表6結(jié)果表明，消泡劑復(fù)配之后，對(duì)洗衣液泡沫的控制效果優(yōu)于單一消泡劑，特別是三種消泡劑復(fù)配后泡沫控制效更佳。其中，添加“混合碳皂基消泡劑＋有機(jī)硅消泡劑A”的復(fù)配組合后，洗衣液0min泡沫與單獨(dú)添加混合碳皂基時(shí)的情形幾乎一致，而5min泡沫則與單加有機(jī)硅消泡劑A時(shí)幾乎一致，表明這種組合結(jié)合了二者各自的優(yōu)點(diǎn)，不僅發(fā)泡量要低，而且具有顯著的抑泡、消泡作用；添加“聚醚消泡劑C＋混合碳皂基消泡劑”的復(fù)配組合后，0min泡沫和5min泡沫均低于單獨(dú)加入混合碳皂基消泡劑時(shí)的情形，抑泡、消泡效果更顯著，特別是其抑泡效果比“混合碳皂基消泡劑＋有機(jī)硅消泡劑A”復(fù)配組合效果更好；添加三種消泡劑復(fù)配組合的洗衣液，其0min泡沫和5min泡沫均較添加其他復(fù)配組合的消泡劑低，因而對(duì)于洗衣液中的泡沫控制效果最好。

2.3 配方結(jié)構(gòu)對(duì)洗衣液的泡沫控制情況

在實(shí)際的洗衣液配方中，配方結(jié)構(gòu)的變化也會(huì)對(duì)泡沫產(chǎn)生較大影響。例如，配方中直鏈烷基苯磺酸鈉和非離子表面活性劑的含量會(huì)對(duì)洗衣液的泡沫產(chǎn)生顯著影響。為此，實(shí)驗(yàn)中以添加了三種消泡劑復(fù)配的洗衣液為測(cè)試對(duì)象，考察調(diào)整直鏈烷基苯磺酸鈉與非離子表面活性劑的含量對(duì)泡沫的影響，其中表面活性劑總含量為21%。實(shí)驗(yàn)所用的測(cè)試配方見(jiàn)表7，測(cè)試結(jié)果列入表8。

根據(jù)表8的測(cè)試結(jié)果，添加的表面活性劑中直鏈烷基苯磺酸鈉和非離子的比例越大，洗衣液0min泡沫和5min泡沫越低，即泡沫越容易控制。其中，直鏈烷基苯磺酸鈉和非離子添加比例均較大的4#配方洗衣液的泡沫控制效果也最好。

2.4 消泡劑的穩(wěn)定性以及洗衣液的洗滌效果

有機(jī)硅的結(jié)構(gòu)有其特殊性，因而在高溫、強(qiáng)堿[4]下并不穩(wěn)定。為此，我們選用表8中的4#配方作為測(cè)試配方，考察其穩(wěn)定性。在常溫存儲(chǔ)一年后，分別測(cè)定羅氏泡沫以及用洗衣機(jī)測(cè)試洗滌效果，測(cè)試結(jié)果分別見(jiàn)表9和圖1。圖1中，從左到右依次為第一次洗滌停止時(shí)泡沫、第一次漂洗停止時(shí)泡沫；從上到下分別為4#配方洗衣液常溫存儲(chǔ)一年后、新樣品的洗滌情況。

由表9結(jié)果可見(jiàn)，洗衣液儲(chǔ)存一年后，0min泡沫幾乎與新樣品一致，5min泡沫比新樣品稍有升高，但仍有顯著的消泡能力。這表明，將三種消泡劑的復(fù)配組合（有機(jī)硅消泡劑A＋混合碳皂基＋聚醚消泡劑C）添加至4#配方，洗衣液的儲(chǔ)存穩(wěn)定性較好。

圖1的結(jié)果表明，添加三種復(fù)配消泡劑的4#配方洗衣液，在儲(chǔ)存前后泡沫控制都極好。經(jīng)過(guò)洗衣機(jī)實(shí)際洗滌測(cè)試，漂洗后幾乎無(wú)泡沫殘留，漂洗效果極佳。新樣品與儲(chǔ)存一年后的樣品漂洗效果幾乎一致，顯示其儲(chǔ)存穩(wěn)定性很好。

3.結(jié)論

1）單純常用的洗衣液表面活性劑泡沫量高，且其本身無(wú)消泡能力。

2）不添加消泡劑的洗衣液無(wú)消泡能力。

3）皂基消泡劑有較好的抑泡能力，但消泡能力一般；而有機(jī)硅消泡劑有較好的消泡能力，但抑泡能力卻一般；聚醚消泡劑對(duì)泡沫無(wú)明顯的控制能力。

圖1 三種消泡劑復(fù)配的洗衣液儲(chǔ)存前后泡沫控制效果比較

表9 4#配方消泡作用的穩(wěn)定性

4）皂基消泡劑、有機(jī)硅消泡劑、聚醚消泡劑兩兩組合復(fù)配使用，對(duì)泡沫的控制效果較單一使用時(shí)要好；三種消泡劑復(fù)配使用時(shí)，泡沫控制效果最佳。

5）直鏈?zhǔn)榛交撬徕c和非離子的含量越高，泡沫越容易控制。

[1]趙國(guó)璽,朱步瑤.表面活性劑作用原理[M].北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社,2003.1:535-551.

[2]張濟(jì)邦.紡織印染用消泡劑(一)[J].印染,1997,23(10):32-34.

[3]李春靜,盧義和,宮素芝.消泡劑的發(fā)展概述[J].四川化工，2005,8(6):20-23.

[4]葛成燦,王源升,余紅偉,等.泡沫及消泡劑的研究進(jìn)展[J].材料開(kāi)發(fā)與應(yīng)用,2010,12:81-85.