十六烷基二苯醚二磺酸钠的性能及其在洗衣液中的应用

云田田 丁建华 夏庆勋 张 旭

（山东丽波日化股份有限公司，山东潍坊，261031）

烷基二苯醚二磺酸钠，是一类新型的双亲水基型阴离子表面活性剂，一般是由卤代烷烃、a-烯烃或脂肪醇在催化剂催化下与二苯醚发生傅-克烷基化反应，生成烷基二苯醚，再依次进行磺化反应和中和反应制得。与传统的阴离子表面活性剂相比，分子中两个带负电荷的磺酸基之间会产生一个负电荷增强的重叠区，较高的电荷密度导致较大的分子间的引力，从而产生较大的溶解作用，分子中两个亲水基通过二苯醚相连，产生超共轭效应[1-2]。文献[3-7]报道该类表面活性剂具有较好的水溶性、偶联性和表面活性，在强酸、强碱、高浓度无机盐和漂白剂溶液中均有很好的溶解性和稳定性，具有良好的抗硬水能力、优良的低温洗涤性能，以及良好的生物降解性能，可以应用于三次采油、乳液聚合、土壤修复、洗涤剂、农业化学等领域中。

十六烷基二苯醚二磺酸盐简称C16-MADS，具备烷基二苯醚二磺酸盐类表面活性剂的优点，是一种理论上可以应用于洗衣液中的表面活性剂，本文将C16-MADS与阴离子表面活性剂AES、LAS进行性能对比，并将其应用于洗衣液中，探讨其在洗衣液中应用的可能性。

1 实验

1.1 主要试剂与仪器

C16-M A D S（3 5%），陶氏公司；A E S（70%），安徽金桐精细化学有限公司；十二烷基苯磺酸（简称磺酸，96%），山东丽波日化股份有限公司； AEO9，南京古田化工有限公司；氯化钠，潍坊盐业有限公司；三乙醇胺、柠檬酸钠，天津科密欧化学试剂有限公司；标准污布：碳黑污布（JB-01）、蛋白污布（JB-02）、皮脂污布（JB-03），中国日用化学工业研究院。

RHLQ-II型立式去污测试机，中国日用化学工业研究院；BZY-3B自动表面张力仪，上海衡平仪器仪表厂；WSD-3C全自动白度计，北京康光光学仪器有限公司；罗氏泡沫仪，天沪分析仪器有限公司；HWY-10型多功能循环恒温水浴，上海昌吉地质仪器有限公司；NDJ-1型旋转粘度计，上海昌吉地质仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 C16-MADS的表面性能和临界胶束浓度的测定

因工业化的烷基二苯醚二磺酸盐产品为单/双烷基二苯醚和单/双磺酸盐的混合产品[3,8]，组成复杂，为方便计算临界胶束浓度，实验时默认产品为纯的C16-MADS。先使用去离子水配制不同浓度的C16-MADS水溶液，然后使用BZY-3B自动表面张力仪测试 25℃下不同浓度（C）的C16-MADS溶液的表面张力a，绘制a-lgC曲线图。

1.2.2 C16-MADS泡沫性能测试

分别配制质量浓度为15%的C16-MADS、LAS、AES、m(C16-MADS)∶m(LAS)=1∶1、m(C16-MADS)∶m(AES)=1∶1的溶液，分别记为A、B、C、D、E溶液，作为洗涤剂样品，按GB/T 13173-2008 Ross-mile法测试，记录40℃起始泡沫高度值和5min之后的泡沫高度值。

1.2.3 C16-MADS溶液的的耐盐性能测试

使用上述1.2.2配好的质量分数15%的A、B、C、D、E溶液，在恒温水浴中保持溶液温度20℃，分别添加0.5%、1.0%、1.5%的NaCl，观察各种表面活性剂溶液的耐盐性能。

1.2.4 C16-MADS对洗衣液黏度的影响测试

分别配制m(A E S)∶m(L A S)=1∶1、m(C16-MADS)∶m(AES)∶m(LAS)=1∶1∶2、m(C16-MADS)∶m(AES)∶m(LAS)=1∶2∶1的质量浓度为15%的洗衣液，分别添加0.5%、1.0%、1.5%的NaCl，使用恒温水浴控温20℃，使用NDJ-1黏度计测试黏度数据。

1.2.5 C16-MADS、LAS、AES的去污性能对比测试

分别配制C16-MADS、LAS、AES的质量分数为15%的溶液，以15%的C16-MADS溶液作为参比洗衣液，15%的LAS溶液和AES溶液作为对比洗衣液，使用RHLQ-II型立式去污测试机，采用GB/T 13174-2008规定方法，对比测试3种洗衣液对JB-1碳黑污布和JB-3皮脂污布的去污力。

1.2.6 C16-MADS在洗衣液中的应用

GB/T 13174-2008《衣料用洗涤剂去污力及循环洗涤性能的测定》第1号修改单规定的标准洗衣液的配方为AEO9，4%；AES（按活性物计），2%；磺酸（按活性物计），8%；三乙醇胺，0.5%；柠檬酸钠，0.5%；水余量，使用NaOH调节pH至8.5～9.0。使用1%的 C16-MADS代替标准洗衣液配方中1%的LAS，参照QB/T 1224-2012要求，检验新配制的洗衣液的感官指标、总活性物、pH、低温和高温稳定性、去污力。

2 结果与讨论

2.1 C16-MADS的表面性能和临界胶束浓度

表面活性剂溶液开始形成胶束的浓度，即为临界胶束浓度（CMC），CMC的影响因素包括表面活性剂的结构、溶液中无机盐和有机物的含量等，CMC可以作为表面活性剂表面活性的一种量度，CMC越小，表示此种表面活性剂形成胶团所需浓度越低，达到表面饱和吸附的浓度就越低，此外，CMC还是表面活性剂溶液性质发生显著变化的一个分水岭，在CMC附近，不仅溶液的表面能有显著的变化，而且其他物理性质，如电导率、去污能力等也有转折性的变化[9-10]，因此， CMC的大小是表面活性剂作为洗衣液原料的重要参考。经测试不同浓度C16-MADS水溶液的a-lgC曲线如图1所示。

图1 C16-MADS水溶液的表面张力（25℃）

从图1可以看出，随着C16-MADS水溶液浓度的升高，溶液表面张力快速降低，但当溶液浓度增至1.75×10-4mol/L时，曲线出现转折，表面张力不再变化，转折点的浓度即为CMC，此时溶液的表面张力为42.1mN/m，C16-MADS具有较低的CMC，理论上可以作为洗衣液配方中的表面活性剂使用。

2.2 C16-MADS、AES、LAS的泡沫性能对比

质量分数为15%的C16-MADS、LAS、AES、m(C16-MADS)∶m(LAS)=1∶1、m(C16-MADS)∶m(AES)=1∶1的溶液的泡沫性能如图2所示。

图2 表面活性剂溶液的泡沫性能

从图2中可以看出，C16-MADS的发泡力和稳泡力均低于AES和LAS。C16-MADS分别和LAS、AES复配后，虽然泡沫要比单独使用LAS、AES低一些，但是并没有明显降低体系的泡沫。因此，C16-MADS适合单独使用或者复配低泡型表面活性剂制备中低泡沫的洗涤剂产品，与高泡表面活性剂等比例复配使用时，对发泡和稳泡性能的影响相对较小。

2.3 C16-MADS溶液的耐盐性能

许多洗衣液除了含有表面活性剂，还含有一定量的无机盐，因此，配方中阴离子表面活性剂的耐盐稳定性非常重要。各种表面活性剂溶液的耐盐性能对比结果如表1所示。

从表1中可以看出，20℃条件下，在0～1.5%的氯化钠用量范围内，C16-MADS（15%）和AES（15%）溶液的耐盐性能明显优于LAS（15%），未出现沉淀和析出。m(C16-MADS)∶m(LAS)=1∶1和m(C16-MADS)∶m(AES)=1∶1的溶液耐盐性能也较理想，对比以上结果可以看出，在有氯化钠存在的水溶液中，C16-MADS对LAS有一定的增溶作用，两者复配后可以提高LAS的耐盐性能。

表1 不同表面活性剂溶液（20℃）的耐盐稳定性能

2.4 C16-MADS对洗衣液黏度的影响

为保持洗衣液的黏度，洗衣液中常用AES、LAS和NaCl复配来调整黏度，从图3，图4的黏度结果可以推断，C16-MADS对使用NaCl增稠的含有AES和LAS的洗衣液有较明显的降黏作用，适合用于制备低黏度、高活性物含量的洗衣液，如用在普通洗衣液中，需考虑添加流变调节剂。

图3 C16-MADS对洗衣液黏度的影响I

图4 C16-MADS对洗衣液黏度的影响II

2.5 C16-MADS、LAS、AES的去污性能对比

去污力指标是评价洗衣液质量最重要的性能指标，影响洗涤剂去污力最直接的因素就是选用的表面活性剂的去污能力。GB/T 13174-2008《衣料用洗涤剂去污力及循环洗涤性能的测定》规定了洗衣液去污力的测试方法，原理为：在去污试验机内，控温30℃±1℃，使用250mg/kg的硬水溶解洗衣液配成0.2%浓度的洗衣液溶液，保持洗涤浴缸中的搅拌速度为120r/min，对各类污渍试片进行洗涤，洗涤20min后，进行漂洗甩干，使用白度计在457nm下测试洗涤前后污渍试片的白度，计算去污值和去污比值。C16-MADS、LAS、AES的去污力对比结果见图5，从图5中可以看出，在规定的实验条件下，C16-MADS对碳黑污布和皮脂污布的去污力均优于AES和LAS。

图5 C16-MADS、LAS、AES的去污力对比

2.6 C16-MADS在洗衣液中的应用性能

使用1%的 C16-MADS代替标准洗衣液配方中1%的LAS，配制的洗衣液的性能结果见表2，从表2可以看出，在标准洗衣液中使用C16-MADS代替LAS可以提高洗衣液的去污性能，配制的洗衣液各项性能指标符合QB/T 1224-2012要求。

表2 含有C16-MADS的洗衣液的性能

3 结论

综上，C16-MADS临界胶束浓度较低，在较低浓度下即可形成胶束，通过实验可以看出，C16-MADS具有低于AES和LAS的发泡性能和稳泡性能，适合单独应用或复配低泡表面活性剂应用在中低泡洗涤剂中，对AES、LAS、NaCl组成的洗衣液体系具有较好的降黏作用，去污性能优于AES和LAS，而且在NaCl存在的体系中，C16-MADS具有较好的耐盐性能和良好的LAS增溶性能，将C16-MADS代替部分LAS应用于洗衣液中，可以提升洗衣液的去污性能。

虽然C16-MADS的性能非常适合应用于洗衣液的生产，但C16-MADS也存在一些问题：① 产品价格较贵，国内许多对该产品研究的成果未转化到规模化生产中。而且市售产品多为含量较低的产品，不像磺酸、AES含量那样高，占用大量的包装物和储存空间。② 市场没有统一的产品质量标准，市售C16-MADS为混合物质，未提纯，混合物的组成不同，可能影响产品作为表面活性剂的各项指标性能。③ 应用在普通洗衣液中可能会影响成品的黏度，需要配方工作者寻找合适的流变调节剂。因此，进一步优化C16-MADS的生产工艺，降低产品成本，进一步提纯产品，减少原料波动对产品质量的影响，将是未来行业人员关注和研究的重点。