洗涤剂的配制与表征

一、实验背景

洗涤剂在工业生产和人们的日常生活中应用非常广泛，其主要组成成分表面活性剂则是物理化学课程学习中一个非常重要的概念。由于洗涤剂和表面活性剂在生产生活中具有重要的作用，作为知识性和生活常识性的物质，同学们需要了解和熟悉它们，同时，由于围绕洗涤剂的配制和表征这一实验课题，同学们也可以很好地应用到物理化学课程里学到的很多概念和技术，因此，围绕表面活性剂和洗涤剂开设综合与设计性实验，无论从专业学习还是培养同学们的学习都有其价值。

二、基本原理

（一）、洗涤剂的组成

组成洗涤剂的物质：表面活性剂及可提高表面活性剂作用效果的各种辅助成分。表面活性剂分子是具有亲水和亲油基团的两亲分子。表面活性剂分子在溶液表面时，由于极性的差别，其亲水基团进入水中,亲油基团朝向空气。

表面活性剂是洗涤剂的主要原料，很多品种都具有良好的去污、润湿、泡沫、分散、乳化和增溶能力。以前多以配方中含表面活性剂的多少来衡量洗涤剂的优劣。现在，生产洗涤剂的企业一般都采用两种以上的表面活性剂进行复配，有时在较低的表面活性剂含量下，由于多种表面活性剂相互间的协同效应，使洗涤剂也具有良好的洗涤去污能力。常用的表面活性剂主要有如下几种：

（1）阴离子表面活性剂：

如烷基苯磺酸钠（LAS）、烷基磺酸钠、脂肪醇硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES）、烷基磺酸钠（AOS）等。

（2）非离子表面活性剂：

如烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）、烷醇酰胺等。

（3）聚醚：

是近年来生产低泡洗涤剂的常用活性物，一般常用环氧乙烷和环氧丙烷共聚的产物，常与阴离子表面活性剂复配，主要用作消泡剂。

（4）两性表面活性剂：

如甜菜碱等，一般用于低刺激的洗涤剂中。

（二）、洗涤剂的配制原则

（1）表面活性剂的选择：

污垢一般由油脂和灰尘组成，不易被水润湿，洗涤过程实际上包括了润湿、增溶、乳化、起泡和保护清洁表面等一连串复杂过程，因此要从价格、使用对象和作用效果等方面选择表面活性剂。

（2）辅助成分的选择：

洗涤剂中通常要加入多种辅助成分，增加对被清洗物体的润湿作用，又要有起泡、增白、占领清洁表面不被再次污染等功能。

（三）、好的洗涤剂要具备的特点

（1）有良好的润湿性能,与被洗表面充分接触。

（2）使用量少，污垢易脱落。

（3）有一定的增溶和起泡作用。

（4）能保护洁净表面不被再次污染。

（5）洗涤废水容易降解,不污染环境，如不含磷。

（四）、洗涤剂洗涤效果的表征

（五）、本实验中就是以多用洗洁精的配方进行实验，探究洗涤剂的配制流程和性能表征的方法。多用洗洁精配方（100g）如下：

（一）、查阅有关洗涤配制和表面活性剂性质方面的参考资料，了解常用表面活性剂的结构、性质和应用，了解洗涤剂配制流程和性能表征方法

（二）、根据洗涤剂的要求，选择配方和所需要原料，并配制出洗涤剂

（三）、用白度计测定所配制洗涤剂的洗涤效果

（四）、对洗涤剂的配制过程、所需各种原料的作用、洗涤效果等进行讨论。

四、仪器和试剂

五、实验步骤与实验记录 

（1）、洗涤剂的配制

1　用托盘天平分别称量10g的十二烷基苯磺酸钠、2g 的粗盐、4g 的三聚磷酸钠 、1g 的氢氧化钠，用称量纸包好，备用。

2　用小烧杯在托盘天平上分别称量9g的脂肪酸聚氧乙烯醚、1g柠檬酸 

3　再用量筒量取70mL的去离子水备用。

4　将70mL的去离子水加入到250mL的烧杯中，在加入2g 的粗盐和4g 的三聚磷酸钠，用玻璃搅拌，可以观察到溶液呈浑浊的悬浊液。

5　再往烧杯中加入10g的十二烷基苯磺酸钠，有少量不溶物产生，液面上有气泡

6　再往烧杯中加入 1g柠檬酸，观察到溶液无明显变化，再加入1g 的氢氧化钠，可以观察到混合物由稠变稀。

7　再往烧杯中加入9g的脂肪酸聚氧乙烯醚，观察到混合液浅黄色，再往其中加入3g的椰子油酸 ，可以观察到制的洗涤剂呈淡黄色。

（2）、洗涤剂的表征——白度值的测定（以第一次为例）

1　接通电源打开在仪器后面的电源开关，预热30min，黑筒放在测量空上用仪器调零电位器调零，待仪器零位稳定后，取下黑筒，放上标准白度板用仪器校标电位器调整标准白度值（校正是85.3）。仪器校准后取下标准白度板 ，取一小块干净的白布，进行测量其白度值为27.2。

2　取下小白布，在窗口处抹脏，再进行测量其白度值，侧得为17.0

3　再取下抹脏后的小布块，用本实验配制好的洗涤剂进行浸泡洗涤，洗涤干净后，烘干小布块，再进行测量白度值，得25.8。

第一次： 

第二次： 

六、思考题：

（一）、洗洁精的泡沫是不是越多越好？

答：洗洁精泡沫量与配方有关。目前洗洁精多为阴离子表面活性剂。一般情况下，泡沫应越多越好，但泡沫太多，不易漂洗。洗洁精泡沫高低影响因素主要有： 　　

1、与使用的表面活性剂种类和含量有关，有些表面活性剂，如阴离子表面活性剂，泡沫较多，而非离子表面活性剂则相对较少。 　　

2、与污垢情况有关，一般污垢增多（特别是油性污垢），泡沫减少； 　　

3、与洗涤时的条件有关。如水温度高，泡沫消除较快。

七、讨论与思考

（一）、洗涤剂的配制

    本实验中的多用洗洁精为液体洗涤剂，制造过程比较简便只需将表面活性剂、助剂和其他添加剂，以及经过处理的水，进行混合，即得产品。又因为是液体，配方中的组分必须良好相容，才能保证产品的稳定，使之在一定温度、一定时间内无结晶、无沉淀、不分层、不混浊、不改变气味、不影响使用效果。

（二）、各种原料的作用

  本实验主要是以多用洗洁精为例，介绍了洗涤剂的基本配方和制作过程，多用洗涤剂的配方主要有八种成分，主要成分是表面活性剂——十二烷基苯磺酸钠是阴离子型表面活性剂，在清除小布块上的固体表面黏附污物的洗涤过程中，它通过一个物理、化学过程，降低体系的表面张力，并产生润湿、乳化、分散、起泡、赠溶等一系列作用。

   脂肪酸聚氧乙烯醚作为非离子表面活性剂，最大特点是化学稳定性好在热稀碱、酸及氧化剂中均稳定。在低于它浊点的温度下有良好的洗涤去污能力，所以甩它配制的洗涤剂能满足低温低泡耐硬水的要求。

    三聚磷酸钠俗称“五钠”，分子式为Na5P3O11，外观为白色粉末状，能溶于水，水溶液呈碱性，它对金属离子有很好的络合能力，不仅能软化硬水，还能络合污垢中的金属成分，在洗涤过程中起使污垢解体的作用，从而提高了洗涤效果。三聚磷酸钠在洗涤过程中还起到“表面活性”的效果，对污垢中的蛋白质有溶胀和增溶作用；对脂肪类物质能起到促进乳化作用；对固体微粒有分散作用，防止污垢的再沉积；此外，它还能使洗涤溶液保持一定的碱性，具有缓冲作用。上述这些作用使三聚磷酸钠起到了很好的助洗效果。

    柠檬酸用柠檬酸或柠檬酸盐类作助洗剂，可改善洗涤产品的性能，可以迅速沉淀金属离子，防止污染物重新附着在织物上，保持洗涤必要的碱性；使污垢和灰分散和悬浮；提高表面活性剂的性能，是一种优良的鳌合剂；可用作测试建筑陶瓷瓷砖的耐酸性的试剂。

粗盐是作为增稠剂，其主要作用是增稠，稳泡及去污。氢氧化钠作为洗涤助剂，调节pH在在碱性范围内，提高洗洁精去污能力。 

椰子油酸是合成各种表面活性剂的中间体。 

（三）洗涤分析

将抹脏的小布块浸入到制备好的洗涤剂，由于有洗涤剂的存在，减弱了污垢与物体表面的黏附作用，这时候在用玻璃棒搅拌，可以使与表面活性剂结合的污垢与被洗涤的小布块的表面脱离开来，悬浮于水中，经冲洗后便可以除去。

实验数据分析，本实验去污效率的第一次实验86.3%，第二次为92.4%，造成较大的差异我认为原因有：1、选用的抹布不一样，本身的白度相差较大，所以最后结误差较大；2、本实验在实验操作上，并没有将抹布烘干，而是洗涤后直接测量白度。这样子水分中含有的杂质附在抹布上，对实际效果有偏差；3、实验中没有控制好其他变量。例如，应该将抹布弄脏后进行同样的操作，同样的浸泡时间，测量同一侧面的白度。由于实验时没有考虑到这些因素，所以实验结果误差较大；4、为了得出更加有力的结果，应该多做几组数据对比参考分析。

【参考文献】

[1]何广平等编.物理化学实验.北京:化学工业出版社,2001.

[2]杨百勤.物理化学实验.北京:化学工业出版社,2007.

[3]傅献彩等.编物理化学(第五版).高等教育出版社,2008.

[4]廖文胜.液体洗涤剂新原料新配方［Ｍ］．北京：化学工业出版社2001，10．

[5]南俊民.洗涤剂的配制与表征.物理化学教研室.