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1、日用化学品工艺前 言 本教材是在工贸职业技术学院应用化工教研室教师和企业专家组成的应用化工技术类专业建设委员会指导下完成的。教材在编写过程中严格按照高职教育改革文件精神，适应高水平应用型人才培养的需要，以学生职业能力培养为主线，构建新的课程体系，最大可能地实现学习与岗位工作的“对接”。教材的编写体现了以学生为本的思想，通过对日用化学品生产企业岗位工作任务和职业能力调查与分析，确定岗位素质和能力，围绕日用化学品生产岗位中所需实际工作任务设计课程教学目标；依据完成工作任务的知识、能力、素质要求选取课程内容，制定教材标准；同时关注学生今后的可持续发展，形成“教、学、做”一体的工学结合教学模式。本教材
2、将日用化学品生产技术以项目和任务的形式编写。本教材内容包括九个项目、二十六个任务，各教学项目的实施都以与企业工作岗位相适应的工作任务为载体，在学生完成工作任务的过程中达到规定的知识学习目标和能力。各项目都设计了完成项目任务。日用化学品工艺可作为高职高专精细化学品生产技术专业的教学用书，也可作为从事相关领域的工作人员参考阅读。本教材由曹子英等老师编写，胡敏主审。由工贸职业技术学院应用化工专业教学指导委员会共同审稿完成。编写过程得到了生物化学工程系领导及应用化工专业教研室等各位同仁的大力帮助和支持，在此表示感谢。由于编者水平有限，书中存在疏漏之处在所难免，恳请各位专家、读者提出宝贵意见。 编 者
3、目 录项目一 洗涤剂的组成与复配规律 1项目二 肥皂 25项目三 粉状合成洗涤剂 38项目四 化妆品的配方 46项目五 化妆品的设备及生产工艺 51项目六 牙膏生产工艺 65项目七 液体鞋油生产工艺 71项目八 墨水 74项目九 浆糊的制作78附 录 中国日化行业分析报告 80参考文献 91绪 论一、 基本概念1、日用化学品及其类别日用化学品是指人们日常生活中经常使用的精细化学品。它和我们的生活息息相关，我们从早到晚都离不开日用化学品：从早晨起来洗脸刷牙，到晚上沐浴，甚至有的人夜晚还要用一些护理用品。日化用品它不是生活的必需品，但它是高质量生活的保证。在国际上，一般只有中国、日本等一些亚洲国家
4、习惯将这些日常生活中使用的精细化学品称“日用化学品”，它的翻译为：Daily Chemicals；但随着人们物质生活丰富，很多我们日常生活中使用的精细化学品并不属于“日用化学品”的范畴，所以国外不这么叫，他们称为Personal Care & Household Products，也就是个人护理与家居用品，但这个概念也并不是太准确，因为有些日化用品也超出了个人护理和家居用品的范畴。我们常说的日用化学品主要有以下几类：（1）洗涤用品（detergent）；（2）化妆品（cosmetic）；（3）口腔卫生用品（oral）；其中洗涤用品和化妆品是日用化学品的两大类，占了日用化学品产量的70%。我们书
5、上主要给大家介绍了化妆品、洗涤用品以及口腔卫生用品，日化用品还有一些产品，例如墨水、胶水、鞋油等等，这些相对来说产量比较小，而且生产起来不像前面几类产品那样对人体健康那么严格，在本教材中只给大家做简要介绍。2、日用化学品的生产特点（1）对原材料和辅料的要求比较严格；（2）对生产设备要求经济、高效、安全、合理；（3）生产工艺过程和操作条件严格控制；（4）包装和装潢要精美。二、洗涤剂的发展概况1、洗涤剂的发展历史（1）肥皂（soap）肥皂是最早的洗涤剂。肥皂最初起源于公元前2800多年前美索不达比亚的“娑婆山”，据说是因为当时的人烤完肉以后，动物的油脂滴到草木灰里面，慢慢就形成了肥皂。为什么这个过
6、程会形成肥皂我们会在后面的章节里面给大家讲到。当时的人们就发现，在草木灰里面捡到的东西具有很好的洗涤作用，这样慢慢就产生了肥皂。但是，这样在草木灰里面加油脂的方法毕竟太慢，满足不了人们的需求，所以肥皂的发展是在路氏制碱法产生以后，也就是1751年左右，肥皂在马赛开始大量生产，因此，现在肥皂还有“马赛皂”的称法。我国是在清末才出现肥皂，刚开始还是从外国进口的。为什么叫这种东西“肥皂”？这还和我国的洗涤历史有关。我国古代的洗涤方式是机械洗涤，就是用棒槌击打，使污垢脱除；后来人们发现，两种植物的果实具有很好的洗涤作用，一种是皂树的果实，叫皂荚；另一种是肥珠子的果实，因此引进那种洗涤效果很好的东西时，
7、就给它取了“肥皂”这个名字，意思是具有和肥珠子、皂荚一样的功能。肥皂作为洗涤剂，有一个最大的缺点就是抗硬水能力差。在含浓度以上的硬水中，泡沫只有普通软水中的一半。世纪初，随着世界石油工业的发展，开始出现了合成洗涤剂。（）合成洗涤剂（ ）合成洗涤剂的发展经历了以下3个阶段：20世纪3050年代由油脂衍生物（grease derivate）、烷基磺酸盐（Alkyl Sulphonate）、仲烷基磺酸盐（second alkyl sulphonate，SAS）转变为烷基苯磺酸盐（alkyl benzenesulphonate，ABS）；开始添加助剂（auxiliary, builder），有三聚磷酸
8、钠（Sodium Tripolyphosphate STPP）、纯碱、硅酸盐。填充料为硫酸钠。原因：价格便宜、洗涤性能更好。：20世纪6080年代由支链的四聚丙烯烷基苯磺酸盐（TBS）转变为直链烷基苯磺酸盐（LAS）开始出现复配技术。原因：环境问题（TBS耐生物降解）：1987浓缩高密度粉出现并且流行。浓缩粉：消除填料硫酸钠，增加活性物、助剂、添加剂的量。活性物要由阴离子和非离子复配，且非离子的量不能少于8%。这样做出的产品表观密度一般较高。表观密度=质量/表观体积表观体积是指物质在自然状态下的体积。例如颗粒状的样品放在杯子里面，其表观体积就是杯子的容积，不管颗粒之间的缝隙。原因：减少成本，减
9、少包装带来的白色污染。2、洗涤剂的发展现状洗涤剂的发展受经济的发展、环境的要求、技术的进步以及人口的增长制约。洗衣粉是目前世界各国应用最为普及的洗涤用品，但在不同的国家和地区，洗衣粉占的比例极大。一般发展中国家，洗涤及占据市场的60%份额。我国2005年，洗涤用品消费量为460万吨左右，其中洗衣粉294万吨，计算一下，洗衣粉占洗涤剂总量的64%左右。书上说是65%，看来我国的洗衣粉所占比例还是在慢慢下降的。而在北美，洗衣粉的比例已被液体洗涤剂所超过。3、洗涤剂的发展趋势（1）多功能化漂白、增白、柔软、消毒杀菌、抗皱祛皱、防紫外线。（2）产品形式多样化 粉状、液状、浓缩化、片状（体积小，易于携带
10、、使用方便、计量准确）（3）有利于环保开发新的助剂：STPP问题（洗涤剂中要大量用到STPP，磷酸盐排放到水中，会使水富营养化而导致藻类大量繁殖，水体溶解氧下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡。海洋中出现的赤潮就是由于水富营养化后红藻大量繁殖引起的。因此从20世纪六十年代提出限磷和禁磷。我国对太湖地区实施了禁磷措施，目前的结果表明禁磷措施对降低居民生活污水中的磷浓度较为明显，降幅达到24%，但太湖河道和湖体水域中磷浓度与水富营养化的作用并不明显。最近几年，又有人提出，磷并不是造成水质富营养化的原因，控制氮比控制磷更重要。现在，对限磷和禁磷的争论还一直在继续。）为什么要争论？因为到目前为止，还
11、没有一种助剂能真正完全取代STPP。浓缩化：减少白色污染。（4）安全性高发展绿色表面活性剂：目前的一些表面活性剂，有的刺激性较大，有的不易生物降解，因此需要开发对人和环境都温和的表面活性剂。降低现有表面活性剂中有害物质的量，例如二恶烷、磺内酯、氯乙酸钠、亚胺等，这些都是反应过程中的副氟产品或者是未反应完的原料。（5）低温洗涤 漂白剂及漂白活化剂：一般的洗涤剂不能洗去织物上的色素污垢，为了使织物鲜艳、有光泽，需要添加漂白剂。常用的漂白剂是过碳酸钠和过硼酸钠。过碳酸钠以前因为价格较高所以用的较少，现在随着价格降低，用量逐渐增加。大多使用的漂白剂是过硼酸钠，但过硼酸钠在低温下漂白效果不好，需要添加漂
12、白活性剂。常用的漂白活性剂是四乙酰乙二胺（TAED），但在低温下效果也不好，另外去污主要集中于亲水性污渍。目前的研究重点是烷酰氧基苯磺酸钠，例如SNOBS。表面活性剂：发展低温下溶解性能及去污性能均好的多功能表面活性剂，例如双烷基双磺酸盐、月桂酰基乙二胺三乙酸。酶：酶对清除污斑，特别是蛋白污渍，例如血渍、草渍具有很好的效果。但有些酶的工作温度偏高，所以需要发展低温洗涤用酶。另外，酶工业的发展还要解决以下几个问题：酶生产过程中的粉尘；：液体洗涤剂中酶的稳定性；：大力发展复合酶。三、化妆品的发展概况1、化妆品的历史 化妆品的使用已经有好几千年的历史。在中国，殷商时代就已使用胭脂、战国时期的妇女以白
13、粉敷面、以墨画眉。使用化妆品最早的国家是埃及，当时的埃及女王用动物的乳汁沐浴、以植物的花涂抹指甲等等。目前，美国是最大的化妆品生产国。世界十大化妆品公司：法国欧莱雅（L Oreal）、英国联合利华(Unilever)、美国宝洁公司(Protect & Gamble) 、日本资生堂(Shiseido)、美国雅诗兰黛(Estee Lauder)、美国雅芳公司(AVON)、美国强生公司(Johnson)、德国威娜公司(Wella)、日本花王公司(KAO)、美国露华浓公司(Revlon)，前十名中有五个来自美国。2、中国化妆品现状中国美容化妆品行业的真正发展也就20多年，当时有郁美净、大宝、奥妮等品牌
14、。目前，中国的化妆品企业有4000多家，主要集中在香港、广东、上海、江苏、北京，其中，50%的化妆品企业集中在广东。中国目前化妆品产业格局：高端个人护理用品完全由外资品牌掌握；基本化妆类，如口红、香水等，由外资品牌和国内品牌共同掌握；低端基础洗涤类产品由国内品牌掌握。3、化妆品的发展趋势（1）防晒、美白与抗衰老阳光照射会加速黑色素的形成、加速皮肤老化，还可能会损害人的免疫系统，导致皮肤病的发生。开发新型、安全、高效的防晒原料是化妆品研究的方向。现在一些比较有前途的有：UVA和UVB复合防晒剂的开发；天然活性物质和纳米ZnO和TiO2替代现在的化学防晒剂。东方女性一直崇尚皮肤白皙，现在欧美的女性
15、中也逐渐流行。探寻美白机理、寻找安全、高效的美白剂，例如一些天然提取的活性物。现在我国正进入老龄社会，对皮肤的抗衰老尤为重要。需要寻找天然抗衰老活性试剂、生物制剂等。（2）天然化妆品化妆品的发展经历了从天然到化学合成再到天然的发展过程。古时候人们就用黄瓜水、丝瓜汁搽脸使皮肤保持柔嫩。后来随着科学技术的发展，人们先化学合成的比天然提取更容易、制造和使用更方便。但化学合成造成了环境污染和毒性，使化妆品又回归自然。许多中草药和动物制品具有防治皮肤病、防裂、防晒、增强皮肤营养等功能。中草药美容化妆品是一个较具前景的发展方向。（3）生物技术制剂生物技术制剂是从20世纪70年代兴起的。利用生物技术制剂，能
16、生产一些有效的抗衰老产品，例如透明质酸钠、表皮生长因子、超氧化物歧化酶、聚氨基葡萄糖。生物技术在化妆开发中的应用：一是生命科学的发展导致人们对一些生命现象的科学的认识，如皮肤的老化现象、色素的形成过程等，然后根据这些机理，通过适当的模型，有针对地筛选化妆品的原料、设计新配方，改善或抑制某些不良过程。二是利用细菌、动物细胞、植物细胞生产一些昂贵的化妆品原料。四、牙膏工业的发展概况牙膏与人的口腔卫生和健康状况紧密相连，是衡量一个国家文化生活和卫生水平的标志之一。1、 定义美国牙科协会给牙膏的定义：“牙膏是和牙刷一起用于洗净牙齿表面的一种物质”。（toothpaste）2、分类普通牙膏（洁齿型牙膏）
17、和药物牙膏（疗效型牙膏）；3、牙膏工业的历史4、牙膏工业现状目前在中国牙科协会登记的牙膏企业是40多家，还有一些没有登记的，总计有上百家。中国牙膏按产量牌在前十位的企业分别是：广州高露洁公司的高露洁牙膏、联合利华公司的中华和洁诺牙膏、广西柳州的两面针牙膏、的冷酸灵牙膏、宝洁的佳洁士牙膏、广州美晨公司的黑妹和美晨牙膏、中山的黑人牙膏、奥奇丽集团的田七牙膏、芳草牙膏、美加净牙膏。世界最大的牙膏企业是高露洁公司，有了200多年的历史。5、牙膏的发展趋势（1）天然牙膏 处于安全、保健的目的，人们现在越来越喜爱天然牙膏。（2）药物牙膏加氟防龋牙膏，除牙斑、脱臭、清新口气的牙膏。（3）美容牙膏洁白健美。清
18、除牙齿上的烟渍、茶渍、咖啡渍等。（4）生物牙膏添加各种生物制剂，例如SOD生物牙膏能防治牙周炎、牙龈炎、牙齿松动、口臭等。（5）泵式、牙刷式、挂壁式牙膏在牙膏的包装上创新。泵式牙膏：将牙膏装入铝罐或塑料包装中，按下按钮、即可向牙刷上自动挤出一定量的膏体。牙刷式牙膏：将牙膏装入牙刷柄中，按下按钮，即可将一定量的牙膏挤到牙刷上。挂壁式牙膏：何泵式牙膏用法一样，但悬挂于公共场合。总结：从事这一行业的人，不仅要有扎实的基础理论知识，还要有敏感的市场意识和一定的经营头脑。& 思考题1、日用化学品分为几类，举例说明。2、简述洗涤剂的发展趋势。3、简述化妆品的发展趋势。4、简述牙膏的发展趋势。项目一 洗涤剂
19、的组成与复配规律本项目主要阐述洗涤剂的去污原理，洗涤剂主要原料的性质以及选用规则和复配规律。任务一 洗涤剂的去污原理一、污垢的定义及分类污垢（soil）是指被洗涤对象表面上需除去的表面黏附物或者杂质。污垢的种类可以按被洗涤对象来划分，可以按污垢的化学性质划分，还可以按相应的洗涤方法划分。(一) 按被洗涤对象划分1、人体污垢人体污垢主要是人体皮肤分泌出来的油性污垢和皮脂。其主要成分是游离脂肪酸、三甘酯、蜡、烃、胆固醇以及游离脂肪醇等的复杂混合物。其中，以C14、C16、C18的饱和与不饱和脂肪酸及其甘油酯最多，几乎占总脂肪酸量的80。2、被服污垢被服污垢是指衣帽被褥等纤维物品上的污垢，包括人体分
20、泌的污垢和外界来的污垢，具体可分为以下几类。(1) 油性污垢油性污垢是纤维织物的主要污垢成分，这类污垢大都是油溶性的液体或半固体。包括动植物油脂、脂肪酸、脂肪醇、胆固醇、矿物油及其氧化物等。其中动植物油脂、脂肪酸类与碱作用而皂化溶于水。而脂肪醇、胆固醇、矿物油则不为碱所皂化，它们的憎水基与纤维作用力较强，牢固地吸附在纤维上而不溶于水，但能溶于某些醚、醇和烃类有机溶剂，并被洗涤剂水溶液乳化和分散。(2) 固体污垢被服上的固体污垢有煤烟、灰尘、泥土、沙、水泥、皮屑、铁锈和石灰等。它们与油脂、水混在一起黏附于织物的表而，其粒径一般在1020 m。固体污垢通常带负电，个别也有带正电的。这类污垢不溶于水
21、，仅能被洗涤剂水溶液分散、胶溶，悬浮于溶液中。(3) 硅污垢硅污垢的主要来源是泥污，粒度的大小为102000 m；粒径0.1m以下的污垢吸附在织物上时，用普通的洗涤剂不可能将其完全去除。(4) 炭质污垢炭质污垢主要来源于烟尘，烟尘粒子的大小为40200m，容易吸附在疏水性的合成纤维织物上使织物的颜色发暗。由于炭质污垢具有很强的吸附性，一股较难去除。(5) 特殊污垢这类污垢有砂糖、淀粉、食盐、食物碎屑及血液、蛋白质、无机盐等。在常温下它们能被渗透于纤维中，其中有的能与纤维发生化学作用而形成化学吸附，难以脱落。3、住宅污垢住宅污垢包括厨房、餐室、浴洗室、日常用具、地毯和地板污垢等。厨房中的污垢主要
22、是油质污垢和洒落的食物、烟灰、尘土等。浴洗室中的污垢主要是尘土、油灰和人体分泌物等。地板污垢主要是油污、烟垢、蜡和尘土等，与日常用具和织物上的污垢大致相同。地毯污垢可分为无机物粉末(如沙、憨土、石英、长石、石灰、石膏、磷灰石等)、有机物(如动植物纤维、树脂、胶、淀粉、油脂、橡胶、焦油、人体分泌物等)，水分和不明物质。4、餐具和炊具污垢餐具包括陶器、瓷器、玻璃器皿、金属器皿，炊具包括锅、刀、炉灶等。餐具和炊具的污垢主要是尘土、煤灰、食物残渣、手垢、细菌及油脂污垢等，另外，还可能有肥料、农药、寄生虫卵甚至病茵，它们对餐具和炊具造成严重的污染。5、工业污垢通常认为，污垢是被洗涤对象表面上黏附的外来的
23、有害物质。但工业污垢则不尽然，比如铁锈，在电镀操作前，需洗去锈层，而锈层并不是外来物。又如棉花在加工前不仅要洗去外来污物，而且要去掉外壳及胶质，即这些污物与被洗涤体本体没有明显的界限。而且，对于工业污垢来讲，污垢的概念也是相对的，如为了防锈在金属表面涂的防锈油在正常使用状况下不称为污垢，但需要洗涤或进行电镀时，则成为必须洗掉的污垢。(二)按污垢的化学成分1、水溶性污垢。如无机盐、糖类、汗及尿等。2、色素类。如金属氧化物、碳酸盐、硅酸盐和炭黑(煤烟)3、脂肪。如动物油、植物油、矿物油和蜡等4、蛋白质。如血液、蛋、奶和皮屑等。5、碳氢化合物。如淀粉。6、来自下列物质的可漂白物。如水果、蔬菜等(三)
24、按污垢的洗涤方法按照污垢相应的洗涤方法划分，污垢可分为以下几类1、能溶于某酸的污垢，能溶于某碱的污垢。2、水溶性污垢。如钾、钠的天机有机盐、麦粉、细菌和某些果汁等。3、水分散污垢。如水泥、石膏、石灰、尘土等无机污垢，润滑油、煤焦泊、涂料、油脂、沥青等有机污垢不溶于水也不溶于有机溶剂，但可以借适当的表面活性力及机械力使其从被洗涤物表面上脱落下来形成分散体或悬油液而除去。4、不溶于水的污垢。这一类污垢不溶于水，但大多数能溶于有机溶剂的物质，加入表面活性剂并施加机械力可以产生乳化、分散的效果。如油脂，本身虽然不溶于水，但在洗涤剂中的助剂碱的存在下能形成水溶性的脂肪酸钠(肥皂)。这种物质具有表面活性，
25、有助于洗涤。污垢往往不是单独存在，而是混合在一起黏附在织物或其他被洗涤体上有时在外界的影响下还会氧化分解，或在微生物的作用下分解和腐败，导致更为复杂的结构。二、污垢的黏附关于污垢的附着状态，可用扫描电子显微镜进行观察。污垢在被洗涤对象表面上的黏附方式大致有以下几种。1、机械黏附主要指的是固体尘土黏附的现象。黏附力依污垢的性质及被洗涤物表面的特征(如织物的粗细、纹状)和纤维特性不同而不同。在洗涤时，依搅动和振动力的大小不同，污垢的脱落程度也不一致。以机械力结合的污垢几乎可以用单纯的机械方法去掉，但当污垢的粒子小于0.1 m时，就很难去掉。夹在纤维中间和四处的污垢有时也难以去除。2、分子间力黏附被
26、洗涤物和污垢以分子间范瓦尔斯(包括氢键)结合。衣料纤维中含羧基、羟基、酰胺基等活性基团，这些基团和污垢中的脂肪酸、脂肪醇形成氢键而吸附油性污垢，油性污垢又吸引固体粒子，特别是容易黏附易聚合的不饱和油脂和易面他的流动态塑料类，使得污垢的去除变得相对困难。（可以在碱的作用下去除）3、静电力黏附一些固体如纤维素或蛋白质纤维表面在中性或碱性溶液中带有负电，而有一些固体污垢粒子在一定条件下带有正电，如炭黑、氧化铁等，它们表现出很强的静电吸引力而产生黏附。另外，水中含有的钙、镁、铁、铝等金属离子在带负电的表面(如纤维)和带负电的污垢粒子之间形成多价阳离子桥，从而使带负电的表面黏附上带负电的污垢。静电结合力
27、相对比机械力强，因而污垢的去除相对难些。这类污垢可用表面活性剂或有机溶剂除去。4、化学结合力污垢和被洗涤体发生化学结合，形成离子键或共价键，比如铁锈，这类污垢需要采用特殊的化学处理方法使之溶解去掉。三、污垢的去除(一)去除污垢的作用污垢的去除主要包括化学作用和物理作用。1、溶解和分散对污垢起溶解和分散作用的主要是水和溶剂。水是良好的洗涤媒介，但它有以下缺点：水对油脂类的污垢不具有溶解和分散能力，在洗涤时必须添加表而活性剂和助剂，水的表而张力很大，把带有污垢的织物投入水中浸渍时，水不太容易渗入织物的组织内，同时也难浸润附着在纤维上的污垢；钙、镁，等金属和肥皂反应后生成不溶于水的金属皂，这种金属皂
28、不具有去污能力，对去污不利，在使用肥皂洗涤时不仅降低肥皂的去污能力，而且这种金属皂很容易沉积在被洗物表面上，使被洗物的光泽和色调等减退，触感变硬。溶剂广泛用于工业清洗，在家庭洗涤方面主要是作为干洗制使用。(1)溶剂的利用和溶解的范围 由于一般污垢的组成成分复杂，有亲水性的污垢和亲油性的污垢，如果只靠水的溶解力就洗不掉油性污垢，如果单纯使用亲油性溶剂就洗不掉水溶性污垢。为了把污垢全部洗掉，常需用多种溶剂配合使用以扩大溶解范围。在这种情况下，就要利用表面活性剂的乳化作用和增溶作用，把水和石油类溶剂做成乳状液，以便同时发挥两者的溶解特性。在工业洗涤和干洗领域，就是利用这个原理配制成各种工业用洗涤剂和
29、干洗剂。(2)溶剂的种类出于安全性方面的考虑，适宜家庭用的溶剂种类比较少，主要有以下几类。烃类：烃类溶剂的价格比较便宜，而且对油脂类的溶解性良好，是常用的溶剂。煤油是这类溶剂的代表，也是干洗剂的主要溶剂。此外，如石油醚、环己烷等主要用于擦掉织物上的污斑。但易燃易爆。氯代烃类：这类溶剂也是常用的溶剂，特别是三氯乙烯和四氯乙烯等主要用于干洗剂和其他洗涤用溶剂。这类溶剂虽然有不燃或难燃的特点，但它们的毒性比一般溶剂的大，特别是四氯化碳的毒性最强，家庭不宜使用。醇类：醇类毒性较低，乙醇和异丙酵的毒性最低，可作为厨房用洗涤剂的溶剂。甲醇的口服毒性很强，最好不要使用。醇类同样也具有易燃性，使用时要注意避免
30、明火。酮类：丙酮是水溶性溶剂，它对油脂的溶解力比醇类强，毒性小、易燃。丁酮也是水溶性溶剂，但其亲油性比丙酮强。氯代氟代烃类：这类溶剂难燃、毒性低，是比较安全和稳定的溶剂，可作为洗涤溶剂，也可作为家庭用喷雾型溶剂使用。由于它的气体在空气中大量扩散，破坏大气中的臭氧层，使紫外线的透过量增加，诱发皮肤癌症，因此，国际上已限制或禁止使用这类溶剂作为气雾剂的原料，而使用丙烷-丁烷混合物等代用品。2、界面活性作用在洗涤剂中，发挥表面活性作用的主体是表面活性剂。表面活性剂对去污起主要作用。助剂本身虽然不具有表面活性作用，却能增强表面活性剂的作用。在洗织物用的肥皂中添加碳酸钠，可使纯水的表面张力显著降低。一方
31、面，碳酸钠可使酸性或硬度高的洗涤用水中的钙生成碳酸钙沉淀，这样可使洗涤用水软化，提高肥皂的去污力。另一方而，肥皂具有起泡作用、降低表面张力作用和油的乳化作用，这些作用互相配合、协作，共同发挥去污作用。3、化学反应作用酸、碱、氧化剂、还原剂等药品的化学反应也有重要的去污作用。在工业清洗方而，一般使用硫酸、盐酸、烧碱等强酸、强碱类，洗掉金属表而的锈、水垢和油污等。而家庭洗涤一般用弱酸或弱碱，化学反应作用比较温和。例如，洗涤织物上的混合污垢，有时可使用氨水，利用氨水同污垢中的脂肪酸中和生成皂来洗涤，效果比较好。 氧化和还原作用是家庭用洗涤剂中常有的化学反应。例如，漂白效应就是氧化和还原反应的结果，使
32、用时需根据使用目的适当调节洗液浓度、温度相反应时间。许多氧化剂还具有较强的杀菌作用，特别是次氯酸钠，经常用于炊具和餐具等洗净后的杀茵。4、吸附作用 吸附作用去除污垢的机理主要是利用同污垢有亲和性的某种物质将附着在被洗物上的污垢吸附到某种亲和性物质的表面。一般使用比表面积大的粒子为吸附剂。例如，厨房用和擦洗玻璃用的去污粉中的活性白土、洗衣粉中的淀粉等都属于有机高分子胶体粒子。这些胶体粒子对污垢的吸附具有选择性。一般使用活性炭吸附溶液中的污垢。另外，为了防止从纤维上脱离的污垢重新附着到纤维上，需添加抗再沉淀剂。这种助剂吸附在纤维的表面上，可以防止污垢粒子再附着到纤维表面上。5、物理作用仅仅将被洗物
33、浸泡在含有表面活性剂和助剂的洗涤液中并不能充分发挥洗涤效果，还要施加适当的物理作用。物理作用主要是为了提高洗涤剂与纤维的接触面积，利用机械力促使污垢从纤维上脱离。加热也是一种重要的物理作用。对不同种类的纤维进行加热洗涤，可以使纤维的表面迅速润湿膨胀，从而提高洗涤效果。6、酶分解作用动植物生物体内的酶是一种高分子有机化合物，对生物体内许多物质的分解和合成具有催化作用。在洗涤过程中，可借助酶的这种作用达到去污的目的。(二)污垢的去除过程被洗物、污垢和洗涤剂构成去污体系。洗涤过程一般可以用下式表示：其中，F代表被洗物；S代表污垢；D代表洗涤剂，污垢的过程分为以下3步：1、润湿被洗物表面洗涤作用的第一
34、步是洗涤液润湿表面。不同织物的润湿性能有较大差异。水在一般天然纤维上的润湿性较好，但在人造纤维上的润湿性较差。见下表。浸湿过程自由能降低为：-G=SG-SL加入表面活性剂后，固液界面张力明显降低，因此推动力增加。支链的表面活性剂分子具有较好的润湿作用。2、油污从物体表面去除洗涤作用的第二步是油污的去除。油污的去除是通过卷缩机理实现的。一般，油垢呈簿膜状附着在被洗物的表面，随着洗涤液的润湿，油污慢慢卷缩起来。具体过程是这样的。假设这是被洗物的平面，上面附着的是液体的油性污垢。在被洗物的固体、油、空气三相的界面上，油的接触角是0o。，将其放在洗液中(表面活性剂的稀溶液)浸渍后，会发生如下图的变化，
35、即随着时间的延续面卷缩。图1 油性污垢从左向右卷离在卷缩的某一时刻，如图2所示，油油的接触角是，在平面固体s上由水相w围绕。在固相、油相和水相的三相界面上（在断面上是点）油滴受挤压，其卷缩力为：图2 卷离过程的断面式中 j固体上油相在每单位面积的水相上放置时表面张力减少的量油的卷缩力可简化为在空气中，油的接触角几乎近似于0。，但在洗涤过程中，由于织物吸附了表面活性剂，ws变小，而j变大。R是正值时，油滴被挤压，随时间的延续而增大，超过90o时，式owcos是负值，随的增大第二项的绝对值变大。此时，有两种情况：jow时，接触角从0o变到180o，R均为正值，且逐渐减小，当j180o时，则完全变成
36、球形而卷离。jow时(实际上这种情况多)，随着接触角增加，R逐渐减小，直到接触角到达某一个值0时，R0，卷离停止，0是水溶液前进、油后退时的平衡接触角。当平衡接触角0大于90o时，油垢不能自发地脱离表面，但可被液流的水力冲走：当油污与表面的接触角小于90o时，则即使有运动液流的冲击，也仍然有小部分油污残留于表面。要除去这些小油滴，需要做更多的机械功，或者借较浓的表面活性剂溶液对油的增溶作用而除去。一般来说，被洗物的表面亲水性越强，油污越容易被卷离。3、洗脱的油污进入洗液介质洗涤过程的第三步是被洗脱的油污进入洗液介质中，呈ow型乳液而分散，当洗涤液排放时，油污同时被排放掉。四、去污力的评定对于不
37、同类型的洗涤剂，其去污力的评定方法不同。中国目前有衣料用洗涤剂去污力测定标准(GBT1317491，适于衣料用洗涤剂，包括粉状、液体及膏4产品)，2003年对标准进行了修订，GB/T13174-2003。增加了抗再沉积能力的测定，去污机改为了立式去污机。餐具洗涤剂国家标准(GB 998688，适于洗涤蔬菜、水果、餐具的洗涤剂) 1、织物用洗涤剂去污力测定织物用洗涤剂采用光学白度法，使用立式去污机进行测定，在规定温度下洗涤一定时间后，用白度计在一定波长下测定污布洗涤前后的光谱反射率，并与空白进行对比。中国标准人工污垢碳黑污布组成如下：混合油(蓖麻油：液体石蜡：羊毛脂1：1：1)5g；卵磷脂10
38、g；炭黑污液500 ml；50乙醇50 m1。炭黑污液的组成为：炭黑2.3g；阿拉伯树胶32g；95乙醇760 m1。水750 ml。用白度计测定人工污染过的污布洗涤前后的白度，经计算即可得出所用洗涤剂的去污率。去污率的计算采用下列公式：2、餐具洗涤剂去污力的测定GB 9986-88 餐具洗涤剂去污力的测定方法。餐具洗涤剂去污力的测定包括人工污垢的配制，其中人工污垢的配方为： 原料 质量分数 原料 质量分数 炼熟猪油 15 全脂乳粉 7.5 小麦粉 15 蒸馏水 55 全蛋粉 7.5将人工污垢涂于盘子上，然后洗涤，因为洗下的污垢能消除洗涤剂的泡沫，所以按泡沫消失至一半作为洗涤的终点。于是不同洗
39、涤力的洗涤剂可以洗出不同数量的盘子，盘子数则为实验结果。再与标准餐具洗涤剂的洗盘数比较，若被测餐具洗涤剂样品洗盘数大于或等于指标洗涤剂洗盘数，则该餐具洗涤剂的去污力应判为合格。否则，判为不合格。3、金属清洗剂去污力的测定实验步骤包括金属试片的制备、打磨、摆动、清洗、人造油污的配制、干燥、称量，最后计算。4、自然污垢评定法对于去污力还有一些实际的评定法。比如自然污染布的调制方法是用白衬衫假领子缝在工作服衣领上。穿一星期后，脖颈上的污垢部附在假领上，收集大量污染假领进行洗涤实险。用不同季节、不同穿着时间得到的假领做洗涤力评价。美国有的洗涤剂厂用白衬衫实验法，即星期一至星期五每天上班时发给经选择的实
40、验人员穿上白衬衫一件，下午下班交回，洗涤后再穿上，如此持续两个月，用同一洗涤剂洗涤，最后剪下衣领，用标准洗涤剂洗涤的衬衫进行评价。任务二 洗涤剂常用的表面活性剂表面活性剂是各种洗涤剂的主要活性物，其种类繁多，结构复杂。通常根据其特征，分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂和非离子表面活性剂。一、表面活性剂的特征表面活性剂的种类繁多，结构复杂，但从分子结构的角度归纳起来，所有的表面活性剂具有“双亲结构”和“亲油基团和亲水基团强度的相互平衡”两个特征。1、表面活性剂分子中的“双亲结构”任何一种表面活性剂，其分于都是由两种不同的基团组成：一种是非极性的亲油基团疏水)结构；另一种是极性
41、的亲水(疏油)基团。这两种基团处于分于的两端面形成不对称的分子结构。这样，它既有亲油性又有亲水性，形成一种所谓的“双亲结构”。2、亲油-亲水平衡一个良好的表面活性剂，不但具有亲油及亲水基团，同时它们的亲水亲油强度必须匹配。亲油性太强，会完全进入油相；亲水性太强，会完全进入水相。只有具有适宜的亲油亲水性，才能聚集在油水界面上定向排布，从而改变界面的性质。亲油基的强度除了受基团的种类、结构影响外。还受烃链的长短影响；亲水基的强度主要取决于其种类和数量。二、阴离子表面活性剂(anionic-SAA)阴离子表面活性剂溶于水中时，分子电离后亲水基为阴离子基团如羧基、磺酸基、硫酸基，在分子结构中还可能存在
42、酰胺基、醚键。疏水基主要是烷基和烷基苯，常见的阴离子表面活性剂的主要品种有以下几类。1、羧酸盐（carboxylate）羧酸盐类表面活性剂俗称脂肪酸皂(soap)，式为RCOOM，其中RC8C22，M为K+、Na+、HN+(CH2CH2OH)3等。羧酸盐是用油脂与碱溶液加热皂化而制得的，也可用脂肪酸与碱直接反应而制得。就同样的脂肪酸面言，钠皂最硬，钾皂次之，铵皂较柔软。钠皂和钾皂有较好的去污力，但其水溶液碱性较高，pH值约为10，而铵皂水溶液的碱性较低，pH值约为8。2、烷基硫酸盐(alkyl sulphate, AS) 烷基硫酸盐的化学通式为RO-SO3M，其中RC8C18，M通常为钠盐，也
43、可能是钾盐或铵盐。烷基硫酸盐的制备方法是将高级脂肪醇经过硫酸酯化后再以碱中和。这类表面活性剂具有很好的洗涤能力和发泡能力，在硬水中稳定，溶液呈中性或微碱性，它们是配制液体洗涤剂的主要原料。其中最主要的品种是月桂基硫酸钠，商品代号为K12，白色粉末，可溶于水，可用做发泡剂、洗涤剂等。如果在烷基硫酸盐的分子上再引入聚氧乙烯醚结构，则可以获得性能更优良的表面活性剂这类产品中具有代表性的是月挂醇聚氧乙烯醚硫酸钠，其结构简式为C12H25（OCH2CH2）n-OSO3Na，俗称AES。由于聚氧乙烯醚的引入；使得月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠比月桂酵硫酸钠水溶性更好、其浓度较高的水溶液在低温下仍可保持透明，适合配
44、制透明液体香波。月桂醇聚氧乙烯醚硫酸盐的去油污能力特别强，可用于配制去油污的洗涤剂，如餐具洗涤剂。该原料本身的强度较高，在配方中还可起到增稠作用。将非离子表面活性剂单月桂酸甘油酯经硫酸酯化后，再中和，可制得单月桂酸甘油酯硫酸钠，其结构简式为该产品易溶于水，水溶液呈中性，对硬水稳定，其发泡性和乳化作用均好适用于配制香波等高档液体洗涤剂。3、烷基磺酸盐(alkyl sulphonate)烷基磺酸盐的通式为R-SO3M，是应用得最多的一类阴离子表面活性剂。它比烷基硫酸酯盐的化学稳定性更好，表面活性也更强。（1）烷基苯磺酸钠(LAS) 烷基苯磺酸钠的结构简式为：它是由烷烃脱氢后直接与苯缩合制得烷基苯、
45、然后用SO3磺化、中和后即得成品。烷基苯磺酸钠具有良好的发泡力和去污力，综合洗涤性能优越，是合成洗衣物中使用最多的表面活性别。早期的烷基苯磺酸钠是以丙烯为原料，聚合成四聚丙烯(十二烯)，再与苯缩合成十二烷基苯。用这种原料生产的烷基苯磺酸钠虽然润湿能力好，去污能力也好，但不易生物降解，排放后污染环境，因此这种产品已逐渐被用正构烷烃生产的直链烷基苯磺酸钠所取代。 (2)仲烷基磺酸钠(SAS) 仲烷基磺酸钠的结构简式为：它是正构烷烃在紫外线照射下与SO2与O2通过磺氧化法反应生成烷基磺酸，然后用NaOH中和得到仲烷基磺酸钠。进行磺氧化反应时，由于仲碳原子比伯碳原子更易发生反应，因此产品的组成主要是仲烷基磺酸钠。用磺氧化法生产的烷基磺酸钠副产品少，色泽浅，适宜用于民用洗涤品。仲烷基磺酸钠的缺点
