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摘 要

本文通过最大气泡法测定不同家用洗涤剂产品的表面张力，首先考察了在正常洗涤温度下不同浓度的洗涤剂对表面张力的影响，其次加入碱性纤维素酶考察了酶对洗涤产品表面张力的影响，最后通过烷基糖苷类表面活性剂和氨基酸起泡剂两种表面活性剂并加入碱性纤维素酶进行复配，并通过表面张力测定与白度测试比较其与市售洗衣液的洗涤性能。实验表明：样品Y的CMC大约是0.001 g/mL，复配洗涤剂具有良好的洗涤性能。

关键词：家用洗涤剂，最大气泡法测表面张力，复配

Abstract: In this paper, the maximum bubble method was used to determine the surface tension of different household detergents. Firstly, the effect of detergents with different concentrations on the surface tension at normal washing temperature was investigated. Then, alkaline cellulose was added to investigate the surface tension of the enzymes on the washed products influences. Finally, two surfactants, an alkyl glycoside surfactant and an amino acid foaming agent, were added and alkaline cellulose was added for compounding. The wash performance of the surfactant and the commercially available laundry detergent was compared with the surface tension measurement and the whiteness test. The experiment shows that the CMC of sample Y is about 0.001 g/mL, and the compound detergent has good washing performance.

Keywords: Household detergent，Maximum bubble method for measuring surface tension，Compounding

目 录

1 前言 3

1.1表面活性剂概述 3

1.2 表面活性剂在洗涤产品中的作用 4

1.2.1润湿作用 4

1.2.2增溶作用 4

1.3 临界胶束浓度（CMC）概述 5

2 实验 5

2.1 实验仪器 5

2.2 实验试剂 5

2.3 实验步骤 6

2.3.1 溶液配制 6

2.3.2 最大气泡法测定溶液的表面张力 6

2.3.3 两种不同材质的布料的白度测试 6

3 实验结果与讨论 7

3.1 不同浓度对相同洗涤产品表面张力的影响 7

3.1.1 不同浓度样品L的表面张力 7

3.1.2 不同浓度样品A的表面张力 8

3.1.3 不同浓度样品B的表面张力 9

3.1.4 不同浓度样品Y的表面张力 10

3.1.5 小结 11

3.2正常洗涤浓度时不同洗涤产品的性能比较 11

3.3 酶在正常洗涤浓度时对各洗涤产品表面张力的影响 12

3.4复配洗涤剂性能测试 13

3.4.1氨基酸起泡剂表面张力测定 13

3.4.2椰油基葡糖苷表面张力测定 14

3.4.3 不同配比的两种表面活性剂复配性能比较 15

3.4.4 酶对配方洗涤剂表面张力的影响 16

3.4.5 配方洗涤剂与市售洗涤剂的表面张力比较 17

3.4.6 配方洗涤剂与市售洗涤剂的洗涤性能比较 18

结 论 20

参 考 文 献 21

致 谢 23

1 前言

1.1表面活性剂概述

在溶液中加入很少的量就能显著降低其表面张力，改变体系界面状态，并产生润湿、乳化、增溶及发泡等效果的物质，我们将其叫做表面活性剂，它是一种功能性的精细化工产品^[1]。表面活性剂因其具有优良的性能被应用在石油、纺织、农药、医药等各个行业，其中家用洗涤剂行业是表面活性剂的最大用户^[2,3]。

表面活性剂分子的结构特点是它不具有对称性，是由具有亲水性的极性基团和具有憎水性的非极性基团所组成的有机化合物，它的非极性憎水基团（又称为亲油性基团）一般是8~18个碳的直链烃（也有可能是烷烃），因而表面活性剂都是两亲分子，吸附在水表面时采取极性基团向着水非极性基团远离水（即头浸在水中，尾竖在水面上）的表面定向^[4]。这种定向排列，使得表面上不饱和的力场得到某种程度上的平衡，从而降低了表面张力^[5]。

1.2 表面活性剂在洗涤产品中的作用

表面活性剂在污垢和基底表面的吸附作用是去污洗涤的核心，而吸附作用也是表面活性剂最基本的性质之一^[6]。在洗涤中，表面活性剂的疏水基会尽量地减少与水的接触，在表/界面上产生定向吸附，当达到一定浓度后在体相形成聚集体，因此表面活性剂表现出一系列优良的性能，如润湿、乳化、增溶等，这些作用在不同的洗涤过程中扮演着不同的角色，这就需要我们根据不同污渍的油污性质和基底的情况而做出不同的选择^[4]。

1.2.1 润湿作用

因为我们在平时的生产中常常需要控制固液之间的润湿程度，这使得表面活性剂在产品中有着很重要的作用。在液体中加入少量表面活性剂，一方面表面活性剂在低能固体表面形成定向吸附层，疏水基朝向固体表面，亲水基朝外，改变了固体表面的性质，另一方面表面活性剂降低了液体的表面张力，润湿能力增强^[7]。如果固体表面越容易被润湿，则在洗涤过程中亲油性固体污垢越容易脱离物体表面，洗涤剂的洗涤作用也更容易发挥。阴离子表面活性剂和某些非离子表面活性剂常用作润湿剂，而阳离子表面活性剂很少作此用途^[4]。

1.2. 2 增溶作用

非极性的碳氢化合物如苯等几乎不能溶于水，但能溶于浓的肥皂溶液，或者说溶解于大于临界胶束浓度且已经大量生成胶束时的离子型表面活性剂溶液，这种现象叫做增溶作用^[4]。增溶作用可以使被溶解物的化学势大大降低，且是一个可逆的平衡过程^[8]。增溶后，溶液不存在两项，溶液呈现的状态是透明的液体。如在洗涤过程中，亲油性污垢脱离了物体的表面，被含有表面活性剂的溶液增溶，将其稳定地分散在水溶液中，与此同时，表面活性剂分子占据了原来污垢占据的表面空间，这样有效减少了物体表面的再次污染，从而使去污效果大大提高。

1.3 临界胶束浓度（CMC）概述

当表面活性剂的浓度较低时，表面活性剂分子以单个分子形式存在，这些分子聚集在水的表面上，使空气与水的接触面减少，从而引起水的表面张力显著的降低^[9]。当溶解浓度逐渐增大时，不单表面上聚集的表面活性剂分子增多而形成单分子层，而且溶液体系内部的表面活性剂分子由于分子间作用力相互靠拢，聚集在一起形成胶束，而形成胶束的最低浓度被称之为临界胶束浓度（CMC）^[10]。

由于胶束不具有活性，表面张力不再下降，在表面张力与表面活性剂浓度的关系曲线上表现为逐渐趋平的线段，此时的溶液称之为胶束溶液^[11]。形成胶束后，憎水基团完全包裹在胶束内部，几乎与水隔离，剩下亲水基团方向朝外，与水几乎没有相斥作用，从而使得表面活性剂稳定的溶于水中^[12]。当达到临界胶束浓度后，胶束会争夺溶液表面的表面活性剂分子，从而影响表面活性剂的效率^[13]。

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