微乳化技術在洗滌方面的應用

毛雪彬，李 英

（1.山東大學，山東 濟南 250000；2.中國日用化學工業(yè)研究院，山西 太原 030000）

前言

微乳化技術是不同于普通乳化技術的一種新技術[1]。1943年Hoar和Schulman率先發(fā)現(xiàn)了油、水與表面活性劑和助表面活性劑混合后自發(fā)形成透明或半透明的體系，并于1959年將其正式命名為“微乳液”。因此微乳液是由油、水、表面活性劑和助表面活性劑在一定的比例下自發(fā)形成的透明或半透明、各向同性的熱力學穩(wěn)定體系[2]。微乳液和普通乳狀液一樣都是分散體系，也有W/O和O/W的結構類型，但微乳液與乳狀液具有本質的區(qū)別，主要表現(xiàn)為：普通乳狀液是熱力學不穩(wěn)定體系，分散相粒徑大，不均勻，外觀不透明，存放過程中會發(fā)生聚集而最終分離成油、水兩相，需要表面活性劑或其他乳化劑維持動態(tài)穩(wěn)定；而微乳液是熱力學穩(wěn)定體系，分散相粒徑很?。?.01～0.1μm），外觀透明或微藍，具有很好的熱力學穩(wěn)定性，長時間放置不會分層和破乳，在高速離心分離下也不發(fā)生分層現(xiàn)象，即使在超離心場作用下的分層現(xiàn)象也是暫時的，當離心場取消后，體系又會變得均勻透明，分層現(xiàn)象消失。

微乳液具有超低界面張力的特性，可將油水界面張力降至10-3～10-4mN/m，并且具有相當大的增溶量，O/W型微乳液對油的增溶量可高達60%。鑒于微乳液所具有的這些特點，使它具有一般乳狀液所不能實現(xiàn)的一些特殊應用，在許多領域具有重要應用前景。如在洗滌方面，由于微乳體系相當穩(wěn)定，能長時間存放，并且滲透能力和增溶能力強，能夠清洗重垢以及難清洗的物品，因此，具有極大的應用潛力。

液體洗滌劑是當前洗滌劑領域的重點發(fā)展方向，其配方的要求比較高，難點就在于需要把較高濃度的表面活性劑和助表面活性劑溶入水中，同時還要使產品為透明狀態(tài)[3]。而微乳液體系可以實現(xiàn)以上要求，并且由于具有非常低的界面張力，相當強的乳化和增溶能力，以及能夠有效地滲透到固體表面和織物毛細孔中去除污物，使洗滌效果比傳統(tǒng)洗滌劑要好很多。另外，微乳液還可以在洗滌過程中現(xiàn)場生成，將微乳洗滌劑投入到被清洗物中后，污物作為非極性組分，成為微乳液的油相，可以被有效地增溶和分散。因此，即便是高濃度的污物也能很快被清洗掉。利用綠色表面活性劑組成微乳液，應用到洗滌中，對環(huán)境的污染小，不僅具有顯著的技術先進性，而且具有很高的社會和環(huán)境意義[4]。

1. 微乳液在廚房清洗劑中的應用

廚房作為現(xiàn)代家居環(huán)境中重要的構成方面，其衛(wèi)生程度也越來越受到人們的重視，這也使適用于廚房污垢清洗的洗滌劑在家用洗滌劑消費中的比重一直處于重要地位。廚房的污垢主要是油污，油煙冷凝形成油狀物附著于固體表面，氣化的油脂受熱在氧氣的作用下發(fā)生聚合，在固體表面形成致密的油垢薄膜，這是最難清洗的污垢。目前，適用于廚房的清洗劑主要有三類：一是強堿型，除垢能力強，但也有較強的腐蝕性；二是溶劑型，利用有機溶劑去除油垢，但有機溶劑易燃易爆并且有毒，安全性低；三是表面活性劑型，使用方便，溫和，成本也低，但不能除重垢。

由于微乳液的乳化、滲透能力都相當好，它能更快地滲透到油垢中，對其進行乳化分散，達到很好的清洗效果，能有效地解決廚房重垢清洗問題。如蔡照勝[5]報道了一種O/W型微乳液，它無毒、無腐蝕、不易燃易爆，去油污力強，而且能夠減少對皮膚的刺激等優(yōu)點被用在廚房硬表面的去污上。該微乳液有效的綜合了強堿性、溶劑型和表面活性劑型洗滌劑的優(yōu)點，也克服了它們的不足。能夠有效地清除各種污垢，達到很好的去污效果，同時降低了對器具及皮膚的傷害，安全性大大提高。李玉軍、蔡衛(wèi)權[6]等針對油煙機重油垢的特點，利用APG、AEO和LAS等成功研制了高效、環(huán)保安全的清洗劑。去污性能強，經稀釋后去污力仍高于90%，而且溫度適用范圍寬，具有廣泛的應用推廣價值?？梢灶A見，微乳液在廚房清洗劑中的應用將越來越廣泛。

2. 微乳液在硬表面清洗中的應用

硬表面主要包括玻璃、金屬、水池、地板、涂漆的木制品、墻體和儀表等，這些硬質表面的污垢主要成份是灰塵、顆粒塵埃，輕度油脂、礦物質垢等混合聚集在一起，用普通的洗滌劑很難將它們徹底清洗干凈。如果是用強酸堿洗滌劑來清洗，雖然能將污垢清洗干凈，但會對被清洗表面產生傷害，如何能在去污的同時，做到不對清洗表面進行傷害是需要著重考慮的問題。

過去在配制清洗劑的時候需要加入無機磷酸鹽助劑或者其他無磷助劑。但是磷是對環(huán)境有極大的危害；而無磷助劑又會在表面留下薄膜、斑點或印痕，特別是對較光亮的表面更為不利。微乳液在硬表面清洗中的應用也具有較大的優(yōu)勢。如Colgate-Palmolive[7-10]公司報道了許多有關硬表面清洗劑的專利，聲明利用微乳技術來清洗這些硬質表面既可以更有效地清洗污漬也不會對表面造成傷害。采用微乳液清洗過后，特定類型的表面活性劑可以吸附到固體表面，可以明顯減輕表面對污物的吸附，減輕被污染的程度[11]。

3. 微乳液在棉紡纖維等織物洗滌中的應用

關于棉紡纖維制品的洗滌是最受消費者關注的，這些物品上的污物主要是油溶性和水溶性污漬。常規(guī)洗滌劑的堿性環(huán)境會破壞這些纖維的結構，經過反復洗滌后，這些纖維制品會變硬，美觀和舒適程度降低。如果采用溶劑洗滌法，對油溶性污物可以有很好的洗滌效果，也不會傷害織物，但對于水溶性污物卻沒法洗掉。采用微乳液進行洗滌，則可以兼有水洗和溶劑洗滌的優(yōu)點。如Erra等報道了用微乳液洗滌羊毛的結果，他們選用脂肪醇醚和壬基酚醚類的非離子表面活性劑，用癸烷和十六烷作為油相配制微乳液，在較低濃度下形成微乳液。結果表明，用微乳液洗滌的羊毛的白度值接近于干凈羊毛的白度值，說明微乳液對纖維類的制品有很好的清洗效果。該方法不僅從經濟的角度考慮很有意義，而且避免了消耗大量熱水帶來的環(huán)境和能耗方面的影響，具有顯著的環(huán)境意義。

4. 微乳液在洗滌劑中應用的新進展

小分子量的醇類通常用于洗滌劑中作助劑。然而，它的極易揮發(fā)和易燃性引起了廣泛的關注，所以，有人提出了不添加醇類的微乳液。Prapas Lohateeraparp[12]等人提出以脂肪酸作為助劑，脂肪酸不易揮發(fā)，黏度較低且是可生物降解的。T.Doan[13]等研究出用陰、陽離子表面活性劑形成的微乳液，陽離子是十二烷基吡啶嗡氯化鹽，陰離子是十二烷基硫酸鈉、二己基琥珀磺酸鈉、雙十六烷基琥珀磺酸鈉。C.Tongcumpou[14]等以3%烷基二苯氧基二磺酸鹽，2%二辛基琥珀磺酸鈉，2%Span80配制的無醇型微乳液的去污效果很好，去污力要比普通商業(yè)洗衣粉高20%。

另外，在洗滌產品中采用可再生的原材料也是頗具環(huán)境和社會意義的技術措施。采用生物基化學產品，包括利用玉米、糖、秸稈等生物質提取的生物乙醇等全天然成分或可再生材料化學品，或通過生物再加工過程利用有機廢料來創(chuàng)造高價值產品，為洗滌產品的可持續(xù)發(fā)展提供了更多途徑。采用低環(huán)境毒性的天然可再生資源的表面活性劑和助劑，并使不良副產物的含量越低越好，不僅降低對人體的傷害，還可以最大程度地減小對環(huán)境的不良影響。

結束語

半個多世紀以來，微乳液的理論研究和應用開發(fā)取得了顯著的成就，并且逐步地應用于眾多行業(yè)。微乳液作為一種熱力學穩(wěn)定的體系，具有超低界面張力和較強的乳化、增溶、分散、起泡、潤滑和柔軟性等性能，使其不但在洗滌行業(yè)有著實際的應用和潛在的應用價值，而且在其他領域，例如電子、陶瓷和機械工業(yè)等領域也有著廣闊的應用前景。目前，微乳液在化妝品和洗滌劑應用的有關報道中，國外的專利報道較多，而國內的較少，微乳液在我國日用化工中有廣闊的應用前景。另外，無醇型微乳液能夠去除醇的易燃性、污染環(huán)境和對皮膚有刺激等缺點，將會成為一個新的發(fā)展方向；在洗滌產品中采用綠色表面活性劑不僅對環(huán)境友好、對人體沒有傷害，也符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，也會成為洗滌行業(yè)發(fā)展的新方向。總之，微乳系統(tǒng)的開發(fā)與研究方興未艾，其獨特的性能吸引著我們去進一步開發(fā)和探索。隨著研究的深入，微乳液將會在更廣闊的領域體現(xiàn)其價值。

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