课件：洗衣粉配方及生产工艺模板.ppt

3.4 合成洗涤剂,学习要点,4、合成洗涤剂的质量标准和发展趋势,1、洗衣粉的配方及各组分的作用,2、掌握洗衣粉的典型生产工艺,3、高塔喷雾法和附聚成型法的特点及对比,3.4.1合成洗涤剂的主要品种, 合成洗衣粉, 液体洗涤剂, 浆状洗涤剂, 餐具洗涤剂, 住宅用洗涤剂,合成洗衣粉,产品主要是空心粉状的，如果调整其中表面活性剂的配比以及加入特殊的助洗剂，就可以制成各种特点的洗衣粉,丝毛洗衣粉,加酶洗衣粉,漂白洗衣粉,低泡洗衣粉,浓缩洗衣粉,合成洗涤剂的主要品种,液体洗涤剂,液体洗涤剂在合成洗涤剂中是仅次于洗衣粉的第二大类洗涤剂，使用方便，溶解迅速，并适合节能时代的要求,合成洗涤剂的主要品种,浆状洗涤剂,以烷基苯磺酸钠为主体成分，加入各种助洗剂和适量的脂肪醇硫酸盐或非离子型活性物,合成洗涤剂的主要品种,餐具洗涤剂,餐具洗涤剂集洗涤、杀菌、消毒等功能于一体,合成洗涤剂的主要品种,住宅用洗涤剂,这类洗涤剂往往是碱性的，表面活性剂含量不高。不要求有泡沫，但一般加入相当量的有机溶剂(可溶解油脂),合成洗涤剂的主要品种,3.4.2 合成洗衣粉的组成,主剂：表面活性剂,助剂,络合剂、离子交换剂,漂白剂,抗污垢在沉积剂,荧光增白剂,酶,抗静电剂和柔软剂,稳泡剂和抑泡剂,其他助剂,洗衣粉的主剂,选用原则,一、去污性,二、工艺性：加工容易、易于操作处理,三、经济性：价格便宜、成本低,四、安全性：降解性好，对人、动物无毒,洗衣粉的主剂,阴离子型表面活性剂,直链烷基苯磺酸钠(LAS)：广泛使用,脂肪醇硫酸钠(AS) ：对硬水敏感，欧洲,脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(AES)：液体洗涤剂,-烯基磺酸盐（AOS C14-18）：性能全面, -磺基脂肪酸酯盐（MES）：对硬水不敏感，钙皂分散性好，但易水解,非离子表面活性剂,脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO),烷基糖苷(APG),烷基酚聚氧乙烯醚 (APEO)：环氧乙烷数5-10的辛基酚或壬基酚衍生物。生物降解性差，用量明显下降,烷醇酰胺类（6501）：可产生丰富稳定的泡沫，常用于高泡产品,氧化胺类：泡沫稳定剂，刺激低，用于如沐浴液和洗发水中,三聚磷酸钠(STPP)：白色粉末、溶于水，碱性 ，不仅可以软化水，还能络合污垢中的金属成分，使污垢解体，从而提高洗涤效果。此外，在洗涤过程中还起到“表面活性”的效果，例如它对污垢中的蛋白质有溶胀和加溶作用，对脂肪类物质起到促进乳化作用，对固体微粒有分散作用，防止污垢再沉积，并能保持洗涤液一定碱性，常用于洗衣粉配方中 焦磷酸钾：易吸湿，不易水解只宜用在液体洗涤剂中，对皮肤刺激性大，用与重垢型液体洗涤剂、金属洗涤剂、硬表面洗涤剂中 六偏磷酸钠：对皮肤刺激性小，PH约为7，浓度高时可防腐，络合力好但易吸湿和水解，一般用于工业清洗剂中,洗衣粉的助剂和添加剂,络合剂、离子交换剂,（1）次氨基三乙酸钠（NTA）：1970 NaOOCCH2-N,洗衣粉的助剂和添加剂,常用STPP替代品,CH2COONa,CH2COONa,（2）柠檬酸钠：昂贵,（3）离子交换剂：4A沸石，吸附能力强，对钙镁离子有交换能力,（4）高分子电解质如：聚丙烯酸钠，并能有利于去污，分散和防再沉积,HO-C,CH2COONa,CH2COONa,CH2COONa,作用：一般洗涤剂不能洗去织物上的一些色素污垢，为达到合适的清洗效果，需使用漂白剂。漂白剂能破坏发色系统或者对助色基团产生改性作用，将其降解到较小单元，使之变成能溶于水或易从织物上去除的物质,洗衣粉的助剂和添加剂,漂白剂,洗衣粉的助剂和添加剂,常用漂白剂,一、过碳酸钠：2NaCO33H2O 不稳定,需加内稳剂或包敷,二、过硼酸钠：NaBO34H2O 低温下漂白效果不佳，需与漂白活化剂一起使用，如：乙酰基乙二胺（TAED）,洗衣粉的助剂和添加剂,抗污垢再沉积剂,作用：脱落的污垢重新吸附到衣物上，会造成织物表面泛黄、泛灰。该物质可将除去的污垢合适地分散在洗涤液中，不再返回到织物表面,作用机理：该物质体积庞大，带有负电荷，吸附后由于位阻效应和静电作用，阻止了污垢污垢再沉积。同时不可忽略其可将污垢粒子包围起来，使之稳定分散于洗涤剂中的作用,洗衣粉的助剂和添加剂,常用抗污垢再沉积剂,一、羧甲基纤维素纳盐（CMC）：以取代度0.4-0.8时，抗沉积效果最好,二、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）：效果好，昂贵，因而与CMC复配起来经济 用量一般为0.5-1%,洗衣粉的助剂和添加剂,荧光增白剂,作用：人们对织物洗后的白度很关注。在洗衣粉中加入少量蓝色染料，使织物增加微量蓝色，与原有的微黄色互为补色，从视觉上提高了表观白度，但织物反色的亮度却降低了,作用机理：荧光增白剂能将不可见的紫外光（290-400nm)转变为可见光的有机化合物，它发出的蓝色荧光与织物泛出的黄光互为补色，使白色织物更白，有色织物更艳,洗衣粉的助剂和添加剂,常用荧光增白剂,荧光增白剂31#和33# 国内洗衣粉用量约0.1%，国外一般为0.3%，有时高达0.5%,洗衣粉的助剂和添加剂,酶,作用：酶是由菌种或生物活性物质培养而得到的生物制品，它本身是一种蛋白质，能对某些化学反应起催化作用。例如：蛋白酶能将蛋白质转化为易溶于水的氨基酸。在洗涤剂中，酶能有效促进污垢的洗脱,注意：酶对生物体具有活性作用，在生产和应用过程中，要防止吸入人体呼吸道和肺部，通常将酶与硫酸钠，非离子表面活性剂混合后喷雾造粒。或用微胶囊将酶包裹起来,洗衣粉的助剂和添加剂,常用酶,一、蛋白酶：可将蛋白质水解成可溶性多肽或氨基酸,二、脂肪酶：促使脂肪中的酯键水解,三、纤维素酶：促使纤维素水解，使织物表面茸毛发生局部水解，利于污垢释放，洗后织物柔软蓬松,四、淀粉酶：将淀粉转化为水溶性较好的糊精,洗衣粉的助剂和添加剂,使用酶的注意事项,一、酶有各自适合的PH和温度范围，一般酶适合在50-60下工作，因而洗涤适宜用温水，PH值一般为7-9.5,二、阴离子表面活性剂对酶活性影响小，而阳离子表面活性剂能迅速降低酶的活性,三、一些物质对酶具有稳定性，如：甲酸盐、乙酸盐、甘氨酸盐、乙酰胺化合物等，起作用含量为1-5%，醇类如乙醇、乙二醇、丙二醇等在5-20%含量下对酶也有稳定作用，可与酶配合加入,洗衣粉的助剂和添加剂,抗静电剂和柔软剂,作用：棉、麻纤维的织物洗涤干燥后往往有明显的粗糙手感，内衣、床单、毛巾的这种粗糙感会使人皮肤感到不舒适。合成纤维绝缘性好，摩擦系数大，织物摩擦时候会产生静电，影响舒适性，加入抗静电剂和柔软剂可以克服这种影响，一般为阳离子表面活性剂,作用机理：在织物表面形成连续吸附膜，改变了固体表面的摩擦因子，使织物手感柔软。活性极性基团可产生离子导电和吸湿导电，起到抗静电的作用,洗衣粉的助剂和添加剂,稳泡剂和抑泡剂,作用：根据产品的需要，控制产生泡沫的多少,常用稳泡剂：甜菜碱型两性表面活性剂和烷基醇酰胺，某些水溶性高分子化合物如PVP,常用抑泡剂：脂肪酸皂能抑制某些阴离子型表面活性剂的泡沫产生、环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段共聚物为低泡型表面活性剂、异氰尿酸,洗衣粉的助剂和添加剂,其他助剂,1、硫酸钠：廉价填料，20-45%，可降低CMC，有利去污，提高料浆比重，调节产品表观密度，改善流动性，防结块,2、碳酸钠：维持洗涤液碱性，PH不因酸性污垢降低，可中和酸性污垢，但刺激性强，能与钙镁离子作用生成沉淀，用量8-12%,3、硅酸钠：模数1.6-2.4，PH值缓冲，保持洗涤液弱碱性，利于除垢。水解产生的胶体溶液对固体污垢颗粒有分散作用，对油污有乳化作用，并能增加洗衣粉颗粒的机械强度，流动性和均匀性,4、增溶剂：对甲苯磺酸钠或二甲苯磺酸钠，增加表面活性剂溶解度，从而能降低料浆黏度，提高浆料中固含量，增加了生产能力，节省能耗，并能改善产品流动性，减少结块,2019/8/24,27,可编辑,洗衣粉的助剂和添加剂,其他助剂,5、腐蚀抑制剂：洗衣机的某些部件用铝制造，易腐蚀，水玻璃，硅酸钠即是一个优良的腐蚀抑制剂。液态的硅酸盐能以薄层沉积在铝表面，使铝免受水溶液中OH-的攻击,6、杀菌剂，抑菌剂和防腐剂：杀菌剂在短时间内能杀灭微生物的物质；抑菌剂是在在低浓度下能长时间阻止微生物增加的物质；防腐剂是使制剂免受微生物污染而不至变质的物质，如： 三氯异氰尿酸（TCCA）：水解生成次氯酸，能漂白杀菌 2-羟基-2，4，4-三氯二苯醚（DP300）：极有效的抑菌剂和除臭剂，在很低浓度下就能抗革兰阴性菌和阳性菌，也能抗霉,洗衣粉的助剂和添加剂,其他助剂,7、香精：让产品具有令人愉快的气息。香型包括：茉莉、铃兰、紫丁香及果香型等。 要求与其他组分相容性好，PH9-11时稳定，对漂白剂过敏性低，对环境无害，用量0.1-0.5%,8、色素：一般洗衣粉为白色，对于特殊成分如酶和漂白活化剂常染成鲜艳的有色颗粒，一般为蓝色。液体洗涤剂一般染成绿色、桃红色或蓝色。 要求色素储存稳定，相容性好，对光稳定，不牢固吸附在衣物上,洗衣粉的配方设计,一、普通洗衣粉,含磷,不含磷,洗衣粉的理化指标,标准洗衣粉的配方,LAS 15% STPP 17% 硅酸钠 10% 碳酸钠 3% CMC 1% 硫酸钠 54,洗衣粉的配方设计,二、高密度洗衣粉,表观密度：0.5-1g/ml，制造工艺为附聚成型 一般洗衣粉：0.2-0.5g/ml，制造工艺为喷雾干燥,高密度粉，活性物10-20%，非离子8%以下,浓缩粉，活性物15-30%，非离子10-15%,超浓缩粉，活性物25-50%，非离子15-25%,几种典型的高密度浓缩粉配方,洗衣粉的主流生产工艺,喷雾干燥法,附聚成型法,顺流式,逆流式,喷雾干燥法,顺流式：雾状料浆与热风一起从塔顶顺流旋转流下，料浆干燥成为粉状。其特点为： 一、料浆与高温空气迅速接触，水分蒸发快，形成的颗粒皮壳很薄，容易破碎，细粉多，表观密度小； 二、由于料浆与空气迅速接触，水分蒸发快，防止了液滴温度的迅速上升，因此适合处理热敏性物质，如脂肪醇硫酸盐 三、由于物料在塔内停留时间短，塔身较低，产量较大 四、此法干燥条件适度，对处理有机物含量高的高泡洗衣粉有利,喷雾干燥法,逆流式：雾状料浆从塔顶顺流流下，而热风沿塔壁以旋转状态由下向上经过塔顶，从旋风分离器排出，料浆干燥成为粉状落下。其特点为： 一、形成的颗粒比较硬，表观密度较小； 二、通过改变热风送入量和旋转程度，改变浆料液滴的停留时间，易于获得干燥度适宜的、含有适量水分的颗粒 三、由于逆流干燥中，干燥成品与高温热风相遇，故不宜处理受热易变质的物料，如酶、脂肪醇硫酸盐等料浆的干燥。,喷雾干燥法流程,尾气,配料,表面活性剂,助洗剂,过滤,喷雾干燥,冷却或送风,后加工,香料和酶等,包装,成品,喷雾干燥法工艺流程图,附聚成型法,一、特点 20世纪80年代，出于环保等方面的考虑，要求少用或不用对环境有害的包装材料，于是在洗衣粉生产中发展了附聚成型法。所谓附聚，就是指固体物料和液体物料在特定条件下相互聚集，成为一定的颗粒（附聚体）。与喷雾相比，附聚成型法又叫无塔成型法。它的最大优点是省去了物料的溶解和料浆的蒸发步骤，从而减少了投资和生产费用，并且减少了三废的排放量。产品表观密度大（0.5-1.0g.ml-1),主要用来生产新型的浓缩洗衣粉。该法生产洗衣粉时要求各组分理化性能稳定，料流控制准确。,附聚成型法,二、理论 附聚成型法生产洗衣粉是指液体胶粘剂（如硅酸盐溶液）通过配方中的三聚磷酸钠和纯碱等水合组分的作用，失水干燥而将干态物料桥接、粘聚成近似球状实心颗粒。该过程是一个物理化学过程，导致附聚的机理主要有机械连接、表面强力、塑性熔合、水分作用或静水作用等。,附聚成型法流程,预混合,粉料,附聚,调理老化,后配料,干燥,香料和酶等,筛分,包装,液体料,成品,附聚成型工艺流程图,一个附聚器的示意图,在Z形附聚器中，物料停留时间约为90S，生产能力为61.2t/h，主要用于生产洗衣粉，还有立式、转鼓式、斜盘式等式样的附聚器，但通常具有两个特征。首先要使固体组分保持恒速运动，保证所有颗粒表面都能与液体接触。其次，是将液体硅酸钠均匀喷到干物料上，使其形成附聚颗粒,洗衣粉配方之一：加酶洗衣粉 Enzymatic Detergent Powder,首先在大塔内喷出底粉，然后根据配方要求，采用后配料混合法加入酶颗粒和香精等，再利用计量的震动电子秤按比例进行混合,洗衣粉配方之二：无磷洗衣粉 Phosphate-free Laundry Detergent Powder,洗衣粉配方之三：彩漂洗衣粉 Bleaching Laundry Detergent Powder,高塔喷雾制造底粉，然后冷却至30以下后，配入其它敏感物，产品含水量控制在8%以内