AES是阴离子型脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠表面活性剂的简称。它是非离子脂肪醇聚氧乙烯醚(AE)经硫酸化剂硫酸化、再经碱性中和剂中和制得的改性产品。它和AE及脂肪醇硫酸钠(AS)是脂肪醇系列产品中,主要三大类品种。AES又是重要的品种之一。它的分子结构具有氧乙烯基团和硫酸化基团,兼有非离子和阴离子表面活性剂的性能。有较强的润湿、分散、乳化及去污力;有非常好的抗硬水性和生物降解性;发泡力丰富、又对皮肤刺激小、使用温和、溶液透明稳定。并易于被电解质(如NaCl)调节增加稠粘度。
一、AES性能介绍
1、表面活性
AES有较强的润湿、乳化和去污力。其表面张力较低,其临界胶东浓度较小。
据资料表明:其表面张力和润湿力都受结合的环氧乙烷摩尔数碳链长短的影响。环氧乙烷的加成摩尔数增加,其表面张,力也陡之提高。另外其液体的浓度增加,其表面张力则下降,但达到临界胶东时,其浓度虽增加,其表面张力不会再下降。环氧乙烷加成分子数增加其润湿力会随之增加,反之则下降。
2、抗硬水性
AES具有非常好的抗硬水性,其与硬水相容性很好。对钙、镁离子稳定指标很高,并有很好的钙皂分散力。
根据资料报导:碳链C12-14醇AES在6300ppm海水中,其(海水)钙它分散力为8%。在330ppm硬水中,其钙它分散力为4%。钙离子稳定性指标>10000ppmCaCO3。AES钙离子稳定性指标很高,是由于其分子对钙(镁)离子有良好的耐受力,即其与钙(镁)离子能生成有机钙(镁)盐,以及它们生成的钙(镁)盐很容易与亲水基团结合反应,生成易溶解的钙(镁)盐化合物。因此AES的水溶解性很好,可用于低温洗涤、试验表明:C1-14醇AES的水溶解性比C14-1醇或16-18醇的AES优越。AES在水中的溶解度是随着缩合环氧乙烷摩尔数的增加而增大的。
3、去污力
AES具有聚氧乙烯醚的亲水基团,在水中不离解,所以它有非离子表面活性剂的特性,在硬水中有较好的去污力。AES的去污力在软水中略低于LAS,但在硬水中其去污力是较高于其它活性剂的,而且去污力十分稳定。
研究资料表:AES中的环氧乙烷摩尔加成数以及碳链长短数对去污力有一定影响。一般以C4-18碳链的产品去污力较高、而以Cu-17碳链的产品最佳。环氧乙烷加成数以EO=1-3范围内最好。因在洗涤剂用品中,链数较高或EO加成数较高,都会产生难溶于水的性能,所以在洗涤剂产品中,以C12-14醇、环氧乙烷加成数EO=3的最为适用。
4、泡沫性
AES能产生致密而丰富的泡沫,用在泡沫浴洗制品中有许多优点。在硬水中或肥皂、香料和油脂等存在时,泡沫稳定性很好。在冷水中它的泡沫比十二烷基硫酸盐更稳定。常用的是C12醇或C1醇的2或3克分子数的环氧乙烷缩合物,特别是3克分子数的环氧乙烷的缩合物能产生更为丰富的泡沫。AES与烷醇酰胺或氧化胺配合使用,可使制品泡沫更稳定。
5、抗静电性
AES具有优良的抗静电性能。毛纺和合成纤维在纺纱过程中,采用优良的抗静电的表面活性剂,可降低纤织物表面静电压和比电阻值,从而改善纤维的平滑度,使纤维有身骨、手感柔软、提高纺纱生产效率。AES在毛纺和合成纤维中的抗静电性能,已被重视,并予以开发利用。
6、生物降解性
实验结果表明AES的生物降解99%以上无环境污染。AES的生物降解较好的原因主要是它的化合物在排放到废水系统或河流中之后,具有生物降解和醚酶裂解等作用,致使其分子醚键逐步裂解、破坏,由长键变短链,仍至最终转化产生二氧化碳和水分化合物。
7、流动性
AES具有特殊的流动性和粘度。在生产过程中,在30%~60%活性物含量之间,往往呈现胶凝区域,在稀释时,必须把它加入25~40℃温水之中,以免出现胶凝现象。AES有极不平常的流动性就是在较低浓度活性物条件下,可以简单地通过电解质(如NaC1)的调节,可使之增稠粘度。例如它可使即使低于6%活性物的高度稀释溶液增稠粘度达到5000mpas以上。
8、配伍性
AES兼有非离子和阴离子表面活性剂的特性,不仅可与非离子、阴离子、两性味唑啉等表面活性剂配伍,还能与季胺型阳离子复合配伍,并能发挥协同效应,提高制品去污和发泡性能。AES与烷基酰胺或氧化胺配伍能形成较弱的络合物2,也能发挥较好的协同效应。所得制品、去污力、增溶性和流动性均能提高;并使泡沫丰富稳定,对皮肤作用温和,刺激性小。电解质与AES配伍,可以在一定用量条件下对粘稠度和流动性进行调节。
9、对人体安全性
资料报导:AES的LDso为1700~5000mg/kg(白鼠急性口服)完全符合人体和环保安全要求指标,并无其它致癌等影响。
二、AES的应用介绍
AES主要用在日用化工洗涤用品:如工业洗涤剂、家用洗涤剂、浴洗剂、香波、餐具洗涤剂和化妆品乳化剂以及纺织、机械、石油、建筑、肥皂等工业专用化工制品,用途很广泛。详情如下:
1、在洗衣粉中的应用
AES制取洗衣粉,主要与LAS和AE等表面活性剂复合配制,目前虽然有一些洗衣粉或浓缩型洗衣粉,配比中醇系表面活性剂如AE或AES的比例逐年有所增加,已有相当部分取代了LAS用量,但因LAS洗涤去污、泡沫力都较好,价格便宜、适合于洗衣粉成型、所以一时尚不能被AES或其它活性剂全部取代,AES配伍应用制取洗衣粉一般配方。
近年来除了上述采用LAS/AES/AE或LAS/AES/AS等配伍外,还有以LAS/AE或LAS/AOS/AES或LAS/AOS等组合 洗衣粉。应用AES取代LAS的优点是不仅少用磷酸盐或不用磷酸盐,而且可以同非离子AE相似,具有较低的临界胶束浓度,减少总活性物用量,在冷水或低温条件下具有很好的去污力和很好的溶解度。
2、在液体洗涤剂中的应用
AES易溶于水、能解电荷染料问题、抗硬水而不电离、化学性稳定,有较好的润湿力,乳化和分散能力;去油污效果好,不刺激皮肤,尤其具有特殊的耐硬水性能,很适宜制作无磷、低磷、或在硬水中或在低温洗涤各种物体、日用品、装饰、地板、或织物等。所以近十几年来应用制作液体型洗涤剂比较普遍。它单体活性物配成液体洗涤剂,可用于清洗轻垢或一般污垢油腻等物品效果良好。在洗涤重垢物品时,常与非离子型活性剂如AE等或与其它阴离子活性剂如LAS或AS,或AOS等配伍。
近年来一般清洗剂,为降低产品成本和销售价格,仍以LAS表面活性剂为主要成分配伍,应用于清洁剂或餐具洗剂等产品。其基本配方主要有三种基本形式如:128)
1.LAS+AES+6501
2.AES+AS+6501
3.AES+AEO-9+6501
再添加一些必要的增稠剂或其它助剂原料,以水调配即可。
3、在香波中的应用
过去香波大多使用脂肪醇硫酸盐(AS)为主要组分,因它脱脂作用较强,对皮肤和眼睛有一定激性,并且抗硬水性较差。近年来许多香波都以AES取代AS,或配合使用。但制透明型香波仍以AES为主要成分配其它助剂如稳定剂、护发剂、生发剂、营养素、防腐剂或增稠剂、香料、色素等。AES配用香波,它除了有极好的泡沫性(尤其在硬水中泡沫稳定性)外,在pH值变化时也不受影响,溶解性能好,品质优良。使用无刺激性能温和,不伤头皮、头发,抗静电好易梳理。配用香波,为改善稳定性,在配方中常加入椰油二乙醇酰胺(即月桂酸二乙醇酰胺)或氧化胺等助剂。
4、在浴洗剂中的应用
浴洗剂是一种浴用清洁剂。它具有丰富的发泡性能、去污柔和,对皮肤或毛发清洁,但无刺激、不伤皮肤和毛发。洗后皮肤柔润、滑畅。AES由于具有上述多种活性功能,尤其是在硬水中泡沫丰富,在配方中添加氧化胺或烷基醇酰胺等助剂,或其它增柔性表面活性剂如胰加漂T(lgepon T)、酰基肌氨盐、甜菜碱型表面活性剂等,将获得优良的浴洗效果。
5、在化妆品中的应用
AES在化妆品中主要是作乳化剂。以AES为主,添加烷基醇酰胺、羊毛脂、石蜡及防腐剂加水调制成水包油型透明冷霜,膏体细腻美观,容易用水洗净,不污衣服等特点。
6、在机械工业中的应用
AES与AEO-9等非离子表面活性剂,或配入适当的防锈剂、除锈剂。可用于制作代替汽油清洗机械设备、车床、机器另件,具有其油污力强,不污染环境,对人体无毒害性、对皮肤无刺激性、不易着火、使用安全,并可节约能源、降低成本等特点。如进一步提高大量机件洗涤效能,可适当加入无机盐,如纯碱、三聚磷酸钠和水玻璃等。
7、在肥皂工业中的应用
肥皂是古老的最安全的表面活性剂,在软水中洗涤效果很好,但不足之处是在硬水和低温水中洗涤效果较差,并易在盆池周围产生附着有污垢圈。为解决这问题各国均寻求利用一些具有钙皂分散力的表面活性剂与肥皂复合配伍使用。经研究可作钙皂分散剂的表面活性剂很多,但目前看来,AES是其中较好的一类型。由于它近十几年来产品发展很快、产量、价格较为适宜,钙皂分散力又较优良、很容易满足肥皂工业用于钙皂分散剂的需求。
8、在纺织工业中的应用
AES钙皂分散力强、有耐硬水性和良好的抗静电性、可用于毛纺、合成纤维以及其它纺织的清洗作业、对去除纤维中的油脂,毛脂内部不皂化物有良好效果。AES广用于毛纺纤维清洗剂。一般常与其它非离子表面活性剂如AEO-9、烷基醇酰胺及OP-10(烷基酚聚氧乙烯醚)等配合使用。AES还可用于毛纺过程中作抗静电剂,乳化剂和匀染剂17。还可用于毛纺合纤纺纱油剂。
9、在建筑业中的应用
AES发泡性能好,又有良好的钙皂分散能力,在建筑业中可用制作泡沫灰胶板、混凝土泡沫墙板、泡沫石膏板等原料。AES还常应用于乙烯树脂和弹性体的乳化聚合。
10、在石油工业中的应用
在石油工业中用作钻井灌泥浆分散剂以提高生产效率。其它钻探作业也可用于作泥浆分散剂。
11、在其它方面的应用
AES如与丁基乙二醇或丁基双乙二醇等化合物作为溶剂,可制成高膨胀性灭火浓缩物、能提高泡沫稳定性和降低排液速率,是良好消防材料。AES还可用于多种发泡产品作发泡剂。如牙膏发泡剂、乳胶发泡剂、树脂发泡剂等。