华 南 师 范 大 学 实 验 报 告 课程名称 物理化学实验 实验项目 洗涤剂的表征和配制 实验类型 验证 设计 综合 实验时间 2012 年 3 月 7 日实验指导老师 李国良老师 实验评分 一 实验目的1. 了解表面活性剂的结构、性质和应用；2. 掌握洗涤剂各组分的性状及其配方原理；3. 学会评价洗涤剂的质量，了解一些评价方法。二、实验原理配制洗涤剂的时候，既要保证实验产品的性能，也应考虑生产成本及制备工艺。洗涤剂的成本则主要由原料的价格决定，性能则由配方所使用的原料的性质及不同组分之间的配合。除了价格因素外，配方原料的选择需综合考虑以下四点：从洗涤的角度看，配制的洗涤剂要具有洗涤、润湿、增溶、气泡和消泡、乳化等作用，以满足去除污垢的作用；为使所配制的洗涤剂发挥作用，需要添加一些具有特定性质的组分，来调节洗涤剂的酸碱度以及来自于杂质元素的影响；为使所配制的洗涤剂具有好的应用性能，有时需要通过在洗涤剂中加入特别组分，如使其具有漂白、消毒等作用；从环保的角度出发，还要求使所使用的药品具有较好的生物易降解性能。洗涤剂的主要成分是表面活性剂。表面活性剂具有两亲结构，在清除固体表面粘附污物的洗涤过程中，可通过一个物理、化学过程，明显降低体系的表面张力，并发生润湿、乳化、分散、起泡、增溶等一系列作用，最终在其他组分和外界机械搅拌因素的协同作用下，使唔够得到清除，根据所具有的功能基团的差异，表面活性剂可分为阴离子型表面活性剂和阳离子表面活性剂、非离子型表面活性剂、两亲表面活性剂及特种表面活性剂等。其中，阴离子表面活性剂在价格、洗涤效果、生物降解性等方面有明显优势，使用广泛，是现在使用的绝大部分洗涤剂的主要成分。其中，多用洗洁精的配方（100g）如下：十二烷基苯磺酸钠 10g 椰子油酸 3g 粗盐 2g 柠檬酸 1g三聚磷酸钠 4g 氢氧化钠 1g脂肪酸聚氧乙烯醚 9g 水 70g三、实验仪器及药品1.实验仪器SBDY型数显白度仪、量筒、烧杯、托盘天平2.实验药品椰子油酸、十二烷基苯磺酸钠、柠檬酸、三聚磷酸钠、脂肪酸聚氧乙烯醚、粗盐、氢氧化钠、水、香精四、实验步骤1.洗涤剂的配制根据实验原理中多用洗洁精的配方，依次用称取十二烷基苯磺酸钠10g、粗盐2g、三聚磷酸钠4g、脂肪酸聚氧乙烯醚9g、椰子油酸3g、柠檬酸1g、氢氧化钠1g、水70g,并自行选择各种组分的加入顺序，本次实验的加入顺序是根据量从多到少的顺序加入的，也即是依次往水中加入以下各种组分：十二烷基苯磺酸钠、脂肪酸聚氧乙烯醚、三聚磷酸钠、椰子油酸、粗盐、柠檬酸、氢氧化钠。2.洗涤剂效果的测试（利用白度计测定所配制洗涤剂的洗涤效果）白度计的校正：用已知白度的白板校正仪器；用白度计测定布条在洗涤前的白度；将白布条弄脏，如在窗台上擦拭；用白度计测定弄脏了的布条的白度；用刚刚所配制的洗涤剂清洗弄脏了的布条，洗涤干净后吹干；用白度计测量洗涤剂洗涤后布条的白度。五、数据记录及讨论1.白度计测量数据记录如下：干净白布条的白度污布条的白度污布条洗涤后的白度51.314.938.82.洗涤剂洗涤效果计算：去污效率DE=(38.8-14.9)/（51.3-14.9）*100%=65.7%讨论本次实验所配制的洗涤剂，是黄色粘稠状液体。采用所配制的洗涤剂洗涤污布时，能比较迅速的洗涤干净布条，去污效率比较好，但双手直接接触洗涤剂一会后明显感觉手部皮肤有紧绷感，说明该洗涤剂碱性较强，常用易伤手。本次实验配制的洗涤剂是洗洁精，在实际应用中，其配方必须遵循以下几点基本原则：对人体无害；能较好地洗去动植物油垢；清洗剂和清洗方式不损伤餐具、灶具及其它器具；洗涤蔬果时应无残留，且不影响外观及原有风味；发泡性好，泡沫细腻洁白；可有效杀灭细菌且不危害人体健康；储存稳定性好在实际工业生产中的洗洁精，应该是透明液体，浓度、粘度合适，具有较高碱性，可以提高去污能力和节省活性物，但PH不应大于10，同时还会加入少量香精，增加其芳香性。一些高档的餐具洗涤剂还会加入釉面保护剂如醋酸铝、甲酸铝、硼酸酐及其混合物，保护餐具。液体洗涤剂的主要成分是表面活性剂，它的分子中既有亲油的原子团，又有亲水的原子团。洗涤的时候，利用表面活性剂来降低油水界面的张力，发生乳化作用，经过搅拌、搓擦，油垢分散溶解在洗涤液中，从而简单除去。故设计洗涤剂配方时，一定要充分考虑表面活性剂的配伍效应及各种助剂的协同作用。因此，表面活性剂种类和用量的选择是配制高效洗涤剂的关键。在实际选择上，要根据各组分的增效作用进行优化，从而得到实用有效的洗涤剂。洗洁精的基本配方公式：发泡剂+除油乳化剂+增稠剂+防腐剂+香精=洗洁精。本次实验中共选择了9种组分，其对应的作用分别如下：十二烷基苯磺酸钠：属阴离子型表面活性剂，具有良好的去污、湿润、乳化、分散能力，能产生丰富的泡沫，增溶效果显著，且有很好的生物降解性，所以广泛应用于洗衣粉、餐具洗涤剂及工业清洁剂中。脂肪酸聚氧乙烯醚：属非离子表面活性剂，具有优良的去污、乳化、发泡性能和抗硬水性能，温和的洗涤性质不会损伤皮肤。将高活性产品加到规定数量的水中去，同时加以搅拌。而不要将水加到高活性原料，否则便可能导致凝胶的形成。椰子油酸：合成表面活性剂的中间体，跟其他表面活性剂有良好的复配性和协同效用。具有良好的增泡作用，乳化去油效果显著。三聚磷酸钠：洗涤剂中不可缺少的优良助剂，提高洗涤剂的去污效果。 三聚磷酸钠具有螯合钙、镁、铁等离子的性质，能软化水。也是洗涤剂的胶溶剂、乳化剂，对蛋白质有膨润、增溶作用，有明显的解胶效果，对脂肪物质起促进乳化作用，对尘土等固体污垢有分散作用，增强表面活性剂的表面活性，降低临界胶束浓度，起到降低表面活性剂用量和增强去污力的双重作用；同时，也是良好的缓冲剂，所以，即使有酸性污垢存在，三聚磷酸钠也能使洗涤液保持一定的碱度，有利于酸性污垢的除去；它还可以吸收水分防止洗涤剂结块。粗盐：是一种辅助原料，氯化钠能对阴离子表面活性剂的水溶液增稠，但应适量。过量的氯化钠将使表面活性剂不溶，导致洗洁精变浑浊和变稀。氢氧化钠：调节洗涤剂的PH值至碱性，但也不能过量，应保证洗涤剂的PH值低于10.可以提高去污能力又能节省活性物，降低生产成本。柠檬酸：调节洗涤剂PH值至6.5-7.5.作为助洗剂，能有效改善洗涤产品的性能，是一种优良的鳌合剂。工业生产中，柠檬酸和改性柠檬酸可制成一种无甲醛防皱整顿剂，用于纯棉织物的防皱整理。不仅防皱效果好，而且成本低。去离子水：作为溶剂，能使各组分混合均匀香精：增加洗涤剂的香味，遮盖污垢等散发出的异味。洗洁精香精配方设计时，应选择一些留香性差的香料。洗洁精的存放要求避光，常温保存。长期阳光照射会损坏包装，同时温度升高会导致产品氧化加快，而过低温则可能导致洗洁精受冻出现混浊现象。本次实验制备的洗涤剂可能在一段时间内就变浑浊不能用了，在工业生产中，常常还会加入防腐剂，延长产品保存时间，同时，还应进行相应的灭菌处理。经过分析推测，表面活性剂的加入顺序也会影响其产品性能，参照部分洗洁精设计，推测应该先把十二烷基苯磺酸钠溶解在水中并加热到一定程度再继续添加其他成分，由于未实际操作，其效果还有待探讨。本次实验制备的洗涤剂效果也是较好的。六、思考题1.洗涤剂中加入碱性物质有何作用，有何弊端？答：洗涤剂中加入碱性物质，能有效去除衣物上的污渍，因为衣物上的常见污垢大多是有机污渍，显酸性，故洗衣粉洗衣液中大多加入了一定数量的碱性物质；但过量的碱性物质会对皮肤和衣物带来伤害，同时，碱性物质易与硬水形成沉淀，所以洗衣粉中过多的碱性物质便会导致洗涤时形成大量的沉淀，直接影响洗涤效果。七、参考文献1 傅献彩, 沈文霞, 姚天扬; 物理化学; 高等教育出版社; 2005.2 何广平, 南俊民, 孙艳辉; 基础物理化学实验; 化学工业出版社;2008. 3 徐宝财，周雅文，王洪钟;洗涤剂配方工艺手册;化学工业出版社;2006.4 王慎敏主编;洗涤剂配方设计、设备工艺与配方实例;化学工业出版社;2003.5 刘云编著;洗涤剂：原理.原料.工艺.配方;化学工业出版社;1998.6 董盛福编著;洗涤剂常识;轻工业出版社;1982.