三聚磷酸钠和4A钠沸石洗涤剂中的助洗作用.pdf

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1、第期 日用 化学工业总 科学试验 三聚磷酸钠和钠沸石洗涤剂 中的助 洗 作用 王素芹 西安 日 用化 甘建平 工研究所 三聚磷酸钠是合成洗涤剂的 优 良助洗 剂 , 它的代用品钠沸石是有发展前途的 助 洗剂 。 据 悉 , 国内已有一些工厂在肥皂中 添加这两种助荆 。 为弄清这两种助剂在洗涤 用品中的作用机理 , 我们作了一些 探 索 试 验 , 井试图从化学 热 力学和 化学动 力学角度 作出解释 。 一 、 助剂对肥皂去污力的影响 我 们对加了三聚磷酸钠和沸石的皂样进 行了去污力的测定 。 组皂样的 脂肪酸含 量为 , 不加助剂 , 为对照组 。 、 、 。的 脂肪酸含量均为 , 三聚磷酸

2、钠 加量为 、, 的脂 肪 酸含量为 , 三聚磷酸钠加量为 。 组皂样成份及沸石的加量同上 。 结果是以不 同此 例的三聚磷酸钠和沸石补偿降低的 脂肪 酸 , 随三聚磷酸钠加量的增加 , 去污力也升 高 , 但均达不到对照配方的去污力 。 同样 随沸石加量的增加时试样的 去污力 也升高 , 但也达不到对照配方的 去污 力 。 实验表明三聚磷酸钠和沸石对改善肥 皂的 洗涤效果拜不理想 。 水玻璃有助于污垢的悬 浮 和 防止 再沉 积 , 井有一定的去污性能 , 是一 良好的络镁 去污助剂 。 长期以 来 , 它被用作肥皂的重要 添加摘 , 也应用在通常的合成洗涤剂 中 。 我 们对添加水玻璃的皂

3、样也进行了去污力的测 定 , 结果说明 , 随着水玻璃加量的增加 , 去 污力开始升高很快 , 但当增加到后 , 去 污 力的上升趋向平缓 如从到 , 继续增 加水玻璃含量 , 皂样的去污 力甚至有下降的 趋势 。 实验表明 , 在肥皂中加一定量水玻璃是 能够提高肥皂的去污力的 。 二 、 助剂对脂肪酸钠和烷基苯磺酸钠在 不同硬水中去污力的影响 通过上述实验 , 我 们觉得三聚磷酸钠和 沸石在肥皂中的作用与在合成洗涤剂中的 作 用似有不同 。 为进一步证明这个问题 , 我们 对相同浓度的烷基苯磺酸钠与脂肪酸 钠在不同硬水中的去污力进行了 测定 , 结果是在高硬水下的去污力拜不 高 , 就是说它

4、本身的抗硬水性能拜不好 。 但当 加了三聚磷酸钠和沸石之后 , 去污力就显著 增加 , 在高硬水下去污力仍较高 。 在水中去污力是很高 的 , 但加助剂后去污力均下降 , 在高硬水中 去污 力有所上升 , 但与相此 , 效果差得 聚磷酸钠和沸石在肥皂中 洗涤剂中可以起良好助 和沸石在肥皂 中的效果 这个结论的机理 , 我 们 离子的反应劫势 三聚磷酸钠 、 沸右与钙 总日 用化学工业 年 各种物质是否形成 , 形成的趋势如何 , 首 先耍取决于其稳定 常数的大小 。 , 共 聚磷酸钠和 沸石与钙离 子反应的趋势如何 , 也耍取决于反应生成物的稳定常数的大小 。 我 们采用直接电位法 , 以钙离

5、子选择性 电极对生成物脂肪酸钙灼稳定常数进行矛侧 定 , 测定方法叙述如下 。 定量吸取已知浓度的脂肪酸 钠容液 根 据所使用皂基 的油脂配 方 , 算出脂肪酸的平 均分子量 , 求得溶液的摩尔浓度在电磁搅拌 下与已标定过的只含钙离子的硬 水溶液进行 定量反应约半小时 。 之后 , 用已知响应斜 率的钙指示电极与甘汞参此电极测定体系的 电位值 , 再用方程式 。 , 卜 一 求得 体系 中 的残留钙离子浓度 。 利用 与 艺十 进行反应时二者的当量 关 系 , 计算出体系 中残留的 一 的浓度 , 然 后就可以求得脂肪酸钙的溶度积常数 。 二 一 进而可知其稳定常数 一 。 、 以上法求得的

6、脂肪酸钙的溶度积常数约 、 在 一。一“。 所以脂肪酸钙的乓 书 护 , 而三聚磷酸钠和沸石与作用的 反应生成物的分别为 和 所以三者与 卜反应趋势的大小顺序应 该 是 沸石三聚磷酸钠 也就是说 , 从化学热力学的角度来看 , 与 “干 作用的趋势最强 , 而沸石和 三聚磷酸钠与 十 的 作用趋势次 之 。 四 、 护三聚磷酸钠和沸 石与 扩反应的速度 由于实际洗涤过程的时间是较短的 , 因 此有必耍知道它们与 “卜的反应速度。 参辣 文献 的 方法 , 我 们比较了 、 、 聚磷三酸钠和沸石与钙的反应速度 。 试验结果说明 , 能使体系中的 钙离子浓度降低的程度此三聚磷酸 钠 、 沸石 所能

7、降低的要大倍 , 而三聚磷酸钠 、 沸石使体系中的钙离子降 低的程度 此 能降 低的还耍 大倍 。 从而表明 对 与钙离子作用 能力比兰聚磷酸钠 、 沸右 、 耍强得多 。 这也就决定了三聚磷酸 钠 、 沸石不可能成为皂用助剂而只能作为合 成洗涤剂的助剂 。 通过计算说明和三聚磷酸钠与 “十反应速 度大致相同 , 沸石此较缓慢 , 而 则更缓慢 。 所以 , 它们与的反应速 度的顺序是 。 二三聚磷酸钠 沸石 沸石和三聚磷酸钠的钙盐稳定常数相差 很小 , 但因为后者与 卜的反应速度远大于 前者 , 所以后者消除 “卜的 能力耍此前者强 得多 , 而兰聚磷酸钠 、 二者与 “ 反应速度尽管基本一

8、样 , 但由于三聚磷酸钠 对钙盐的稳定常数此脂肪酸钙的小 , 所以它 对钙离子的作用 能 力此的弱 而此 的强 。 五 、 、 三聚磷酸钠 、 沸石对 “ 的作用容皿 三聚磷酸钠的整合容量为 “, 沸石的交换容量至少为 解 “ 以 , 而每克所能 消除的 “ 大约只能折合为理论计算 值 , 也就是说它 们对 十 的 作用容量的顺序 是 沸石三聚磷酸 钠 但实验表明 , 在短时间内沸石劝钙离子 的交换容量远远不能得到充分发挥 。 尤其是 在与作用能力很强的存在的情 况下 , 沸石和三聚磷酸钠的作用容量都不能 得到较好的发挥 。 另外 , 对于含有毫克 。的溶液 体 系 , 首先向其中加 、 倍于

9、与 舒作用 当 量数的三聚磷酸钠 , 充分摇动 , 待反应完全 第期 日用 化字业总 总 后 , 再加与体系中 十 含量相当为 , 摇动后溶液出现说 浊 现 象 相 对 于空白 溶 液 , 且皂液灼 池沫 近乎完全消失按照文 献门灼方法观察已达终点 。 可似 认 为 , 体 系 中最终与 “十 发生反应沟是 人 而不 是三聚磷酸 钠达也说明 了在存在 下 , 三聚磷酸钠 一与 艺 、 自作用容量不 能得到 发挥 。 六 、 三聚磷酸钠和沸石的配用 沸石与 护 ,为反 应速 度虽然 此 八际 快 , 但 仍然是较缓慢方 。 三聚磷酸钠存在下 , 沸石与 “十 月反应速度将加快 。 因此 , 两

10、者按一定此例加至合 成洗涤剂 ,扣, 可以取得 比单加沸石更好的效果 。 但在任何配比下 , 它与钙离子月反应速度都不可能超出它与钙 离子反应泊第一步 , 即三聚磷酸钠赘合钙离 子的速度 , 而且也不能增大共反应生成物的 稳定 常数 。 所以 , 两者配用在肥皂 卜克服钙 质硬水灼能力仍不 如 绷 。 参照文献的灼方法 , 川 幻硬 水 和 扩 干硬 水对只添 加水玻璃的叨皂及 皂进行 了耐硬 水性能灼侧定同时降低胡皂脂肪酸 含量 , 以倍灼三聚磷酸 钠或倍的拂 石或以倍润三 磷酸 钠和倍均沸石补偿 降低为脂肪酸 , 井对该三个试样灼耐硬水性 能进行了测定 。 结果表明 , 对于 “十硬水无

11、论是单独加三聚磷酸钠或沸石或是它 们的复 纪 , 试祥为抗硬水性能均不如原皂 。 加沸石 的试样 自抗硬 水性能甚至低于未加沸石 的皂 。 对于 “十 硬 水 , 加沸石者仍不如原 皂 , 加三聚磷酸钠者却超出原皂 , 说明三聚 磷酸钠对扩 十是 有一定作用的 。 七 、 三聚磷酸钠 、 沸石 、 水玻璃对镁离 子的作用 天然硬水含有多种金属离子 , 除钙离子 以外 , 镁离子勺含量 一也很 大通常模拟硬 水 枷 、艺一 普 。 。 所以 , 它 们在洗涤剂中 内 作用与它 们对镁离子的 作用能力大小是 有关 系灼 。 三聚磷酸钠对镁离子有 一 定的整合能 力 。 它对镁离子白赘合常数为 ,

12、但需 指出 , 在所有具有实际 意义的肥皂配方中 加了三聚磷酸纳后 日去污 力均不如原皂 。 试验说明 , 加有沸石的肥皂约抗硬水性 能不但没有提高反而下降 , 这可能与沸石分 子对脂肪酸有一定吸附 力有关 。 这也说明 , 沸石对镁离子的作用能 力是很差为 。 水玻璃 对镁离子有一定自络合作用 , 对钙离子灼作 用小大 。 据文献 中的数据 计算 , 硅酸钙们 溶度积 常数为 一。 八 、 三聚磷酸钠 、 沸 石 、 对钙离子的反应生成物的化学键结构对其化 学性质的影响 通过以上试验 , 我们对三聚磷酸 钠 、 沸石 在肥皂和 合成洗涤剂小为行为进行了探讨 , 井认为它 们沟作用行为是由它

13、们 的化学性 质决定内 。 但物质的化学性质是由组成物质 的分子的内部结构所决定 一为。 因此 , 我们认 为有必要对三聚 磷酸 钠 、 拂石以及和 灼化学键结构及共对它 们内化学性 质的影响迸行讨论 。 和都是有机化合物 , 但结 构都较简单 。 在磺酸根和梭墓附近没有可能 形成空间位阻力基 因 , 衍且它们与钙镁离子 灼反应都是离子反应 。 因此 , 它们 一与钙 璞离 子内反应型式类同于简单胸无机反应 , 具 有 无机反应那种反应速度快的特点 。 磺酸相对于凌酸是较强的酸 , 磺酸盐是 强酸盐 , 梭酸 盆是弱酸盐 。 磺酸盐中磺酸根 与金属离子之间的化学键的极性耍大于梭酸 盐中梭酸根与

14、金属离 子 之间的 化 学键 。 所 以 , 前者匀电离常数要此后者大 。 正因为如 此 , 磺酸钙耍比 梭酸钙易于电离 。 在溶液 ,户, 磺酸根与金属离子形成磺酸盐分子的趋势耍 小于 披酸权与金属离子形成梭酸盐分子的越 势 。 所以 , 在硬水中洗涤时 , 烷基苯磺酸根 与钙镁离子不易形成分子产生沉淀 , 而脂肪 总 日 用化学 酸根与钙镁离子一红 作用 , 重新解离开的可 能就极小 , 众多的脂肪酸钙跌分子凝结在一 起 , 就形成了絮状的 “ 钙镁皂 ”。 就三聚磷酸 钠和沸石而言 , 前者对钙镁 离子的反应是赘合反应 , 也是一种典型的无 机反应 , 因此反应速度快 。 而沸石是一种不

15、 溶性的具有网状结构的高聚物固体分子筛 , 它 与钙镁离子的反应是基于固相和液相离子 之间电荷引力作用 , 通过几个步骤才实现的 离子交换反应 , 所以反应速度慢 。 再说 , 在三聚磷酸钠与钙离子形成的整 合物中 , 三聚磷酸钠中的氧原子是配位原 子 , 但氧元素具有所有元素 中除氟以外最大 的电负性 , 它给出孤电子对的 能 力 是不 强 的 。 因此 , 配位原子和中心离子之间的 配位键 的强度耍受到影响而脂肪酸根与钙离子 形 成的离子键是比较牢固的 。 由于钙离子 具有 较强的极化作用 , 而氧原子又具 有很大的变 形性 。 因此 , 从离子极化学说来着 , 它 们之 间形成的键有向共

16、价键过渡的趋势 , 较一般 工业年 离子键不易电离 。 所以脂肪酸钙耍北三聚磷 酸钙盐稳定 。 以上讨论说明 , 三 聚 磷 酸 钠 、 沸石 、 及对钙镁离子作用行为上的差 异主耍是由它们的化学结构 的差异所决 定 的 。 参 考 文献 金属离子络合物的稳 定常 数 英 搜, 第 版 , 第页 胶体与聚合物 西德 , 吐 寸日用化学丑业 , , 第期 , 第一 泛土二工 肥皂 、 油 、 油脂 、 蜡 西德 , , , 油脂 、 肥皂 、 涂料 西德 , 于褚 , 一 化学分析手册, 中南矿冶学院分析化学教研室 等编著 , 科学出版社出版 , 幻 了 化学便览 日 , 改订版 , 日本化学会

17、编 , 基 础编 , , 丸善株式会社 。 本刊作 一了删节 牙膏 新型摩 擦剂沸石与 药物牙膏 摩 擦剂焦磷酸钙的研制 张学敏 天津无机化学工业研究所 摩擦剂是牙膏的重要组分之一 , 理想的 摩擦剂应具有良好的化学稳定性 , 不与其它 组分发生反应 , 既能去掉牙斑 , 又不损伤牙 齿的珐榔质 。 尤其是药物牙 膏中 的 防龋牙 膏 , 更耍求摩擦剂与膏体中的氟具 有一定的 化学稳定性 , 从而保证药物牙 膏的 防龋作 用 。 为了选择优质的牙膏新型摩擦剂 , 我 们 进行了沸石及药物牙膏摩擦剂焦磷酸钙 的研制工作 。 一 、 沸石与焦磷酸钙及其制备 一新型摩擦剂一拂石 沸 石系 的硅铝酸盐化合物 , 可由不同原料及 各种工 艺路线制得 。 作为牙膏摩擦剂灼沸石 , 要求有良好的白度 , 一定的颗粒度及较低灼 值 。 由于沸石在水溶液中呈碱性反应 , 因此如何保证在较低值时仍具有沸石 结构就成为其工艺条件的关键 。 沸石可 采用高岭 二 进行酸法制备 , 也可采用水玻璃 直按进行水热 中温合成 。 试验证明 , 水玻璃 法制备工艺简化 , 操作简便 , 方法如下 水热中温合成 。 可参阅洗涤剂级 心