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文檔簡介
1、精心整理脂肪酸甲酯磺酸鹽( MES)的性能及應(yīng)用1.產(chǎn)品簡介- 磺基脂肪酸甲酯鈉鹽 (SodiumFattyAcidMethylEstersulfonate簡稱 MES)是一種由天然油脂為原料,經(jīng)酯交換、加氫、磺化、中和等工藝制成的性能優(yōu)良的表面 活性劑。 MES 具有良好的去污性、鈣皂分散性,乳化性、增稠性、水穩(wěn)定性、對(duì)硬 水不敏感性、適中的起泡性、低刺激性、低毒性和生物降解性,可應(yīng)用于許多工業(yè) 領(lǐng)域如,個(gè)人護(hù)理品行業(yè),紡織印染工業(yè),皮革工業(yè),礦石浮選業(yè)、塑料工業(yè)、農(nóng) 業(yè)化學(xué)品等。MES除具有一般表面活性劑的優(yōu)異表面性能, 還具有其自身顯著特點(diǎn): 刺激性極 低對(duì)皮膚溫和、抗硬水能力強(qiáng)、生物降
2、解性優(yōu)良、毒性低、與其他表面活性劑配伍 性良好、泡沫中等易沖洗,洗后膚感清爽不滑膩等,是一種理想的個(gè)人洗滌用品原 料。2. 產(chǎn)品性能2.1MES樣品指標(biāo)指標(biāo) 樣品來源pH值(1 水溶液 )總磺化活 性物()二鈉鹽 ()石油醚 可溶物 ()色澤 (5%1:1 乙 醇 液)Hazen硫酸鹽 ()樣品形態(tài)國外樣一5.2883.13.772.86102.3白色粉末國外樣二4.3888.44.601.75100.85白色片狀物國外樣三5.3184.85.030.97101.65白色片狀物國外樣四5.9687.13.462.38201.10淺黃色顆粒本公司樣3.8187.54.161.76371.62淺黃
3、色片狀從上表可以看到:本公司 MES除色澤較國外產(chǎn)品稍深外,其重要特征指標(biāo)二鈉 鹽與國外同類產(chǎn)品相當(dāng),其余指標(biāo)也基本相當(dāng)。2.2 性能比較2.2.1 表面張力按國標(biāo) GB11278-89方法,用圓環(huán)(拉起液膜法)來測定表面張力。因要求試驗(yàn)溫度至少高于各物質(zhì)的克拉夫特溫度 5,故確定試驗(yàn)溫度為 60,溶液濃度為 0.2%, 在去離子水進(jìn)行測定。結(jié)果見表 1表 1MES溶液的表面張力指標(biāo)樣品二鈉鹽/ 甲酯磺酸鹽總磺化活性物 %表面張力( mN/m)精心整理國外樣一 MES0.04582.4332.7自制 MES0.03085.6129.5LAS/95%以上31.1AES/70%35.1AOS/32
4、.0皂/25.2由表 1 看出,MES表面張力較 AES的小,與 LAS、AOS的接近,皂的表面張力為最 小。2.2.2 泡沫力及穩(wěn)定性MES在不同硬水中的起泡性和穩(wěn)泡性按 GB/T13173.6-91 方法測定,試樣濃度為 0.02%,溫度 40±1。測定結(jié)果見下表 2和圖 1。表 2MES溶液的起泡性與穩(wěn)泡性指標(biāo) 樣品二鈉鹽/ 甲酯磺酸 鹽總磺化 活性物%泡沫( mm) 0/5min0mg/kg150mg/kg300mg/kg國外樣一MES0.04582.43183/181139/139135/133自制 MES0.03085.61174/171143/143142/140LAS
5、/95%179/177128/12884/81AOS/35%180/165192/192188/188AES/70%181/181178/178180/180由表 2和圖 1可看出, MES的泡沫高度隨水硬度的增高有一定程度的下降, MES 與 LAS、AOS、 AES比較,在軟水中各產(chǎn)品起泡性相當(dāng),而在硬水中起泡性較LAS好,比 AOS和 AES差。 MES的穩(wěn)泡性均較好??傮w而言, MES起泡性適中。2.2.3 鈣皂分散力MES首先是作為一種鈣皂分散劑而被認(rèn)識(shí)的。研究表明:具有不對(duì)稱結(jié)構(gòu)、且親 水基位于分子末端或接近末端的酯具有較好的鈣皂分散性,而MES正符合此推斷。表 3 為各 MES按
6、國標(biāo) GB7463-87方法測得的鈣皂分散力。表 3 鈣皂分散力指標(biāo) 樣品二鈉鹽/ 甲酯磺酸鹽總磺化 活性物%鈣皂分散力國外樣一 MES0.04582.438.33自制 MES0.03085.6110二鈉鹽92.664.76LAS/95%以上1.0鈣皂分散力為 1g 分散劑(表面活性劑)可以完全分散的肥皂的量,以克表示。 所以其數(shù)值越大,鈣皂分散能力越大。表 3 可知,自制 MES的鈣皂分散力比國外樣 一 MES好,MES的鈣皂分散能力為 LAS的 10 倍。2.2.4 去污力精心整理MES有良好的抗硬水度, 不易產(chǎn)生皂垢, 我們用制備的 MES在不同的硬度水中進(jìn) 行去污試驗(yàn),并與 LAS比較
7、,試驗(yàn)方法按 GB13174-91,濃度 0.2 ,溫度 40±1, 測試結(jié)果列入表 4。表 4 去污力比較水硬度 樣品0mg/kg150mg/kg250mg/kg400mg/kg國外樣一 MES19.715.916.713.5自制 MES19.516.016.612.7LAS18.317.715.58.0皂21.815.810.30.3AES15.815.116.913.0AOS16.015.616.812.3標(biāo)準(zhǔn)洗衣粉/10.31.7(500mg/kg)表 4 中數(shù)據(jù)表明:自制 MES與國外樣一 MES的去污力在各個(gè)硬度下均相近。在 去離子水中,皂和 MES的去污力最好;在 25
8、0mg/kg硬水中, MES的去污力較皂基強(qiáng); 在 400mg/kg,硬水中, MES的去污力較 LAS強(qiáng)。 MES的去污力與 AES和 AOS相當(dāng);水 的硬度越高, MES的去污性能優(yōu)點(diǎn)尤為顯著。2.2.5MES 的穩(wěn)定性MES在堿性介質(zhì)中水解屬于二級(jí)反應(yīng), 在酸性介質(zhì)中屬于一級(jí)反應(yīng)。 影響 MES穩(wěn) 定性的因素有:溫度、 pH 值以及溶液活性物的濃度等。我們用二鈉鹽含量的變化考 察其穩(wěn)定性。配置 10%的 MES水溶液,用酸和堿分別把 pH調(diào)至 2和 12,在不同溫度 的烘箱中放置,考察二鈉鹽含量隨時(shí)間變化情況。試驗(yàn)結(jié)果見下圖2、3。結(jié)論:從以上兩圖表中可以看出, pH為 2 時(shí),10%M
9、ES水溶液在 65下放置時(shí)間 6 小時(shí)二鈉鹽含量不變化, 80下放置時(shí)間 5 小時(shí)二鈉鹽含量僅增加 0.12%, 100 下放置時(shí)間 3小時(shí)二鈉鹽含量僅增加 0.06%,可以看作基本無變化。 pH為 12時(shí),65 下放置時(shí)間 6小時(shí)二鈉鹽含量僅增加 0.08%,基本無變化; 80下放置時(shí)間 5小時(shí)二 鈉鹽含量僅增加 0.18%, 100下放置時(shí)間 3 小時(shí)二鈉鹽含量僅增加 0.16%,變化不 大。2.2.6 抗硬水能力MES雖然與鈣離子相互作用形成鈣鹽, 但 MES卻表現(xiàn)出優(yōu)良的抗硬水性能。 這主 要是 MES在靠近其磺基處有一甲酯基,其存在可以防止 MES鈣鹽的沉淀,使 MES與 Ca2+,
10、 Mg2+形成一個(gè)亞穩(wěn)態(tài)膠束, Ca2+,Mg2+聚集在膠束的周圍。由 M.Fujiwara 等人研 究認(rèn)為: MES的鈣鹽在室溫下有非常慢的結(jié)晶速度,故在一般的洗滌條件下 ( 水硬度 310DHo, 25,洗滌時(shí)間 10 60min)MES與 Ca2+,Mg2+不會(huì)形成沉淀,故不會(huì)影響 去污性。此外,對(duì)于陰離子表面活性劑來說,一般 TK(Krafft 點(diǎn)) 高的表面活性劑與鈣鎂 離子成鹽后,會(huì)形成較高 TK的沉淀。 MES的鈉鹽變成鈣鹽后,其 TK升高幅度小于 AS類表面活性劑,且相比 AS類的表面活性劑, MES的鈣鹽仍具有一定的溶解度和表 面活性。2.2.7 生物學(xué)性質(zhì)2.2.7.1 生
11、物降解性精心整理MES有著與肥皂相近而優(yōu)于 LAS的優(yōu)良生物降解性,在水中五天內(nèi)能完全消失。 Stein 等人也測定過 MES的生物降解性,發(fā)現(xiàn) MES的生物降解性優(yōu)于 LAS和 AES。2.2.7.2 毒性MES有急性口服毒性低、對(duì)皮膚刺激性小等特點(diǎn)。幾種酯的生物學(xué)性質(zhì),如表5 所示。表面活性劑生物降解率 *(80%100%)/d急性口服毒性*-1LD50/(g.kg -1)皮膚刺激性 *C14MES33無反應(yīng)C16MES4.33無反應(yīng)C18MES3.93無反應(yīng)牛油 MES42.7無反應(yīng)十二烷基硫酸鈉32.73無反應(yīng)脂肪醇醚硫酸鈉61.7 5.0無反應(yīng)注: *河水中生物脫離死亡試驗(yàn) * 老鼠
12、口服試驗(yàn) *2 溶液用于白鼠剔毛后的背采用美國魚和野生動(dòng)物機(jī)構(gòu)的水生物毒性的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)價(jià)MES對(duì)脊椎動(dòng)物和無脊椎動(dòng)物的急性毒性(見表 6)。對(duì)照表 7 評(píng)定標(biāo)準(zhǔn), MES屬于實(shí)際無毒范圍。 表 6 常用表面活性劑對(duì)水生生物的急性毒性 (24h96hr ,LC50/mg·L-1)表面活性劑種類魚無脊椎動(dòng)物L(fēng)AS11011000AS5202> 200AOS1152SAS1509300AE161100APE4121100C12MES290 350190240AES110520表 7 評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) LC50/mg· L-1劇毒<0.01微毒10.0 100.0極毒
13、0.010.1實(shí)際無毒100.0 1000.0高毒0.1 1.0基本無毒>1000中毒1.0 10.0/2.2.7.3 溫和性MES比月桂醇醚硫酸鹽 (AES)溫和,對(duì)皮膚的刺激性基本上與月桂醇醚磺基琥珀 酸酯相當(dāng) (見表 8) ,屬于輕微刺激,但在高濃度時(shí) (質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 36%38%對(duì)) 眼有刺激 作用。表 8 月桂基 MES的溫和性皮膚刺激月桂基 MES: 2.4輕微刺激精心整理(10%活性物,鈉鹽 )月桂醇醚 (3) 硫酸鹽: 4.0中等刺激月桂醇醚 (3) 磺基琥珀酸酯: 1.9輕微刺激眼刺激( 36%38%活性物)對(duì)眼有刺激人皮膚過敏作用陰性3. 產(chǎn)品的配方及應(yīng)用3.1 不同公
14、司 MES的配方對(duì)比表 9 對(duì)不同廠家的 MES在基礎(chǔ)配方中進(jìn)行比較, 其基礎(chǔ)配方: MES:3.5(100); AES:5.0(100);CAB:5.0(30);6501:2.0。表 9 不同廠家的 MES在基礎(chǔ)配方中的泡沫、粘度比較指標(biāo) / 樣品自制 MES國外樣一 MES國外樣四 MES國外樣三 MES加鹽量 (%)1.11.11.11.1粘度( 25, CP)4450455042506350泡沫( 150mg/kg, mm)185/185184/184190/191182/183耐寒5失光5失光3失光5失光從上表 9 可以看到:自制的 MES在配方中使用,不論是粘度、泡沫、耐寒均于 國
15、外的 MES產(chǎn)品相近。3.2 不同基礎(chǔ)配方的對(duì)比 浴用品和洗手液在當(dāng)今市場上十分流行,液體個(gè)人產(chǎn)品的洗凈力好,對(duì)皮膚溫 和,有良好的膚感,因此產(chǎn)品暢銷這使傳統(tǒng)肥皂和香皂用量下降。 MES可用于配制液 皂、洗手液及浴用品如浴液、洗面液等。它在個(gè)人洗滌用品中的應(yīng)用性能,特別在 泡沫和皮膚的感覺上相較于月桂基硫酸鹽( AS),月桂基醚硫酸鹽 (AES)和皂類產(chǎn)品 有極大的改善。考慮浴用品和洗手液的基礎(chǔ)配方相近,在下面的配方中不細(xì)分產(chǎn)品。表 10 是使 用 MES和不使用 MES的基礎(chǔ)配方性能試驗(yàn)。表 10MES的基礎(chǔ)配方性能試驗(yàn)原料及指標(biāo) / 配方配方 1配方 2配方 3配方 4MES(粉)04.0
16、1.54.0AES/AESA(折百)7.5 AES3.5 AES7.5 AESA5.0 AESACAB(30)55556501/CMEA3.0 65013.0 65011.5 CMEA1.5 CMEA加鹽量 (%)1.00.80.50.5粘度( 25, CP)3680440030504900泡沫( 150mg/kg, mm)188/190176/177184/184182/183耐寒( -18 、 24h)室溫恢復(fù)正?;謴?fù)室溫正常恢復(fù)室溫正常恢復(fù)室溫正常耐熱( 50、 24h)不分層不分層不分層不分層從表 10 可以看到: MES的使用不影響基礎(chǔ)配方的耐寒、耐熱,其耐寒、耐熱符 合國家標(biāo)準(zhǔn),因
17、此 MES完全可以與 AES、CAB、 CMEA等復(fù)配制備體用洗滌產(chǎn)品。 MES 在配方中替代 AES或 AESA,會(huì)使配方泡沫稍有下降,與資料上記載 MES為中泡型表 面活性劑是相符的;但對(duì)于體用產(chǎn)品而言,配方的泡沫已滿足使用要求。MES用于配方后,產(chǎn)品泡沫極易沖洗,洗后皮膚清爽,不滑膩,因此MES完全可精心整理以與 AES、CAB、6501 等復(fù)配用于體用洗滌品中。 MES能減少 AES類體用產(chǎn)品的洗后 滑膩感,大大改善產(chǎn)品使用后的皮膚感覺,在配方產(chǎn)品中,勿需添加減滑劑就能解 決洗后皮膚滑膩的問題。3.3MES與中性皂基的復(fù)配 皂遇水中的鈣、鎂離子因生成脂肪酸鈣、鎂皂垢沉淀而使其起泡性能喪
18、失。 MES由于靠近磺酸基處有一個(gè)甲酯基,使其能與鈣、鎂離子形成一個(gè)亞穩(wěn)態(tài)的膠束,因 此是一種很好的鈣皂分散劑,在皂基型產(chǎn)品中加入少量的MES即可大大提高產(chǎn)品的泡沫性能。幾種表面活性劑與皂基復(fù)配的泡沫性能見表 11表 11水硬度 / 樣品皂MES/皂AES/皂AOS/皂K12/ 皂150mg/kg240/242228/228230/230235/236243/243300mg/kg165/165214/216222/227196/196193/193450mg/kg20/0160/150146/70193/19330/0從表 11 可以看到: 150ppm時(shí)泡沫: , 皂>K12>AOS>AES>MES,300ppm時(shí)泡 沫:,AES>MES>AOS>K12>皂,300ppm時(shí)泡沫:AOS>MES>AES>K12>皂,MES在中、 高水硬度下,可以明顯改善皂的泡沫性能。以皂類為主的個(gè)人洗滌用品,一般都起泡力差,泡沫量少,洗后皮膚干
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