三聚磷酸钠和4A钠沸石洗涤剂中的助洗作用
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
甘 建平
化
安
日
用
工
研
究
所
三聚 磷 酸 钠 是 合 成 洗 涤 剂 的 优 良 助 洗
剂
,
污 力 开始 升 高 很 快 加 水玻 璃含 量
,
,
但 当增加到
后
,
,
去
它的代用 品
。
钠 沸石是 有 发 展 前途 的 国 内已 有一些工厂在肥 皂 中
。
污 力 的 上 升 趋 向平 缓 如 从
。
到
继续 增
助 洗剂
据悉
,
皂样的 去 污 力甚 至 有 下 降 的
添 加这两种助 荆
为 弄 清 这 两 种 助 剂 在洗 涤
,
趋势
用 品 中的 作 用 机 理
我们 作 了 一 些 探 索 试
实验表明
二
、
,
在肥 皂 中 加 一 定 量 水 玻 璃 是
。
验
,
井 试 图 从 化 学 热 力 学和 化学 动 力学 角 度
。
能 够提 高 肥 皂 的 去污 力 的 不 同 硬 水 中去 污 力 的 影 响 通 过 上述实 验
用似有不同
。
作 出 解释 一
、
助 剂 对 脂 肪 酸 钠 和 烷基 苯 磺 酸 钠 在
,
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
我 们 觉 得三 聚 磷 酸 钠和
,
行 了 去 污 力的 测 定
组皂样
,
,
的 脂肪酸含
。
沸 石 在肥 皂 中 的 作用 与 在 合 成 洗 涤 剂 中 的 作
为进一步证 明这个问 题
量为
、
,
不加助 剂
、 、
为对照 组
、
,
、
、
我们
。
的 脂 肪 酸含 量均 为
,
三 聚磷 酸 钠
的 脂肪
。
’
对 相 同浓 度 的 烷 基 苯 磺 酸 钠 钠
测定
,
,
与 脂肪酸
加量 为
在 不 同 硬 水 中的 去 污 力 进 行 了
酸 含量 为
三 聚 磷 酸 钠 加 量为
。
结果是
在 高硬 水 下 的 去 污 力拜 不
。
组 皂 样 成份 及 沸石的 加 量 同上 酸
, ,
结果 是 以 不
去 污 力也 升
。
高 就 是 说 它本 身 的 抗硬 水 性 能 拜 不 好 但 当
加 了 三 聚 磷 酸 钠和 沸 石 之 后 增加
的
, ,
同 此 例 的 三 聚 磷 酸 钠和 沸石 补 偿 降 低 的 脂 肪
去 污 力就 显 著
。
随 三 聚磷 酸 钠 加 量 的 增 加
,
在高 硬 水 下 去 污 力 仍 较 高 在
高 但 均 达 不 到对 照 配 方 随 沸石 加 量 的 增 加
也升高 力
。
,
的 去污 力 同样 时 试样的 去污 力 的去污
,
水中去 污 力 是 很 高
,
但 加 助 剂 后 去 污 力均 下 降 , 在 高 硬 水 中 但与
相此
,
但也达 不到 对 照 配 方
。
去 污 力 有 所上 升
效果差得
实验 表 明
三 聚磷 酸 钠 和 沸 石 对 改 善 肥
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
皂 的 洗 涤 效果 拜 不理 想 积
,
水 玻 璃 有助 于 污 垢 的 悬 浮 和 防 止 再 沉
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
。
这 个 结论的 机理
三 聚磷 酸钠
、
,
我们
添加摘
,
也应 用 在 通 常 的 合 成 洗 涤 剂 中 我
沸 右 与钙
,
们 对 添 加 水玻 璃 的 皂 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
离 子 的反应 劫势
总
,
日
用
,
化
学
工
业
年
,
各 种 物 质 是 否 形 成 形 成的 趋 势 如 何 首
试 验 结果说 明
能 使 体 系 中的
、
先 耍取 决 于 其 稳 定 常 数 的 大 小
。
,
共
,
。
钙 离 子 浓 度 降 低 的 程 度此 三 聚 磷 酸 钠
沸石
、
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
,
所能 降低的 要 大
能 降 低 的 还耍大
倍 而三 聚磷酸钠
,
沸 石 使 体 系 中 的 钙 离子 降 低 的 程 度 此
以 钙离 子选 择性
倍
。
。
从 而 表 明
、
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
。
对
沸右
钠
、
与 钙 离 子 作 用 能 力比 兰 聚 磷 酸 钠
、
耍 强 得 多 这也 就决 定 了三 聚磷酸
。
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
,
沸 石 不 可能 成 为 皂 用 助 剂 而 只 能 作 为 合
,
算出脂肪酸的 平
成 洗涤 剂 的 助 剂
“十
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
电位值
,
。
通过 计 算说 明 反 应 速 度大 致相 同
则更缓慢
。
和 三 聚磷酸 钠 与
,
沸 石此 较 缓 慢
,
而
之后
,
用 已 知 响 应斜
。
所以
,
它 们与
》
的 反应 速
率 的 钙 指 示 电 极 与 甘 汞 参 此 电 极 测 定体 系 的
度的 顺 序 是
二 三聚磷酸 钠
再用
,
方程式
〔 〔
‘ 卜
。
沸石
〕
‘
’‘
沸 石和 三 聚 磷 酸 钠 的 钙 盐 稳 定 常 数 相 差
,
〔
一
〕
。
很小
利 用
,
但 因 为后者与
卜 的 反 应 速 度 远 大于
“
卜
求得 体 系 中 的 残 留 钙 离 子 浓 度
与 系
,
前者
,
所以 后 者 消除
而兰 聚磷酸 钠
、
的 能 力耍此 前 者 强
艺十
进行 反 应 时 二 者 的 当 量 关
一
得多
,
二 者与
,
“
计 算 出 体 系 中残 留 的
二
的 浓度 然
。
反 应 速 度 尽管 基 本 一 样
但 由于三 聚 磷酸 钠
,
后 就可 以 求 得 脂 肪 酸 钙 的 溶 度 积 常 数
〔
・
对 钙 盐 的 稳定 常 数 此 脂 肪 酸 钙 的 小 对 钙 离 子 的 作用 能 力 此
的强
。
所 以它
〕〔
一
〕
的弱而此
、
进 而 可知 其 稳 定 常 数
一
。
、
五
、
、
、
三
聚磷酸 钠 沸 石 对
“
以 上 法求 得 的 脂 肪 酸 钙 的 溶 度 积 常 数 约 在
护
一
的作 用 容皿 三 聚 磷酸 钠 的 整 合 容 量 为
“
,
。
一
“
。
所以 脂 肪 酸 钙 的乓
分别为
〔 〕 和
书
,
而 三 聚 磷 酸 钠和 沸 石 与
卜 反 应趋 势 的
作用 的
〔 〕
沸石 的 交 换 容 量 至 少 为
解
理 论计 算
反 应生 成物的
“
以
〕
,
而每克
十
所能消除的
的 作用 容 量 的 顺 序
所以 三 者 与
是
大 小 顺 序 应该
“‘
大 约 只 能折合 为
值
沸石
,
也 就是 说 它 们对
沸石
三 聚磷酸 钠
,
三 聚 磷 酸钠
,
,
是 而 沸石和
。
也 就是 说
与
,
从化学 热 力 学 的 角 度 来看
作用 的 趋 势 最 强
十 、
“干
但实验表明
在与
况下
,
在 短 时 间 内 沸 石 劝钙 离 子
。
三聚 磷酸钠与
四
、
的 作用 趋 势 次 之
的 交 换 容 量 远 远 不 能 得 到 充 分 发挥 作用 能 力 很 强 的
。
尤其是
护 三 聚磷 酸钠和沸
存 在的 情
石与 扩 反应的速 度
由 于 实 际 洗 涤 过 程 的 时间 是 较 短 的
,
沸 石 和 三 聚 磷 酸 钠 的 作 用 容量 都 不 能
,
因
、
得 到较 好 的 发 挥
另外
此有必耍知道它 们与
文献〔 〕 方法 的
,
“
卜
的 反应速 度
。
。
参辣 系
,
对于含有
、 、
毫克
。。的 溶 液
舒
体
我 们比 较 了
、
首先 向 其 中加
,
倍于与
,
作用 当
聚磷 三 酸 钠 和 沸 石 与 钙 的 反 应 速 度
量 数 的 三 聚磷 酸 钠
充分 摇 动
待反应完全
第
,
期
十
日
用
化
,
字
业
总
后 再 加与体 系 中 液
,
含 量相 当为
系灼 力
。
。
摇 动后 溶 液 出 现 说 浊 现 象 相 对 于 空 白 溶 且 皂 液 灼 池 沫 近乎 完 全消 失 按照 文
。
三聚磷酸钠对镁离子 有
指出
,
一
定的 整合 能
〔 〕
,
它对 镁离 子 白赘 合 常 数 为
但需
。
献〔 灼 方 法观 察 已 达终 点 门 系 中最 终 与 是三聚磷酸 钠
下
,
可似 认 为
人
,
体
在所 有具 有实际 意义 的 肥 皂配方 中
日 去 污 力均 不 如 原 皂
,
“十
发生 反 应 沟 是
达 也 说 明 了在
一
而不
加 了三 聚 磷酸 纳后 试验说 明
存在
加 有 沸石的 肥皂 约 抗 硬 水性
,
三 聚 磷酸 钠 与
。 、
艺
、
自作 用 容 量 不 能 得 到
能 不 但 没 有提 高反 而下 降
这 可 能 与 沸 石分
。
发挥
子 对 脂 肪 酸 有 一 定 吸 附 力有 关
三 聚 磷 酸 钠 和 沸 石 的配 用
,
这也说 明
。
,
六
,
沸 石 对 镁 离 子 的 作 用 能 力是 很 差 为
八际
,
水玻璃
沸 石 与 护 为反 应 速 度 虽 然 此
。
自 对 镁 离 子 有 一 定‘ 络 合 作 用 用 小大
。
,
对钙离子 灼 作
,
。
快 但 仍然 是 较 缓 慢 方 三 聚 磷 酸 钠存 在下
据 文献〔 〕 中的 数 据 计 算 硅 酸 钙 们
一
沸石 与
“十
月反应速度将加快〔 〕 因此
,
,
。
,
两
溶 度 积 常数 为
八
、
、
者按一定 此 例 加 至合 成 洗涤 剂 扣 可以取得
三聚磷酸钠 沸 石
、
、
比 单加沸石 更好 的 效果
离 子 反 应 泊 第一 步 子的 速度
,
。
但 在 任何 配比下
,
对 钙 离 子 的 反 应生 成 物 的 化 学 键 结 构 对 其化
它 与钙离 子 月 反 应 速 度 都 不 可 能超 出它 与 钙
,
学性 质的 影 响
通 过 以 上试 验 我 们对 三聚 磷酸 钠 沸石
,
、
即三 聚磷酸 钠 赘 合钙离
‘
而 且 也 不 能 增 大 共 反 应生 成 物 的
在 肥 皂和 合 成 洗 涤 剂 小 为 行 为 进 行 了 探 讨 质决定 内
。
,
稳定 常数
。
所以
,
两 者 配 用 在 肥 皂 卜克 服 钙
井 认 为 它 们沟 作用 行 为是 由 它 们 的 化 学 性
但 物 质 的 化学 性 质是 由组 成物质
一
质硬 水灼 能 力仍 不 如
干
绷
,
。
参 照 文 献 〔的 灼 方 法
川
幻
硬 水和
皂进行
的 分 子 的 内部 结 构 所 决 定 为
为 有 必 要对 三 聚 磷 酸 钠
。 、
。
因此
,
我 们认 和
扩 硬 水对 只 添 加水玻璃的叨皂及
了耐硬 水性 能灼 侧定
拂 石以 及
同 时 降 低胡 皂 脂 肪 酸
灼 化 学 键 结 构 及共 对 它 们 内 化 学 性 质 的影 响迸行 讨 论
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
对于
“十
和
构 都较简单
。
都是 有 机 化 合物
,
,
但结
降 低为 脂 肪酸
能进 行 了测定
纪
,
井 对 该三 个 试 样灼 耐 硬 水性
结果 表 明
,
在 磺 酸根 和 梭 墓 附 近 没 有 可 能
衍且 它 们 与 钙 镁 离 子
。
硬 水无
加 沸石
形 成 空 间 位 阻 力基 因
灼 反应都是离子反应
论是 单 独 加 三 聚 磷 酸 钠 或 沸 石 或 是 它 们 的 复 试 祥 为抗 硬 水 性 能 均 不 如 原 皂 皂
,
。
。
因此
,
它 们 与钙 璞 离
,
一
子 内 反应型式类 同于简单胸 无 机反应
无机 反 应那种反应速 度快 的 特 点
。
具有
的 试 样 自抗 硬 水 性 能 甚 至 低 于 未 加 沸 石 的
对于
十
“十
硬水
,
加沸石者仍不 如原
,
磺酸 相 对 于 凌酸 是 较 强 的酸
强酸盐
,
,
磺酸盐是
皂
加三 聚 磷 酸 钠者 却 超 出 原 皂 扩 是 有 一定 作 用 的 三 聚 磷 酸钠
、 。
说 明 三聚
梭酸 盆 是 弱 酸 盐
。
磺 酸 盐 中 磺酸 根
。
磷酸 钠 对
七
、
与 金属 离 子 之 间 的 化 学 键的 极 性 耍大于梭 酸
沸石
、
水 玻璃 对 镁离
,
盐 中梭 酸根 与 金 属 离 子 之 间 的 化 学 键
以
,
所
,
子 的作 用 天 然硬 水 含 有 多 种 金 属离 子
以外
,
一
前 者 匀电 离 常 数 要 此
后 者 大
。
。
正因为如
除钙离 子
, 此 磺 酸 钙 耍 比 梭 酸 钙 易于 电 离 在 溶 液 户
,
含 镁 离子 勺 量 也很 大 通 常 模 拟 硬 水
、艺
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
。
枷
・
一
普
。 。
所以 它 们在 洗涤 剂 中 内
,
「
所以
,
在硬 水 中洗 涤 时
,
烷 基 苯 磺酸 根
,
作 用 与 它 们对 镁 离 子 的 作 用 能 力 大 小 是 有 关
与 钙 镁 离 子 不 易形 成 分 子 产 生 沉 淀
而 脂肪
总
日
,
用
化
学
工
业
。
年
酸 根 与 钙 镁 离 子 一 红 作用
能就极小
,
重 新 解离 开 的 可
”。
离 子 键 不 易电离
所以 脂肪 酸钙耍北 三聚 磷
,
众 多 的 脂 肪 酸 钙 跌 分 子 凝 结 在一
“
,
酸 钙盐稳定
。
起
,
就 形 成 了絮 状 的 钙 镁 皂
,
以 上 讨 论说 明
三聚磷酸钠
、
沸石
、
就 三 聚 磷 酸 钠 和 沸石 而 言
离子的 反应 是赘 合 反 应
前者 对 钙镁
的
。
及
对钙镁离子作用行 为 上 的差
也 是一种典 型 的 无
。
异 主 耍 是 由 它 们 的 化学 结构 的 差 异 所 决 定
机反应
,
因此反应速 度快
而 沸石 是 一种 不
,
溶 性 的 具 有 网 状 结 构 的 高 聚物 固 体 分 子 筛
之 间电 荷 引力作用
,
它 与 钙 镁 离 子 的 反 应是 基 于 固相 和 液 相 离 子
参 考 文 献
〔 〕《 金 属 离 子 络 合 物 的 稳 定 常 数 》 英
搜,
通 过 几 个步 骤 才 实 现 的
。
第
离子交换反应
,
所 以 反应 速 度 慢
版
〔
〔
寸
,
第
页
,
,
再说
合物 中 子
,
,
,
在 三 聚 磷 酸 钠 与 钙 离 子 形 成的 整
〕《 胶 体与 聚 合 物 》 西 德
〕 日用 化学丑 业
《
、
吐
,
、
,
第
》
期
,
第
,
一
泛土工 二
,
三 聚 磷 酸 钠 中的 氧 原 子 是 配 位 原
,
〔 〕 肥皂
油
、
油脂
蜡
西德
,
但 氧 元 素具 有 所 有 元 素 中除 氟 以 外 最 大
它 给 出孤电子 对 的 能 力 是 不 强
〔 〕《 油 脂
、
的 电 负性
。
肥皂
、
涂 料 》 西德
,
褚 于
,
一
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
。
《 〔 〕 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
,
成 的 离 子 键 是比较 牢 固的
由于 钙离 子 具有
〔 〕 化学便 览 础编
,
日
,
,
改订
版
日 本 化 学 会编
。
基
较 强的极化 作用
形性
。
,
而氧 原子 又具 有很 大 的 变
,
丸 善 株 式 会社
因此
,
从 离子 极化学 说 来 着
它 们之
本 刊 作 了删 节
一
间形 成 的 键 有 向共 价 键
过 渡 的 趋 势
,
较一般
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
天 津
无 机 化
学
学
敏
工 业 研
究
所
摩擦 剂 是牙 膏的 重 要 组 分 之一
,
理想的
沸石系
的 硅 铝酸 盐 化 合 物
,
・
・
・
・
摩擦 剂 应 具 有 良 好 的 化 学 稳 定 性 组分发 生反 应
齿的珐榔质 膏
用
,
。
,
不与其它
可 由 不 同 原 料 及 各 种工 沸石
,
,
既 能 去掉牙斑
,
又 不损伤牙
艺路线 制 得 值
。
。
作 为 牙 膏 摩擦 剂 灼
,
尤 其 是 药 物牙 膏 中 的 防 龋 牙
从 而 保证 药 物 牙 膏 的 防 龋 作
,
要 求 有 良 好 的 白度
一 定 的 颗粒 度 及 较 低灼
,
更 耍 求 摩擦 剂 与 膏 体 中的 氟 具 有一 定 的
,
由 于 沸石在水 溶 液 中 呈 碱 性 反 应
化学 稳定性
。
因 此 如 何 保 证 在较 低
值 时 仍具 有
。
沸石 沸石可
为 了 选择优 质 的 牙 膏新型 摩擦 剂
。
我们
结构 就成 为其工艺 条 件的 关键
采 用 高岭
二
进行 了
的 研 制工 作 一
、
沸 石 及 药物 牙 膏 摩 擦 剂 焦 磷 酸 钙 沸石 与 焦 磷 酸 钙 及 其制 备 拂石
进行 酸 法 制备
。
,
,
也 可采 用 水 玻 璃
,
直 按 进 行 水 热 中温 合 成 法 制 备 工 艺简 化 水 热 中温 合 成
。
试验证 明
,
水玻璃
心
操 作简 便
方 法 如下
一 新 型 摩擦 剂 一
可 参 阅 洗 涤剂 级