洗涤产品的概念和历史

洗涤物体表面污垢时,能改变水的表面活性,提高去污效果的物质。包括合成洗涤剂和肥皂,有时统称为洗涤剂。去污范围很广。日常生活中的去污主要是指衣物的去污,这是洗涤用品最重要的功能。日常器皿、餐具、果蔬的洗涤也是去污,但习惯上称为清洗,使用的洗涤用品称为清洗剂。

根据老普林尼《自然史》中的记载,公元前600年,腓尼基人用羊脂和木灰制成了原始的肥皂,用于护肤和治疗,直到公元2世纪才发现它有重要的洗涤功能。1791年n .尼古拉·勒布朗用卤水制纯碱,用石灰苛化纯碱生产烧碱。从此,肥皂从手工生产转变为工业生产。19年底,采用直接蒸汽蒸煮法,肥皂生产进入重要发展阶段。

第一次世界大战期间,由于动植物油供应紧张,德国首先研制出一种合成洗涤剂,其主要成分是短链烷基萘磺酸盐,由丙醇或丁醇与萘结合后再磺化而成,统称为Nekal。

20世纪20年代后期,长链脂肪醇被硫酸化,中和成脂肪醇硫酸钠。当时只添加了一些硫酸钠,作为合成洗涤剂出售。60年代初,随着石油化工的发展,美国生产了长链烷基芳基磺酸盐,其中芳基由苯制成,烷基由煤油馏分制成。这种烷基芳基磺酸盐直接作为洗涤剂出售,或者加入一些硫酸钠。二战后,四丙烯由丙烯聚合而成。代替煤油馏分,与苯结合成为烷基苯,再磺化中和成为烷基苯磺酸钠。由于价格低,性能好,所以发展很快,直到60年代初一直占据主导地位。当时,世界上大多数合成洗涤剂都是由这种表面活性剂制成的。1960年代,由于四丙烯化学结构中的支链,不容易被生物降解,造成环境污染。因此,直链烷基苯逐渐取代了四亚丙基烷基苯。

随着化学工业的发展,以烷基苯磺酸钠等优良的表面活性剂为基本成分,同时也使用其他表面活性剂和各种助剂来提高洗涤效果。二战期间,德国开始使用羧甲基纤维素作为合成洗涤剂的助剂,以消除污垢的再沉积问题。到第二次世界大战结束时,碳酸盐、硅酸盐和磷酸盐等碱性物质被用作合成洗涤剂的添加剂。聚磷酸盐的使用是合成洗涤剂工业发展的重要一步。最初用焦磷酸四钠,后来用三聚磷酸钠,达到了很好的洗涤效果。但到了1960年代末,由于合成洗涤剂中使用了大量的三聚磷酸钠,使用后排入下水道,污染了河流水源,造成了“营养过剩”的问题。一些国家已经禁止或限制了它的使用,并用沸石和其他替代品取而代之。

自20世纪50年代以来,肥皂实现了连续生产工艺,产品质量有了很大提高,但在性能和应用上没有突破。虽然产量略有增长,但其在洗涤产品中的比重呈下降趋势。肥皂在1960中的比例约为63%,在1982中已降至29%,80年代开始回升。1987世界产量已超过800万吨。

中国在天津成立胰腺公司1903。1907年,毛玉肥皂厂在上海成立,这是中国最早的两家肥皂厂。此后,南京、杭州、重庆、沈阳、大连、武汉等城市建立了一些肥皂厂,一些地区还建立了手工肥皂作坊。直到1949,中国的洗涤用品行业只有肥皂行业,而且大多是手工作坊,规模小,设备差。只有在上海和天津等几个大城市,才有几家稍大一点的机器工厂。1949年肥皂产量只有3万吨。1959年肥皂产量达到41.5万吨。同年,开始生产合成洗涤剂,产量为5700吨。1960以来,随着合成洗涤剂的发展,烷基苯、三聚磷酸钠等原料的生产逐渐发展起来。1961年,石蜡被开发出来生产肥皂用的合成脂肪酸。1978之后,洗涤用品生产发展迅速,颜色种类逐渐增多。比如洗衣粉开发了很多品种,比如复配、添加酶、杀菌消毒、添加色香味、浓缩等等;在液体洗涤剂中,已经开发了各种特殊的洗涤剂,例如洗涤餐具、水果和蔬菜、浴缸、炉子、屏风、玻璃、搪瓷制品、地毯和香波。还开发了具有一定疗效的护肤、香皂、沐浴露,开发了适合老人、妇女、儿童的产品。工业洗涤剂的应用领域不断扩大,生产的各种表面活性剂和工业洗涤剂已用于机械、冶金、石油、化纤、纺织、印染、皮革、造纸等领域。1985年洗涤产品总产量达到200万吨,其中肥皂99.6万吨,合成洗涤剂1004万吨。截至目前,我国洗涤用品行业已经形成了具有一定规模的以肥皂和合成洗涤剂为主,包括主要原料和辅料的洗涤用品工业体系。

去污机理:衣物上的污垢往往是液体和固体的混合物,通过物理化学作用甚至机械作用吸附在衣物纤维表面或进入纤维组织之间,不仅会破坏衣物的外观,还会损伤衣物的组织,缩短其使用寿命。洗涤产品的去污过程可以简单表示为:

织物污垢+洗涤剂→织物污垢+洗涤剂

(脏衣服)(脏洗涤液)

去污过程的机理较为复杂,一般包括以下物理化学作用:

(1)润湿:由于洗涤液中的表面活性剂能降低水的表面张力,增加了水对织物的润湿能力,使洗涤液能充分渗透到纤维之间,表面活性剂分子能与被洗织物上的污垢产生亲和力,使污垢与织物分离。

②吸附:水与被洗织物之间、水与污垢之间存在界面。洗涤液中的有效成分被织物和污垢吸附后,改变了界面能和织物对污垢的静电引力,使污垢悬浮或乳化在水中。

③增溶:污垢夹在洗涤液的胶束层之间,产生增溶作用。

(4)机械作用:污垢与织物吸附表面活性剂时,在人工擦洗或机械搅拌的作用下,污垢与织物分离,分散在溶液中,反复漂洗即可去除污垢。

趋势:世界洗涤产品年产量在1980年代已超过3000万吨,合成洗涤剂工业在1960 ~ 1970年代快速发展后,发展速度在1980年代开始放缓,但世界各国发展速度不同。发达国家洗涤产品消费已经达到较高水平,发展趋于稳定。亚非等国家会随着生活水平的提高而快速发展。在洗涤产品中,合成洗涤剂的发展速度比肥皂快。然而,合成洗涤剂的发展也受到环境保护、生态平衡、织物结构变化和节能的制约。合成洗涤剂在表面活性剂和添加剂的选择和配比上,更倾向于安全和可生物降解。在产品结构上,正朝着使用方便、多功能的方向发展。洗衣粉的塔式喷雾成型由于能耗高、投资大、生产成本高,将逐渐转向无塔成型,特别是附聚成型。