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无机助剂的种类


无机助剂有碳酸盐、磷酸盐、焦磷酸盐、硅酸盐、硼酸盐等无机盐类,这些洗涤助剂可
以降低表面活性剂的临界胶束浓度,螯合金属离子使硬水软化,在洗涤剂中加入这些助剂,即使降低表面活性剂的用量,也能很好的发挥洗涤效果,在碱性条件下还能进一步提高洗涤力。
(一)磷酸钠
分子式为Na3PO4·12H2O,无色晶体。相对密度1.62.熔点73.4℃。在干燥空气中风化。热至100℃时失去结晶水而成为无水物。溶于水,在水溶液中几乎全部分解为磷酸氢二钠和氢氧化钠,所以溶液呈强碱性反应。由于碱性大,在合成洗涤剂配方中,只应用于强碱性清洗配方。如汽车清洗剂,地板清洁剂,金属清洗剂等。广泛应用于锅炉软化水,防止锅炉结垢,造纸工业中防止树脂凝聚,印刷涂料用作干酷素的溶解剂,食品营养增补剂,金属螯合剂等。
(二)磷酸氢二钠
别名磷酸二钠,分子式Na2HPO4·12H2O,无色透明单斜晶系棱形晶体。相对密度1.52。熔点34.6℃。在空气中迅速风化。溶于水,水溶液呈弱碱性。不溶于乙醇,在100℃。失支结晶水而成为无水物。在高于30℃。的温度下由水溶液中结晶为七水物。用作锅炉软水剂。
(三)磷酸二氢钠
别名磷酸一钠,分子式NaH2PO4·H2O,无色斜方晶体。相对密度2.04。熔点60。有无水物、一水物和二水物三种。无水物为白色结晶粉末,微吸湿,易溶于水。一水物系无色斜方结晶,易溶于水,不溶于醇。二水物易溶于水,在潮湿空气中易结块,100℃时脱水成为无水物。水溶液都呈碱性。主要用作洗涤剂的助剂,在锅炉水质处理、医药工业作酸度缓冲剂。
(四)焦磷酸钠
   别名磷酸四钠,分子式Na4P2O7白色细粉或结晶,有无水物和十水化合物两种。无水物相对密度2.45,熔点880℃,易溶于水。十水物是具有光泽的无色单斜晶系结晶,相对密度1.815,熔占94℃,溶于水,不溶于乙醇和氨,在水中的溶解度为11%,随水温升高而增溶。焦磷酸钠能与金属离子络合,每100g焦磷酸钠能络合8.3g镁离子。并对于含氧漂白剂是稳定的,但对皮肤有影响,对金属有腐蚀作用,使用时应加以注意。在合成洗涤剂配方中可与三聚磷酸钠或六偏磷酸钠混合使用,更促进去污力的提高。
  焦磷酸钠除了有软化水的功能外,还能再溶解钙、镁的不溶性盐类,如衣服纤维中,夹杂着不溶性钙皂或其他金属皂形成的污垢,它能使其再溶解而提高支污能力。另外,焦磷酸钠有反絮凝作用,使油脂起乳化作用,这称为胶溶性质。亦能使表面活性剂溶液进一步降低表面张力和界面张力,起到洗涤的助洗作用。
(五)焦磷酸钾
   别名磷酸四钾,分子式K4P2O7。白色粉末或块状,溶点1100℃,溶于水,不溶于乙醇。水溶液呈碱性。在25℃时,在水中的溶解度为190g/100g水,稍有潮解性。焦磷酸钾的一水物与三水物在300℃时会失去全部结晶水。焦磷酸钾和焦磷酸钠有许多相似的性质,尤其是钾盐在液体重垢型洗涤上有特别的优势,主要作用重垢型液体洗涤剂的助剂,以提高洗涤性能。另外在电镀行业和食品加工上是不可缺少的原料。焦磷酸钾亦是双氧水优良的稳定剂。
(六)三聚磷酸钠
分子式为Na5P3O10,俗称五钠,白色颗粒或粉末状物,有无水和六水化合物。有潮解性。溶于水,在25℃水中溶解度为13%,水溶液呈碱性,在室温下相当稳定。三聚磷酸钠能与钙、镁及其他重金属离子起络合反应,生成溶于水的络合物,起到软化水的作用。在pH=4.3~14的范围内具有较强的缓冲作用,使洗涤液的pH值保持在最佳范围内,以保证洗涤效果。三聚磷酸钠本身具有表面活性剂的一般性质,对固体颗粒有很强的分散力和悬浮力,与洗涤剂配用可防止污垢再沉积,提高洗涤去污力。三聚磷酸钠还有乳化和稳定乳化的作用,在去除油垢方面有良好的效果,它也是金属表面和其他硬表面洗涤剂极好的原料。
(七)六偏磷酸钠
俗称磷酸钠玻璃,分子式(NaPO3)6,玻璃状固体,相对密度约2.5。熔点约616℃(分解)。有较强的吸湿性能。溶于水,不溶于有机溶剂。在温水、酸或碱溶液中易水解为正磷酸盐。其水溶液呈中性。六偏磷酸钠同钙离子络合能力很强,但随溶液pH值增加,其作用减弱。它的缺点是水解性和吸湿性。但是在工业洗涤剂中,尤其是配制金属清洗剂和塑料等硬表面清洗剂中较受欢迎,因为六偏磷酸钠在浓度大时有抑制腐蚀作用,对皮肤影响较小。
(八)三偏磷酸钠
分子式为Na3P3O9,白色粉状结晶,相对密度2.54,30℃以上在水中的溶解度大于30%。35℃以上无稳定的水合物。1%水溶液呈中性。在30~90℃和相对湿度50%~100%的条件下吸湿性小。无毒性。是一种强酸强碱的盐类,在化学上无缓冲作用和螯合能力。本身无洗涤性能,但在碱性溶液中,三偏磷酸钠离子几乎定量地被水解成三聚磷酸钠。三偏磷酸钠在洗涤剂工业中,它和氢氧化钠溶液反应,生成三聚磷酸钠。并放出大量热,可作为洗涤剂的助剂,还可用于生产干燥漂白剂、自动餐具洗涤剂等。
(九)碳酸钠
俗称纯碱,分子式为Na2CO3,是合成洗涤剂中普遍使用的重要无机助剂。外观为白色结晶粉末,相对密度2.53,熔点851℃。易溶于水,1%纯碱溶液的pH值约为10.9,最大溶解度在35.4℃时为49.7。当纯碱吸收空气中的二氧化碳和水分时,会部分变成碳酸氢钠,并发生结快现象。纯碱与水结合形成多种“水合物”,其中一水物较稳定。
纯碱作为一种无机电解质,除能降低临界胶束浓度外,还因其发生水解,电解质呈碱性,这显然有利于洗涤过程,发挥助洗作用。同时,纯碱本身能与酸性污垢发生皂化或中和反应,即去除了污垢又增强了洗涤性能。
由于碳酸钠水溶液的碱性较大,故不宜洗涤丝毛织物,但对洗涤耐碱的棉麻织物,可使洗液保持一定碱性,提高去污力,但配用这种碳酸钠作助洗剂的用量不能太多,一般不宜超过7%,否则能增加织物的沉积量。
(十)硅酸钠
俗称水玻璃、泡花碱,分子式可表示为Na2nSiO2·XH2O,其中Na2O、SiO2以不同的比例结合,结晶水含量也不同,因此组成的产品性状不同。硅酸钠外形有固体和液体两种,商品以液体较为普遍。硅酸钠性质随分子中SiO2Na2O的比值而不同,此比值称为模数,模数在3以上的称为中性硅酸钠,3以下的称为碱性硅酸钠。液体硅酸钠外观分为无色、青灰、黄绿、黄色、微红透明或半透明黏稠液体,最佳者为无色液体,其透明度易受溶液内少量悬浮体影响而呈浑浊。能溶于水,高模数的液体黏度很大。洗涤剂中最为常用的是模数2.4和3.36的液体硅酸钠。硅酸钠在合成洗涤剂中的作用主要有以下几点。
1.缓冲作用。硅酸钠能够使溶液pH值维持稳定,其缓冲效果约为其他碱类的两倍。
这一点对于要求在碱性条件下进行的洗涤尤为重要,它即保证了洗涤效果,又间接地或直接地降低了洗涤剂的消耗。
2.对织物的保护作用。在pH值相同的条件下洗涤,不像其他碱那样损伤织物纤维,而起到保护织物强度的作用。
3.硅酸钠具有很好的悬浮能力和稳定悬浮系统的能力。因此,它在洗涤剂配方中能起防止污垢再沉积作用。这就是洗涤剂中加入硅酸钠能提高去污力,保持织物白度的重要原因。
4.硅酸钠还能增加洗涤剂溶液的乳化力和乳化稳定性。弱碱性硅酸钠是矿物油和植物油的良好乳化剂。
5.硅酸钠对于金属具有抗腐蚀作用。在洗涤剂中加入硅酸钠能克服硫酸盐和磷酸盐组分对金属的腐蚀。它对铝和铜等金属具有特殊的保护作用。
(十一)硫酸钠
    俗称元明粉、无水芒硝,分子式Na2SO4。工业用硫酸钠是将粗硝(硫酸钠的10水合物并含有其他杂质)精制而得。产品为白色粉末,相对密度2.698。熔点884℃。溶液呈中性,无色透明。硫酸钠味咸苦,易溶于水,在33℃左右溶解度最大。
无水硫酸钠在合成洗涤剂工业中是作为洗衣粉的填充剂,但亦有一定的辅助作用,如它能解离为带有二个负电荷的离子,有助于表面活性剂对织物的吸附,因而能提高去污力,也能降低表面活性剂的临界胶束浓度,使在低浓度下发挥其洗涤作用。同时,硫酸钠在洗衣粉中能防止洗衣粉结快等。
硫酸钠是洗涤剂配方中价格最低廉的电解持配料。由与它的存在,改善了溶液表面张力,增强了润湿效果。在减少活性物用量的性况下,也能提高整体活性,具有辅助去污作用。使用硫酸钠可以收到降低活性物消耗、提高去污力的效果。因此,硫酸钠在民用及工业用洗涤剂中广泛使用。
(十二)漂白剂
   洗涤剂中所用的漂白剂主要有过碳酸钠、过硼酸钠、过氧化氢和次氯酸钠。
1.    过碳酸钠:分子式2Na2CO3·3H2O2。它是以碳酸钠水溶液与过氧化氢水溶液并与二
氧化碳气体混合搅伴下制得。产品为白色颗粒状,流动性好,溶于水,其溶解度随温度相升高而增大。2%~3%的水溶液pH值为10.3。在相对湿度为80%和室温下贮存8个月,分解不超过5%,但含水量超过2%时易分解。在水溶液中分解为H2O2Na2CO3,进而放出新生态氧,起氧化漂白作用。
  过碳酸钠的稳定性不如过硼酸钠,若对过碳酸钠进行特殊的造粒包裹技术,稳定性就会大大地提高。在配方中加活化剂TAED(四乙酰乙二胺)能提高它的性能,配方可以多样化。
2.    过硼酸钠:分子工为NaBO2·H2O2·3H2O或NaBO3·4H2O。它是由硼砂或硼酸与碱、
过氧化氢反应的产物。产品为白色、无臭、颗粒状或结晶粉末,不易溶于冷水,易溶于热水。在40℃或湿热空气中能自行分解放出氧。
过硼酸钠是一种温和的氧化剂,它的水溶液在普通室温下,慢慢地水解成硼砂、氢氧化钠和过氧化氢。过氧化氢不稳定,分解成水和新生氧,氧气慢慢放出,当溶液温度升高到60℃以上时,氧气入出较快,一分子过硼酸钠能放出一分子过氧化氢,或一原子氧,就重量计,含有效氧10.3%。
过硼酸钠在欧洲和美洲各地区应用于洗衣粉中,应用量很大,起漂白、消毒和去污的作用,但它的漂白作用只有在高温下(70~80℃)才完全起作用,低温时使用,需要加入活化剂。
过硼酸钠一水合物NaBO2·H2O,它相当于在正常情况下不含结合水的上述分子式。与四水合物过硼酸钠相比,其特征在于它的高活性氧含量(15%比10%),且其稳定性、相容性都有提高。
过硼酸钠是一种温和的含氧漂白剂,而释放氧后的硼酸钠本身也具有一定的助洗功能。因此,洗涤剂工业选用它用为助剂,可以提高去除污垢、污斑的效果,增强洁白度。它也用于油脂和化学原料的漂白、脱臭等。过硼酸钠在对动物纤维(如羊毛、丝绸等)漂白时,没有显著的伤害,但应尽量在较低温度下使用。
3.过氧化氢:分子式H2O2,俗称双氧水。纯净的过氧化氢为黏性透明液体,略显蓝色。相对密度1.438.沸点151.4℃.市售产品浓度一般为30%的水溶液,相对密度1.101,沸点106℃。可溶于水、乙醇、乙醚。过氧化氢的化学性质相当不稳定,加热煮沸、受震动、遇有机物等均易分解,甚至爆炸。水溶液也分解(分解速度与温度或浓度成正比),分解时放出氧和热,具有很强的氧化能力,是强氧化剂。
在洗涤剂中,过氧化氢用作单体漂白剂,如在金属清洗剂中用于除铁锈,食品工业清洗剂中用于杀菌消毒。更多的用于油脂漂白,棉、丝、毛、羽毛的漂白等。
4.次氯酸钠:分子式NaC1O·5H2O。它是以氢氧化钠为原料,在38℃以下通入氯气反应制得。产品呈微黄色液体,相对密度1.2~1.28。化学性质不稳定,因而不能久存不用。因其受光、受热及重金属离子和pH值变化而影响产品分解,释放出游离氯,能杀灭细菌,故可作为杀菌消毒剂。
在碱性条件下,次氯酸钠较为稳定。溶于水后,形成氢氧化钠与次氯酸,进一步分解成氯化氢和新生态氧[O],[O]的氧化漂白能力很强,能将色素破坏达到漂白的目的。因此,次氯酸钠可作为氧化漂白剂。
由于次氯酸钠有上述功能和作用,在制皂油脂漂白、合成洗涤剂单体漂白、纺织印染行业纤维的漂白处理、食品行业的杀菌、消毒洗涤以及民用杀菌、消毒等方面都有反应。
(十三)4A分子筛
4A分子筛是由人工合成的沸石,也有天然的产品,称泡沸石,是许多含水的钙、钠以及钡、锶、钾的铝硅酸盐矿物的总称。一般是浅色的。由于钠离子与铝硅酸离子结合比较松弛,可与钙离子、镁离子交换,因此可以软化硬水,它的化学式为:(Na2O)12(A12O3)12(SiO2)12·27H2O。沸石是不溶于水的白色粉末,颗粒一般在1~10um之间,粉末的颗粒边角呈圆形的极微小的立方体,其平均直径为4um,每个立方体是由8个八面立方体和2个六面立方体互相连结而围成一个中空的立方体,形成笼形结构。直径为0.42um,能够表面离子选择性或起筛子作用,可使极为微小的金属离子和钙离子等进入沸石而被束缚住,能把硬水变成软水。
它吸附分子的能力很强,可吸附水分、液体、气体及不饱和的有机物质。例如,可吸收占其重量15%的CO2或占其重量22%的水,即使在低于-37.8℃露点空气中还能吸附水。反之,在高于沸点的条件下也能保持大量的吸附水。4A分子筛不但能根据分子的大小有选择地吸附,还能根据分子化学极性的相对强度而优先吸附某些气体或液体的分子,对钙、镁有交换能力,交换速度与粒子大小有关,粒子越小,交换速度越快,当小于4um时,交换速度便接近三聚磷酸钠。在溶液中呈碱性,有缓冲作用,具有分散性和抗再沉积性能,同表面活性剂有协同作用。
沸石能降低表面活性剂的临界胶束浓度和表面张力,提高增溶性和泡沫力,对表面活性剂的吸附力是三聚磷酸钠的5倍,这表明当合成洗涤剂采用附聚法或干混法成型时,含有沸石的合成洗涤剂中可配入更多的表面活性剂。对鱼类、藻类、人都是安全无毒的。用作洗涤剂的助剂,以取代三聚磷酸钠。
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