【技术分享】在洗碗机领域和织物洗涤领域的“助剂（builder）”

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来源：中国洗涤用品行业信息网
发布时间：2021-11-22 15:54
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助剂（builder）

在洗碗机领域和织物洗涤领域，“助剂（builder）”几乎专门是指用来从洗涤液中去除如Ca2+、Mg2+这种硬度离子的成分,具有螯合分散作用。去除这些离子对消除大多数污垢和污渍至关重要。在高pH的清洗条件下，茶叶中的水解淀粉（pK ~ 12）和多酚（pKa ~ 10）可被钙离子桥联至带负电荷的玻璃或陶瓷表面，蛋白质污垢可桥联至不锈钢表面。在这些情况下，保持pCa > 4很关键（pCa = -lg[Ca2+]，所以在这种情况下[Ca2+] < 10-4 mol/L），以去除桥联离子。钙离子对玻璃的外观也会造成不利影响，可能是由于增强了对蛋白质污垢的吸附。硬度离子的水平低也有利于彻底的清洁，因为它降低了由皂化脂肪或溶解的CO2形成沉淀的可能性。通过这种方式，可以减少生水垢的问题。

助剂的另一个重要功能则针对自身组成为钙盐或镁盐的污垢——从这些污垢中提取硬度离子是去除它们的最有效方法。这种污垢的最佳例子就是顽固茶渍。可用磷酸盐或EDTA等强螯合剂（这类强螯合剂能使p Ca≥6）从茶渍中将钙盐成分提取出来。原则上讲，洗碗机洗涤剂体系的助剂的选择可从3种不同类别中选一种：沉淀剂如碳酸钠或油酸钾，离子交换剂如沸石，螯合剂如磷酸盐、柠檬酸盐和聚羧酸盐。螯合剂是最大类别的助剂，其在洗碗机洗涤剂中最常用，因为它们一直待在溶液中，所以不会在玻璃器皿上留下残留物。

助剂的选择还取决于体系的pH值。传统上，磷酸盐是高pH值时的选择，此时螯合效果很强。这一类包括三聚磷酸钠（STPP，Na5P3O10）、焦磷酸四钠（TSPP- Na4P2O7）、焦磷酸四钾（TKPP）（钾盐的溶解度高于钠盐，用于液体配方更有优势）以及四偏磷酸钠（STMP- Na P O ）。

较弱螯合能力的助剂也不是没有缺点。例如聚羧酸盐，由于所谓的聚电解质效应，CCC随着聚合物分子量的增加而增加，直至分子量高达10 000左右在这方面，聚合物主干的电荷密度是最重要的，因此，以BASF的Sokalan CP-7 产品为例，需要高含量的马来酸（顺丁烯二酸）或亚甲基丁二酸50/50的丙烯酸/马来共聚物（分子量50 000）其络合常数大约是同类聚丙烯酸盐的10倍。然而，聚羧酸盐（如CP-7）与钙离子有很强的相互作用，在高硬度下有沉淀的倾向，从而产生玻璃状外观的问题。而且，即使是最强结合能力的聚羧酸盐不如沉淀剂型助剂（如碳酸盐）。因此，在高碳酸盐硬度的水中，碳酸钙在钙离子与聚合物结合之前便已形成。幸运的是，聚羧酸盐是一种有效的晶体生长抑制剂，可以防止沉淀物沉积在餐具上。然而，低聚合物分子量有利于抑制晶体生长，而螯合作用的发挥则需要高聚合物分子量，这意味着需要一个明显的链长双分布。螯合作用需要长的链长，这是聚丙烯酸盐的另一个缺点——生物降解性的问题。当聚合到一个足以发挥螯合作用的链长时，最有效的丙烯酸和马来酸单体是不可生物降解的。试图用可生物降解的共聚单体（如乙烯醇）来构建嵌段共聚物，通常会导致聚合物要么含有过多的乙烯醇而无法发挥螯合作用，要么含有过多的丙烯酸/马来酸而无法生物降解。由于这些原因，聚羧酸盐通常被用做洗碗机洗涤剂中的共助剂（co-builder）或简单地作为阻垢剂。

在无磷酸盐的环境下，当洗涤液pH值下降时，目前选择的助剂是柠檬酸三钠，其掩蔽能力对pH值不敏感。柠檬酸盐是一种安全、可生物降解的助剂，由糖发酵获得。其主要缺点是成本高，掩蔽能力一般。此外，柠檬酸盐提供的较弱的掩蔽能力需要包括一个有效的漂白剂，以防止茶渍的积累。

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