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张育
【期刊名称】《中国洗涤用品工业》
【年(卷),期】2025(000)006
【总页数】10 页(P79-88)
【作 者】张育
【作者单位】上海制皂
【正文语种】中 文
肥皂是最古老的外表活性剂和皮肤清洁剂，有上千年的历史，从最先使用动物油脂 和草木灰到会使用油脂和碱进展皂化而得到肥皂，肥皂的化学定义为脂肪酸的碱盐， 一般所指的“肥皂”被赐予了很多的功能定义，但只要被用作洗涤剂的，不管其化 学特性如何，都被称为肥皂。本文将对合成洗涤剂和肥皂进展的一些错误定义做进 一步的争论。传统脂肪酸碱盐的肥皂具有以下的特性：很好的乳化性能、去污性和 应用性，且本钱较低，制造简洁。
一般的肥皂有两个缺点，肥皂溶解在水中会释放出苛性碱，在肥皂制作过程中，保存在肥皂中的碱会增加水的 pH 值，香皂的高 pH 值会影响皮肤表层的酸碱度〔一般在 ～〕。虽然皮肤对 pH 值的恢复力量较强，但这仍是肥皂的一个负面作用；另一个缺陷是它在硬水和盐水中的表现不佳。当水质很硬或水中含有高电解质
〔如海水〕时，觉察肥皂和硬水中的钙镁离子形成不溶于水的脂肪酸钙盐和镁盐， 肥皂的起泡性和洗涤力会受到很大的影响。
此外，这些不溶性盐附着在浴缸上很难去除。同样在沐浴时附着在皮肤上，简洁引
发皮肤疾病。
外表活性剂制成的中性皂因没有上面所述的缺陷而成为皮肤病治疗时所推举的香皂， 它也被称作中性肥皂或非碱性肥皂。最初外表活性剂是作为钙皂分散剂被少量使用， 然后被作为复合外表活性剂而提高了用量。
传统的肥皂用 NaOH 的 pH 值在 10～11〔如力士、佳美香皂等〕；用较温顺的胺碱如三乙醇胺的 pH 值在 ～10〔露得清〕；依据这个制作了 pH 值在 ～10 的复合皂〔利华 2025、爵士、妮维雅香皂等〕；甚至还有 pH 值低于 的复合皂〔多芬、玉兰油香皂等〕。
纯合成皂的 pH 在 ～，与我们的皮肤相匹配〔如 Neca 7、Eubos、Sebamed 等〕，由于这个缘由，我们认为合成皂对皮肤的酸碱度平衡的影响格外小，使其成为化装品和婴儿皂的首选。有一些特定的应用，如皮肤病治疗时使用pH 值在 ～ 的肥皂，如含碘的清洁皂〔如 Neca Polydine〕，由于碘只有在酸性介质中才稳定。这个特性使合成皂在很广的 pH 值范围内都可以使用，图 1 显示了各种肥皂的 pH 值范围。
外表活性剂作为一种化学物质，即使在浓度很低时也能够降低任何两个相位之间的外表张力，如气-液、液-液、液-固。外表活性剂必需溶解这两个相位，这是由于它的分子构造存在两个不同的构造。在油-水系统中，外表活性剂的一端将很简洁地溶于水〔亲水性〕；而另一端不溶于水〔疏水性〕，但溶于油〔亲油性〕，亲水性和疏水性之间的平衡使得外表活性剂具备了洗涤、潮湿和乳化的功能。
格里芬提出了外表活性剂亲水亲油平衡的特性 HLB 值，依据这一理论，高疏水性外表活性剂的 HLB 值就低，从 1 开头，而高的亲水性分子具有高的 HLB 值，最高为 40。实际使用的洗涤剂的 HLB 值 13～15，而作为水油乳化剂的 HLB 值只有4～6。
外表活性剂依据他们的带电荷状况可分为 4 种类型：阴离子外表活性剂、阳离子
外表活性剂、两性外表活性剂、非离子外表活性剂。前 3 个都有带电分子。阴离
子外表活性剂带一个负电荷，与碱或其他原料中和形成洗涤剂。阳离子外表活性剂带一个正电荷，与强酸中和而具有外表活性剂的性能。两性外表活性剂是在他们的分子构造中存在阴离子〔负电荷〕和阳离子〔正电荷〕，并依据溶液的 pH 值的变化，显示出阴离子或阳离子的特性。非离子外表活性剂没有离子成分，不带电荷， 如图 2 所示。
肥皂是最简洁的阴离子外表活性剂，由自然油脂通过水解和皂化而制成，通常被认为是自然的外表活性剂，而其他的通过合成反响制得的外表活性剂都被称为合成外表活性剂。而大多数用作个人洗涤皂的外表活性剂都是阴离子外表活性剂，像肥皂等。表 1 列出了在洗涤皂中使用的阴离子外表活性剂的活性成分。
合成外表活性剂能简洁地描述成将一种外表活性剂与配方体系相混合。最著名的“Dove”配方利用脂肪酸过量来移动 SCI 的合成反响平衡，制成的化装品表观上形成保湿乳霜。SCI 合成如图 3 所示。
老的脂肪酸氯化物工艺路径〔Daimler & Platz,1937;Bistline et 〕承受多种含有专利的催化合成路线而变得更经济，一些可以参考〔Anderson et al.,1960;Login et al.,1985;Urban et al.,1985; Gattir & Matthaei,1975〕，要特别留神并防止后面参加的羟乙基磺酸盐和脂肪酸之间进展的酯基转移〔Urban et al.,1985〕。气化的低分子量脂肪酸连续不断进入反响体系〔Gattir & Matthaei,1975〕。最近一种间歇式和连续式工艺可制备比例高达 20:1 的脂肪酸羟乙基磺酸盐组分，这个需要一个热的〔180～200°F〕苛性碱溶液预先与羟乙基磺酸钠混合〔Kutny et al.,1991〕。有报道催化工艺引进了的金属氧化物和重金属盐催化剂，使用温度必需低于 200℃，不得使产量或者反响速度下降，改进能量的使用，改进气味和颜色〔Day et al.,1993〕。由 SO3 磺化反响合成磺酸盐和硫酸盐由图 4 所示。由磺化亚硫酸钠制备烷基和烷基酰胺磺基琥珀酸盐，如图 5
所示。
磺化反响化学在文献中〔D a v i d s o n & Milwidsky,1987; Milwidsky,1985〕 有很好的表述。疏水性链的长度、中和反响介质及其他参数掌握着气固反响的适宜程度。比方羟乙基磺酸盐，合成接近无水的磺基琥珀酸盐在熔化了的塑化剂中制备阴离子外表活性剂，承受直接参加塑化剂和一点点水的方式用于制备合成洗涤剂的根底料〔Perla,1975;Barker et al.,1983〕。合成其他一些外表活性剂如椰油酸单甘油酯硫酸钠，这是高露洁美国、Vel 品牌的一局部〔Weil& Stirron,1976;Gray,1959〕酰基谷氨酸盐〔在日本广泛使用〕和肌氨酸盐如图 6 所示。不同的亲水性基团化学稳定性是重要的，有必要比较羧化物对于碱性水解的敏感性或者硫酸盐水解在酸性条件下比照磺酸盐的稳定性。
表 1 显示了从很多的合成洗涤剂和很多的塑化剂、交联剂、保湿剂和填充剂选择出来的数个用于复配洗涤剂和复合皂。清洁皂配方在选择组分时总是包含了有技巧的科学思想和艺术制造力。对于皂的配方工程师，其挑战性远远超过一种有效清净剂的生产。
为了满足消费者的体验，对于皂提出了一系列广泛的要求。包括社会、经济以至于心理需求同样与化装肤感和环境意识。随后美容学、皮肤学及技术过程打算了了当今简单并多功能产品的可行性。依据这些趋势，合成洗涤剂和复合皂配方变成了简单的挑战，这是由最终质量和要求打算的，见表 2。
各种不同的试验条件依据不同的试验要求而变化，但是它们存在有标准，评估方法是详尽的，依据公司专家或者官方方法，确定一个模拟真实使用的可以度量的目标
〔Wood,1990;Piso & Winder，1990〕。最的专利来自于人类评估小组的测评〔Redd et al.,1992;Schwartz et al.,1992〕。这些评估小组，从试验室专家到大型消费者评估组，明显是为了感官评估，也广泛用于泡沫、滑度、冲淋或者砂粒感评析〔Gattir & Matthaei,1975;Redd et al.,1992; Schwartz et al.,1992〕。
合成洗涤皂工艺比复合皂或者传统皂要困难得多。合成洗涤皂有个格外窄的温度范
围，其塑化程度适用于精研和出条。并且由于黏性和有时候松软的出条产品，不利于后续的打印速度。有多种成型线，但是对于合成洗涤皂最好包含有搅拌混合器、单联精制机、三滚碾磨车和一个双联真空出条机。一种详尽的皂块生产成型线总览可以从 BAGGINI,NIZZERO 和 SPITZ 找到〔Baggini et al.,1990〕。一个主冷水机供给成型线冷却水，而每一个单独机器应当有独立的冷却水温度掌握装置。皂的打印必需有低温丙二醇/水模具冷却器和每组模具独立的低温掌握器。一个使用烷基长链硫酸盐中试生产合成洗涤皂，可以改善工艺以及皂的特性〔Schwartz et al.,1992〕。
工艺程序有碾制、枯燥、混合、碾磨〔可选〕、出条和打印。用吸水性测试来评估工艺的可行性，用以说明和给出样品。水分越高，越黏着，越难加工物料
〔Schwartz et al.,1992〕。
产品组分
为了到达全部的要求和性质，适合的合成洗涤皂/复合皂应由表 3 所示的一系列组分复合而成。一个成分可以有多种或者可以互换的功能。所以黏结剂吸取了一些水分，把一些组分黏结在一起，塑化物料，并且当作软化剂。一个能显示如此成效的例子就是高分子量的聚乙二醇，并被定义成构造组分〔Fair & Farrell,1995〕。保湿剂和软化剂同样地被使用。
外表活性剂组分
外表活性剂主要用作清洁和发泡。除了前述阴离子外表活性剂，非离子和两性外表活性剂也被使用并不时消灭在专利之中，如表 4 所示，非离子外表活性剂可作为清洁剂和塑化剂，但是需要依据其 HLB 值而定。
综合的外表活性剂、塑化剂和黏合剂表单由 HOLLSTEIN 和 SPITZ 编译的。现在最的专利文献，15 年前，显示几乎每一个外表活性剂都是合成洗涤剂的潜在活
性成分。事实上，大多数专利掩盖了几乎全部的外表活性剂，使用了潜在的任何
“发泡温顺外表活性剂，其发泡至少跟温顺标准磺化烷基丙二醇醚〔Redd et al.,1992〕一样。
如表 5 所示，目前最的一些组分补充了前面的清单〔Hollstein & Spitz,1982〕。最近几年里的专利〔Ospinal et al.,1999〕由 STEPAN 为复合皂配方提出了磺
化甲酯〔SME〕的商业化要求〔Ospinal et al.,1998〕。
一些专利提出访用的外表活性剂。比方，一种非离子糖脂外表活性剂〔乙醛糖酰胺〕浓度在 20%～75%，由 15%～65%的聚烷基乙二醇〔相对分子质量 6000～ 10000 的聚乙二醇〕和不超过 15%脂肪酸〔Massaro et al.,1995〕。圆满的是， 建议制备的优点被一种经济的正烷基乳糖基酰胺的缺点抵消了。外表活性剂的选择和它们的比例不仅打算了清洁和泡沫特性，而且影响到沙粒感、塑化度和肤感。 欧洲和以色列配方基于混合烷基硫酸盐和烷基磺基琥珀酸酯，外表活性剂含量到达大约 40%～50%。皂的 pH 被调整在 ～7.。还觉察钾盐比钠盐有更好的去沙粒和塑化性能，有一个优化的钾-钠比来消退沙粒感〔Ramakers,1992〕。
美国主要市场品牌使用了另外的外表活性剂。它们依据合成皂 1940 年专利的理念
〔皂基+LABS+淀粉〕〔Hoyt,1940〕，肥皂配方基于烷基丙二醇醚磺酸盐、钠/ 镁皂和粘结剂〔Tokosh & Cahn,1979〕。领先者是多芬，基于脂肪酸羟乙基磺酸盐，特别是 SCI。由于这是一个重要的成分，配方包括 25%～27%脂肪酸〔主要是硬脂酸和过量的椰子油酸〕和脂肪酸皂，大多数被中和最终 pH 为 ～.
〔Dederen,1992〕，脂肪酸掌握反响平衡的转移，产品总体美观，并含有 25% 的保湿乳成分。产品包含一些十二烷基苯磺酸盐〔1%～2%〕作为泡沫增加剂。外表活性剂的混合使用降低了配方的最终本钱，但是由于椰油羟乙基磺酸盐的价格， 本钱照旧相对较高。SCI 皂的配方，依据联合利华专利清单广泛的 SCI 范围是44%～60%和较高的电解质含量〔5%的硫酸钠〕。1990 年的美国多芬配方和
2025 年的配方如表 6 所示。
由于联合利华兄弟公司重点广告推举温顺概念作为 SCI 皂的本质，因此，在西欧， 过去几年配方发生了很大的转变。重调整了产品配方，更贵的 SCI 皂，宣称更
温顺。这样转变了外表活性剂从烷基硫酸盐/月桂基磺基琥珀酸酯二钠盐到 SCI/ DSLSS。一个典型的 SEBAMED 德国配方在 1990 晚期包含大约 25%～30%SCI， 10%～15%DSLSS 和脂肪酸的混合〔C12～C18〕以及矿物油约 30%～35%。欧
洲合成洗涤剂供给商也遵循了该种趋势〔Ramakers,1992;Dederen,1992〕。 SCI 皂的缺点是〔被早期消费者觉察〕它有猛烈特征气味。该气味来自于椰子油来源的脂肪酸，需要高比例的香气来遮盖。对于无香精的低敏感配方这是一个问题。一个有关于这个问题好玩的文献应当提及一下〔Beerse,et al.,1995〕。目标是供给一种降低香皂气味和对于皮肤温顺的配方并且简洁操作。承受清洁皂含有10%～70%的蒸馏顶级椰油基羟乙基磺酸盐〔STCI〕。这个制造包含很少或者没有〔0～4%〕高度可溶的酰基基团〔C6+C9+C10+C18:1+C18:2〕，大约45%～65%C12，30%～55%C14、C16 和 C18，由于缺少了疏水性的短链挥发性有味成分，同样不饱和的 C18 明显是降低气味的缘由。据称 STCI 配方能允许使用高比例的易吸潮的泡沫增加剂，比方烷基磺酸甘油醚〔AGS〕，不会显现出同常规的 SCI 配伍而产生缺点。STCI 的使用允许添加大量的水或者液体成分，比方甘油和植物油〔Beerse,et al.,1995〕。
然而，这些专利〔Beerse,et al.,1995〕显著的关联性问题是包含广泛的功能性成分影响香皂、复合皂和合成洗涤剂皂性质，比方无气味的、工艺性的、黏性的、脆性的、沙粒度的、泡沫质量和它们之间的组合。这些专利成为了配方展现，值得更
深更严密实践成分间的相互表现。表 7 显示了 STCI 皂由 3 个主要成分组成：STCI， 增塑剂，和粘结剂。附加一个温顺外表活性剂组合〔Beerse,et al.,1995〕，每项
将在以后探讨。
其他主要外表活性剂在美国配方中用的是椰油甘油醚磺酸钠，用在 P&G ZEST 复
合皂和玉兰油合成洗涤皂中。这两个产品含有 SCI。在日本，酰基谷氨酸是根底外表活性剂，用于 MIGNON，是一个价贵的无皂基洗涤皂。经典的高 pH 配方
〔Davidson & Milwidsky,1987; Milwidsky,1985〕复合皂，比方 LEVER2025 和ZEST，见表 8。
配方掩盖了 2025 版的章节〔Friedman， 2 0 0 4〕，经受了各种变化。在英国， Z E S T〔AQUA PURE〕含有经典的 ZEST 成分 SCGES，但是另外一个 ZEST 品
种〔TROPICAL fresh〕不含外表活性剂成分。 ZEST 在墨西哥包含月桂基硫酸钾。2025 年，一些 ZEST 皂变成了常规皂，不含外表活性剂。表 8 展现了传统 ZEST
的复合皂配方。LEVER2025 使用磺基月桂酸甲酯钠代替了 SCI。
修订的清单包括一些供给商供给制作合成洗涤皂和复合皂，内有可以马上工业生产的无皂基或者复合皂，如表 9。随着这 3 年不行估量的香皂/合成洗涤皂/复合皂市场快速转变，制作最的清单变得困难，甚至公司的名称也找不到。所以清单是有历史价值的。
比方，P&G 短时间推出烷基甘油磺酸酯〔AGS〕，并标签为椰油甘油磺酸钠
〔Procter & Gamble,2025,2025,2025〕，AGS1214 表示一种外表活性剂-聚合物的混合体，由 72%AGS 单体〔以干基计算〕和 13%的 AGS 二聚体、由 11%二
磺酸盐和 1%氯化磺酸盐、1%羟基磺酸盐组成〔表 1〕。这个平衡包括其他分子， 如 3%未反响的乙醇，6%甘油醚〔diol〕，3%的硫酸钠和 3%的氯化钠，这些影
响着最终的 AGS 表现〔Procter & Gamble,2025,2025,2025〕。产品表观是糊状
〔47%活性物〕或者片状〔75%活性物〕。AGS 是由脂肪醇跟环氧丙烷反响，随后与碱溶液产生中间物，随后再与亚硫酸盐反响，最终被氧化和调整 pH 生产出AGS 膏体〔Procter & Gamble,2025,2025,2025〕。
一个典型的使用 AGS 的复合皂配方是由 P&G 供给的。配方包括 52%钠皂，
17%AGS，14%的镁皂，8%水，3%盐，2%多脂物质。即可使用的 ZEST 片状同
样包含一样配方〔Procter & Gamble,2025,2025,2025〕，见表 9。
最近，可使用复合皂片由 GALAXY 生产取名“SN 8102”。人们可以直接用或者干混合，适量参加各种比例不同的皂片，从 80:20 到 20:80〔Galaxy Surfactants,2025〕。
大多数原料供给商给出了有价值的技术支持并供给了建议配方来解决合成洗涤剂和复合皂粒工艺问题。TENSA 化学供给了广泛的合成洗涤剂皂粒，定义成配方好的无皂基片用于合成洗涤剂皂的生产〔Tensa Chem,2025〕〔〕。
科莱恩做了深度的开发工作，推出 HOSTAPONSCI 用于复合皂和合成洗涤剂皂
〔Clariant,2025〕。“颗粒感”是一个 SCI 皂的特征，争论并考虑了它的相关参数。
这种结晶现象有时发生在储存阶段，是受到皂制作影响的。高的混合温度，长时间和高强度混合，流体〔水等〕的存在，这些状况可以推举额外研磨。
SCI 原料的晶体尺寸也是一个重要的由供给商把握的因素。作为推举，人们应当在生产后 4 周和 3 个月对产品进展颗粒感评估〔Clariant,2025〕。由于高的混合温度〔100～150℃〕和高水分〔10%～18%〕，SCI 被认为是水解了的。电解质含量影响到 SCI 的水解流失程度〔Clariant,2025;Unilever,2025〕。
最近，ZSCHIMMER 和 SCHWARZ 通过使用 ZETESAP ST 5251，扩展了合成洗涤剂组分，推举了一系列配方。合成洗涤剂基料是固体乳液体系和导致的液晶构造并结合了高级配方，当作是抱负的基体赐予平滑的触感和出色的乳霜泡沫
〔Zschimmer & Schwarz,2025a,b〕。
这样，消费者期望稠密的泡沫优于大泡泡的泡沫，会更加关注这类产品。
〔未完，待续……〕〔上海制皂张育译，刘伟毅校〕