低泡表面活性剂的制备及其洗碗机清洗性能评价

doi:10.12422/j.issn.1006-396X.2026.05.005

摘要/Abstract

摘要：

用硫酸钙型（JD⁃20S）催化剂合成了低分子质量异构十醇聚醚和高分子质量脂肪醇聚醚。通过气相色谱测定了异构十醇聚醚的原料转化率，并用FT⁃IR和1H⁃NMR对脂肪醇聚醚产物结构进行了表征；测试了脂肪醇嵌段聚醚4#的浊点、表面张力等指标；考察了十二烷基苯磺酸钠（LAS）与异构十醇聚醚2#、脂肪醇聚醚4#以及脂肪醇醚AEO9复配后的泡沫高度、洗净率等参数。结果表明，在异构十醇聚醚合成反应中，当使用JD⁃20S催化剂时，原料的转化率可达92.91%±0.22%(平行实验次数N=5)，较传统KOH催化剂高出23.32%，表明JD⁃20S具有高催化活性和优异的窄分布效果；合成产物聚醚的实际结构与理论设计相符，证明目标产物成功合成；聚醚4#的浊点仅为15.3 ℃，适用于常温洗涤；当m（LAS）/m（异构十醇聚醚2#）/m（脂肪醇聚醚4#）/m（AEO9）=1.0∶0.5∶1.0∶0.5时，初始时泡沫高度为（9.4±0.1）mm，20 ℃洗净率达（84.56±0.31）%，脂肪醇聚醚4#具有优异的常温抑泡性能，除应用于自动洗碗机外，还可拓展其在工业清洗领域的应用。

关键词: 窄分布催化剂, 转化率, 常温洗涤, 抑泡

Abstract:

Low⁃molecular⁃weight isomeric decanol polyether and high⁃molecular⁃weight fatty alcohol polyether were synthesized using a calcium sulfate⁃type (JD⁃20S) catalyst. The raw material conversion rate of the isomeric decanol polyether was determined by gas chromatography, and the structure of the fatty alcohol ether product was characterized by FT⁃IR and 1H⁃NMR. Indicators such as the cloud point and surface tension of fatty alcohol block polyether 4# were tested. The foam height, detergency rate, and other parameters of sodium dodecylbenzenesulfonate (LAS) compounded with isomeric decanol polyether 2#, fatty alcohol polyether 4#, and fatty alcohol ether AEO9 were investigated. The results showed that in the synthesis reaction of isomeric decanol polyether, when the JD⁃20S catalyst was used, the raw material conversion rate reached 92.91%±0.22% (The number of parallel experiments is N=5), which was 23.32% higher than that of the traditional KOH catalyst, indicating that JD⁃20S possesses both high catalytic activity and excellent narrow⁃distribution performance. The actual structure of the synthesized polyether product was consistent with the theoretical design, proving that the target product was successfully synthesized. The cloud point of polyether 4# was only 15.3 ℃, making it suitable for room⁃temperature washing. When m(LAS)/m(isomeric decanol polyether 2#)/m(fatty alcohol polyether 4#)/m(AEO9)=1.0∶0.5∶1.0∶0.5, the initial foam height was (9.4±0.1) mm, and the detergency rate at 20 ℃ reached (84.56±0.31)%. Fatty alcohol polyether 4# exhibits excellent room⁃temperature foam⁃inhibiting performance. Besides automatic dishwashers, it can also be extended to industrial cleaning applications.

Key words: Narrow distribution catalyst, Conversion rate, Room temperature washing, Anti?foaming

中图分类号:

TQ423.2

田威, 秦高梧. 低泡表面活性剂的制备及其洗碗机清洗性能评价[J]. 石油化工高等学校学报, 2026, 39(5): 40-47.

Wei TIAN, Gaowu QIN. Preparation of Low⁃Foaming Surfactants and Evaluation of Their Dishwasher Cleaning Performance[J]. Journal of Petrochemical Universities, 2026, 39(5): 40-47.

图/表 6

参考文献 23

[1]	施爱琴，石荣莹，靳鹏伟. 洗碗机用洗涤剂性能评估方法的开发［J］. 中国洗涤用品工业， 2023（5）： 27⁃32.
	SHI A Q， SHI R Y， JIN P W. Development of performance evaluation method for dishwasher detergents［J］. China Cleaning Industry， 2023（5）： 27⁃32.
[2]	马业萍，陶冶. 浅谈国内自动洗碗机用洗涤剂适应性改进趋势［J］. 中国洗涤用品工业， 2023（12）： 41⁃45.
	MA Y P， TAO Y. Discussion on the development trends of automatic dishwashing detergents in China［J］. China Cleaning Industry， 2023（12）： 41⁃45.
[3]	周文杰，梁智坤. 非离子表面活性剂在洗碗机用粉状洗涤剂的应用研究［J］. 日用化学品科学， 2019， 42（2）： 14⁃16.
	ZHOU W J， LIANG Z K. Applied research of nonionic surfactants in automatic dishwashing detergent powder［J］. Detergent & Cosmetics， 2019， 42（2）： 14⁃16.
[4]	STAMMINGER R， BOCKMÜHL D P. How to better realise the potential of automatic dishwashing to reduce the energy （and water） use in European households： Introduction of a short eco'programme［J］. Tenside Surfactants Detergents， 2025， 62（1）： 1⁃7.
[5]	ALT T， BOIVIN D， ALTANET M， et al. How many resources can be saved by changing consumers' automatic dishwashing behaviour？［J］. Tenside Surfactants Detergents， 2023， 60（3）： 191⁃202.
[6]	ALT T， GEBERT A， KESSLER A， et al. Saving resources without sacrificing results： An empirical investigation of the dishwashing reality of British consumers in an international comparison［J］. Tenside Surfactants Detergents， 2024， 61（5）： 414⁃423.
[7]	LU X， JING J， AUGUSTINUS P. Test method for evaluating the cleaning performance of proteases in automatic dishwashing detergent［J］. China Detergent & Cosmetics， 2021， 6（2）： 69⁃73.
[8]	TEWES T J， HARCQ L， MINOT P， et al. Brevity is the soul of wit⁃how time， temperature and detergent choice impact the cleaning performance in domestic dishwashers［J］. Tenside Surfactants Detergents， 2024， 61（1）： 10⁃23.
[9]	刘保，郭晓丹. 家用自动洗碗机用洗涤成分对玻璃水垢的影响［J］. 中国洗涤用品工业， 2020（9）： 24⁃27.
	LIU B， GUO X D. Influence of household automatic dishwashers washing ingredients on glass scale［J］. China Cleaning Industry， 2020（9）： 24⁃27.
[10]	BACKER S A， MONAENKOVA D， MERCANDO P， et al. Development of an imaging station and scoring model for automatic dishwashing evaluation［J］. Tenside Surfactants Detergents， 2022， 59（6）： 460⁃473.
[11]	周伟，刘英，杨宁，等. Extended表面活性剂在餐具洗涤剂中的应用［J］. 中国洗涤用品工业， 2021（5）： 15⁃20.
	ZHOU W， LIU Y， YANG N， et al. Application of extended surfactant in dishwashing detergent［J］. China Cleaning Industry， 2021（5）： 15⁃20.
[12]	CHANWATTANAKIT J， SCAMEHORN J F， SABATINI D A， et al. Laundry detergency of solid nonparticulate soil or waxy solids： Part Ⅱ. Effect of the surfactant type［J］. Journal of Surfactants and Detergents， 2019， 22（3）： 571⁃585.
[13]	李霁云，台秀梅，孙永强，等. 改性油脂乙氧基化物磺酸盐的性能测试及其在机洗餐具用洗涤剂中的应用［J］. 日用化学工业， 2021， 51（7）： 606⁃611.
	LI J Y， TAI X M， SUN Y Q， et al. The performance test of modified oil ethoxylate sulfonate and its application in the automatic dishwashing detergent［J］. China Surfactant Detergent & Cosmetics， 2021， 51（7）： 606⁃611.
[14]	王志飞，姜亚洁，李俊，等. 椰油基丙撑醋酸二胍盐的制备及其复配体系应用性能［J］. 精细化工， 2022， 39（9）： 1827⁃1833.
	WANG Z F， JIANG Y J， LI J， et al. Preparation of N⁃coconut⁃1，3⁃propylbisguanidine acetate salt and its application performancs in compounded systems［J］. Fine Chemicals， 2022， 39（9）： 1827⁃1833.
[15]	杨聪，陈子杰，朱宏. MEO非离子表面活性剂在自动洗碗机洗涤剂中的应用研究［J］. 中国洗涤用品工业， 2021（5）： 39⁃46.
	YANG C， CHEN Z J， ZHU H. Study on the application of MEO non⁃ionic surfactants in automatic dishwasher detergents［J］. China Cleaning Industry， 2021（5）： 39⁃46.
[16]	WITTHAYAPANYANON A， ACOSTA E J， HARWELL J H， et al. Formulation of ultralow interfacial tension systems using extended surfactants［J］. Journal of Surfactants and Detergents， 2006， 9（4）： 331⁃339.
[17]	PHAN T T， ATTAPHONG C， SABATINI D A. Effect of extended surfactant structure on interfacial tension and microemulsion formation with triglycerides［J］. Journal of the American Oil Chemists' Society， 2011， 88（8）： 1223⁃1228.
[18]	LIU X C， ZHAO Y X， LI Q X， et al. Surface tension， interfacial tension and emulsification of sodium dodecyl sulfate extended surfactant［J］. Colloids and Surfaces A： Physicochemical and Engineering Aspects， 2016， 494： 201⁃208.
[19]	WITTHAYAPANYANON A， PHAN T T， HEITMANN T C， et al. Interfacial properties of extended⁃surfactant⁃based microemulsions and related macroemulsions［J］. Journal of Surfactants and Detergents， 2010， 13（2）： 127⁃134.
[20]	GAO C F， REN J， WANG T. Application of amino acid⁃based surfactant in dishwasher detergent［J］. China Detergent & Cosmetics， 2023， 8（1）： 60⁃68.
[21]	李凤艳，赵天波，杨雅君. 不含烷基酚聚氧乙烯醚的硅油乳化剂的研究［J］. 石油化工高等学校学报， 2018， 31（4）： 13⁃19.
	LI F Y， ZHAO T B， YANG Y J. Silicone oil emulsifier without alkylphenol ethoxylates［J］. Journal of Petrochemical Universities， 2018， 31（4）： 13⁃19.
[22]	罗凤，张万年，王锐，等. 琥珀酸衍生物类非离子型表面活性剂的合成及性能评价［J］. 石油化工高等学校学报， 2024， 37（3）： 11⁃16.
	LUO F， ZHANG W N， WANG R， et al. Synthesis and performance evaluation of nonionic surfactants based on amber acid derivatives［J］. Journal of Petrochemical Universities， 2024， 37（3）： 11⁃16.
[23]	刘治界，江建林，曹凤仪，等. 表面活性剂强化油砂沥青提取机理及影响因素研究进展［J］.石油学报（石油加工），2026，42（2）：537⁃548.
	LIU Z J， JIANG J L， CAO F Y， et al. Research progress on the mechanism and influencing factors of surfactant⁃enhanced oil sands bitumen extraction［J］. Acta Petrolei Sinica （Petroleum Processing Section）， 2026， 42（2）： 537⁃548.

性能指标	异构十醇聚醚1#		异构十醇聚醚2#
性能指标	KOH	SD/%	JD-20S	SD/%
外观状态（10 ℃）	上清下混	上清下混	澄清透明	澄清透明
w（游离异构十醇）/%	24.66	0.71	7.09	0.37
原料转化率/%	75.34	0.78	92.91	0.22
w（二氧六环）/（mg·kg^-1）	4.32（0）^∗	0.04（0）^∗	0.82（0）^∗	0.13（0）^∗
浊点/℃	69.80	0.47	69.20	0.29
静态表面张力/（mN·m^-1）	27.43	0.12	27.23	0.19
润湿时间/s	10.60	0.15	9.90	0.06
泡沫高度/mm	20.00（2.00）^∗∗	0.45（０.29）^∗∗	24.00（3.00）^∗∗	0.14（0.12）^∗∗

性能指标	异构十醇聚醚1#		异构十醇聚醚2#
性能指标	KOH	SD/%	JD-20S	SD/%
外观状态（10 ℃）	上清下混	上清下混	澄清透明	澄清透明
w（游离异构十醇）/%	24.66	0.71	7.09	0.37
原料转化率/%	75.34	0.78	92.91	0.22
w（二氧六环）/（mg·kg^-1）	4.32（0）^∗	0.04（0）^∗	0.82（0）^∗	0.13（0）^∗
浊点/℃	69.80	0.47	69.20	0.29
静态表面张力/（mN·m^-1）	27.43	0.12	27.23	0.19
润湿时间/s	10.60	0.15	9.90	0.06
泡沫高度/mm	20.00（2.00）^∗∗	0.45（０.29）^∗∗	24.00（3.00）^∗∗	0.14（0.12）^∗∗

性能指标	脂肪醇嵌段聚醚3#		脂肪醇嵌段聚醚4#
性能指标	KOH	标准偏差/%	JD-20S	标准偏差/%
外观状态（20 ℃）	膏体		膏体
理论羟值/（mgKOH·g^-1）	26.31	0.38	26.31	0.39
理论M_w	2 132	28	2 132	28
实测羟值/（mgKOH·g^-1）	36.83	0.52	29.77	0.45
实测M_w	1 523	26	1 884	34
浊点/℃	31.20	0.36	15.30	0.08
静态表面张力/（mN·m^-1）	33.59	0.15	28.12	0.16
泡沫高度/mm	6.00（1.00）^∗	0.38（0.14）^∗	4.00（0）^∗	0.28（0）^∗

性能指标	脂肪醇嵌段聚醚3#		脂肪醇嵌段聚醚4#
性能指标	KOH	标准偏差/%	JD-20S	标准偏差/%
外观状态（20 ℃）	膏体		膏体
理论羟值/（mgKOH·g^-1）	26.31	0.38	26.31	0.39
理论M_w	2 132	28	2 132	28
实测羟值/（mgKOH·g^-1）	36.83	0.52	29.77	0.45
实测M_w	1 523	26	1 884	34
浊点/℃	31.20	0.36	15.30	0.08
静态表面张力/（mN·m^-1）	33.59	0.15	28.12	0.16
泡沫高度/mm	6.00（1.00）^∗	0.38（0.14）^∗	4.00（0）^∗	0.28（0）^∗

复配体系	泡沫高度/mm		R/%	SD/%
复配体系	0 min	5 min	R/%	SD/%
市售产品	90.7	20.6	78.32	0.49
LAS	192.3	190.9	65.62	0.76
m（LAS）/m（AEO9）=1.0∶2.0	170.2	168.9	72.63	0.39
m（LAS）/m（聚醚2#）=1.0∶2.0	97.2	76.8	60.53	0.55
m（LAS）/m（聚醚4#）=1.0∶2.0	16.8	0.3	57.86	0.28
m（LAS）/m（聚醚2#）/m（AEO9）=1.0∶1.0∶1.0	158.4	120.5	83.89	0.35
m（LAS）/m（聚醚4#）/m（AEO9）=1.0∶1.0∶1.0	10.6	0.2	79.23	0.50
m（LAS）/m（聚醚2#）/m（聚醚4#）/m（AEO9）=1.0∶0.5∶1.0∶0.5	9.4	0.1	84.56	0.31
m（LAS）/m（聚醚2#）/m（聚醚4#）/m（AEO9）=1.0∶0.5∶0.5∶1.0	30.8	2.6	85.02	0.71