【技術分享】在洗碗機領域和織物洗滌領域的“助劑（builder）”

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來源：中國洗滌用品行業信息網
發布時間：2021-11-22 15:54
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助劑（builder）

在洗碗機領域和織物洗滌領域，“助劑（builder）”幾乎專門是指用來從洗滌液中去除如Ca2+、Mg2+這種硬度離子的成分,具有螯合分散作用。去除這些離子對消除大多數污垢和污漬至關重要。在高pH的清洗條件下，茶葉中的水解淀粉（pK ~ 12）和多酚（pKa ~ 10）可被鈣離子橋聯至帶負電荷的玻璃或陶瓷表面，蛋白質污垢可橋聯至不銹鋼表面。在這些情況下，保持pCa > 4很關鍵（pCa = -lg[Ca2+]，所以在這種情況下[Ca2+] < 10-4 mol/L），以去除橋聯離子。鈣離子對玻璃的外觀也會造成不利影響，可能是由于增強了對蛋白質污垢的吸附。硬度離子的水平低也有利于徹底的清潔，因為它降低了由皂化脂肪或溶解的CO2形成沉淀的可能性。通過這種方式，可以減少生水垢的問題。

助劑的另一個重要功能則針對自身組成為鈣鹽或鎂鹽的污垢——從這些污垢中提取硬度離子是去除它們的最有效方法。這種污垢的最佳例子就是頑固茶漬。可用磷酸鹽或EDTA等強螯合劑（這類強螯合劑能使p Ca≥6）從茶漬中將鈣鹽成分提取出來。原則上講，洗碗機洗滌劑體系的助劑的選擇可從3種不同類別中選一種：沉淀劑如碳酸鈉或油酸鉀，離子交換劑如沸石，螯合劑如磷酸鹽、檸檬酸鹽和聚羧酸鹽。螯合劑是最大類別的助劑，其在洗碗機洗滌劑中最常用，因為它們一直待在溶液中，所以不會在玻璃器皿上留下殘留物。

助劑的選擇還取決于體系的pH值。傳統上，磷酸鹽是高pH值時的選擇，此時螯合效果很強。這一類包括三聚磷酸鈉（STPP，Na5P3O10）、焦磷酸四鈉（TSPP- Na4P2O7）、焦磷酸四鉀（TKPP）（鉀鹽的溶解度高于鈉鹽，用于液體配方更有優勢）以及四偏磷酸鈉（STMP- Na P O ）。

較弱螯合能力的助劑也不是沒有缺點。例如聚羧酸鹽，由于所謂的聚電解質效應，CCC隨著聚合物分子量的增加而增加，直至分子量高達10 000左右在這方面，聚合物主干的電荷密度是最重要的，因此，以BASF的Sokalan CP-7 產品為例，需要高含量的馬來酸（順丁烯二酸）或亞甲基丁二酸50/50的丙烯酸/馬來共聚物（分子量50 000）其絡合常數大約是同類聚丙烯酸鹽的10倍。然而，聚羧酸鹽（如CP-7）與鈣離子有很強的相互作用，在高硬度下有沉淀的傾向，從而產生玻璃狀外觀的問題。而且，即使是最強結合能力的聚羧酸鹽不如沉淀劑型助劑（如碳酸鹽）。因此，在高碳酸鹽硬度的水中，碳酸鈣在鈣離子與聚合物結合之前便已形成。幸運的是，聚羧酸鹽是一種有效的晶體生長抑制劑，可以防止沉淀物沉積在餐具上。然而，低聚合物分子量有利于抑制晶體生長，而螯合作用的發揮則需要高聚合物分子量，這意味著需要一個明顯的鏈長雙分布。螯合作用需要長的鏈長，這是聚丙烯酸鹽的另一個缺點——生物降解性的問題。當聚合到一個足以發揮螯合作用的鏈長時，最有效的丙烯酸和馬來酸單體是不可生物降解的。試圖用可生物降解的共聚單體（如乙烯醇）來構建嵌段共聚物，通常會導致聚合物要么含有過多的乙烯醇而無法發揮螯合作用，要么含有過多的丙烯酸/馬來酸而無法生物降解。由于這些原因，聚羧酸鹽通常被用做洗碗機洗滌劑中的共助劑（co-builder）或簡單地作為阻垢劑。

在無磷酸鹽的環境下，當洗滌液pH值下降時，目前選擇的助劑是檸檬酸三鈉，其掩蔽能力對pH值不敏感。檸檬酸鹽是一種安全、可生物降解的助劑，由糖發酵獲得。其主要缺點是成本高，掩蔽能力一般。此外，檸檬酸鹽提供的較弱的掩蔽能力需要包括一個有效的漂白劑，以防止茶漬的積累。

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