[发明专利]提高洗涤剂组合物在高硬度水质环境下去污能力的方法及洗涤剂组合物

说明书

技术领域

本发明涉及使用木质素磺酸盐作为提高洗涤组合物在高硬度水质环境下洗涤性能的方法，特别涉及到适合用于高硬度水质环境的洗涤组合物，尤其是含有木质素磺酸盐的洗涤组合物。

背景技术

在常见的洗涤过程中，洗涤剂通过与自来水混合形成清洗溶液，用于清洁带有污渍的底物。洗涤剂的活性组分如表面活性剂，酶制剂，洗涤助剂等通过和污渍接触，将其洗脱、分解，并将污渍及其碎片稳定地分散在清洗溶液中。然后随着洗涤过程进行，污渍及其碎片随着清洗溶液带离洗涤体系。

然而，存在于水中的硬水离子会降低洗涤剂的洗涤效能。这些离子是阳离子，主要指钙离子和镁离子，其负面影响包括：首先，硬水离子和洗涤剂中的阴离子化合物，如阴离子表面活性剂结合产生难溶的盐类物质。这些难溶盐形成沉淀，可能会沉积在底物表面，从而影响洗涤后底物的外观。其次，硬水离子在洗涤过程中会和清洗溶液中的碳酸根离子形成碳酸钙的微细晶体，这种微细晶体会穿插在底物如织物纤维的表面。大量碳酸钙晶体穿插被认为是造成洗涤后织物部分位置发硬，颜色发暗的原因之一。

因此，提升洗涤剂的抗硬水能力，减少硬水离子对洗涤剂组合物的负面影响是非常有必要的。一般来说，洗涤剂中含有能抗硬水的洗涤助剂。这类洗涤助剂包含小分子盐类例如，乙二胺四乙酸（EDTA），三聚磷酸盐（STPP），氮川三乙酸（NTA），羟基乙叉二膦酸(HEDP)等。三聚磷酸盐曾被证明是非常有效的洗涤助剂，由于磷会导致水体的富营养化，迫于环境保护压力，各国法律不同程度地限制了三聚磷酸盐在洗涤剂中的使用。

聚合物例如聚丙烯酸盐，马来酸酐-丙烯酸共聚物的盐等也是常见的抗硬水洗涤助剂，除了具有螯合金属离子的作用；也能有效地分散碳酸钙的微细晶体，使其难以团聚以致沉积污染底物的表面；还具有稳定分散清洗溶液中污渍的作用。

自来水中所有硬水离子的总浓度一般称为水质的总硬度，简称为水的硬度，单位为mg/kg（以CaCO₃计算），也可表示为ppm。按照GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》，生活饮用水的硬度应低于450ppm。天然水源的水质硬度受地区所属的气候带、地形地貌、演示、土壤、水温地址的地质因素深刻影响。一般来说，流经石灰岩地区的天然水源会有较高的硬度；例如内蒙地区的地下水硬度为400ppm，澳大利亚的天然水硬度约为1000ppm。

在进行洗涤操作前，洗涤用水的硬度一般是未知的，对家庭用户尤其如此。因此，需要在洗涤水中加入的用于抗硬水洗涤助剂的用量是未知的。当前洗涤用品中，抗硬水离子的洗涤助剂的用量一般是基于洗涤剂的洗涤性能评价高低来调整。按照GB/T13174-2008《衣料用洗涤剂去污力及循环洗涤性能的测定》中描述，评价洗涤剂的洗涤效能时采用水的硬度是250ppm。

事实上，不少城市和城镇地区的自来水硬度标准高于250ppm，例如北京市的自来水出厂标准为不高于380ppm。在采取地下水作为水源的城市和地区这一现象更为常见。而在某些山区和农村，居民的洗涤用水直接是地表水如江河水或者地下水如井水，这些水源的硬度甚至有可能在250ppm的一倍以上。

因此，按照250ppm的水质硬度配制的洗涤剂并不适应高硬度水质地区的洗涤要求。有必要研制在更高的硬度水质环境下使用的洗涤剂。最理想的情况是，在不增加表面活性剂和洗涤助剂用量的同时，洗涤剂在不同硬度的水质环境中能维持相当的洗涤性能。

木质素是一种无定形的芳香族聚合物，是由苯丙烷单元组成的三维网络结构体。含有磺酸基团的木质素称为木质素磺酸盐（lignosulfonate）。木质素磺酸盐广泛应凝土减水剂，印染分散剂，农药分散剂；以及水处理剂，螯合剂，阻垢剂等不同领域

木质素及其衍生物在自然环境中最终分解产生二氧化碳，具有良好的环境友好特性。木质素磺酸盐是无毒的，半致死量LD50大于5g/kg。美国食品和药物管理局已经发布了木质素磺酸盐在生产和加工中的安全使用法规，包括在农药、动物饲料，食品用包装和水处理剂等领域的应用。FDA资料显示木质素磺酸钙可作为食物添加剂使用。有不少前人的工作是针对木质素磺酸盐在洗涤剂组合物中的应用而展开。

中国专利CN101041790A公开了包含木质素磺酸盐的固体洗涤粉，所用木质素磺酸钠的用量为10～30重量份。其用量等于或高于表面活性剂十二烷基苯磺酸钠的用量。木质素磺酸盐在这样高的含量下，是和十二烷基苯磺酸钠共同作为作为去污的主体表面活性剂。实际上，木质素磺酸盐对降低表面张力的贡献有限，表面活性并不强。因此这种洗涤粉实际的去污性能较弱。