鈣皂分散劑
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鈣皂分散劑(Lime Soap Dispersing Agent/LSDA)
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什麼是鈣皂分散劑[1]
鈣皂分散劑是指具有能防止在硬水中形成皂垢懸浮物功能的物質。
鈣皂分散劑的作用機理[2]
肥皂在硬水中與鈣、鎂、鐵離子易形成不溶性的鈣皂。鈣皂有錶面皂膜和凝聚皂渣兩種形式。由於鈣皂的溶度積(Ksp=10 − 17～10 − 12)遠小於烷基磺酸鹽的溶度積(Ksp=10 − 3)，很難溶於水中。凝聚皂渣是通過鈣皂的膠溶，凝聚成分散粒子。鈣皂以其強疏水基的分子作用力吸附脂肪酸及油污，黏附於織物上成為屏障，阻礙洗滌液進入內部，結果發生氧化、酸敗，使織物變灰泛黃、脆裂、牢度減弱。
鈣皂分散劑是一種錶面活性劑，其特點是有龐大的基團，在洗滌時能阻止肥皂形成鈣皂，增加其溶解度，從而提高肥皂的洗滌力。
一般，鈣皂分散劑的作用機理可以用混合膠束分散模型來解釋，如圖1-1所示。該圖表示肥皂與LSDA形成混合膠束。圖中：(a)表示脂肪酸分子定向排列於油水界面；(b)表示在一價陽離子存在下，在水中形成典型的肥皂膠束；(c)表示在二價陽離子如鈣離子、鎂離子的存在下，肥皂膠束倒轉發生沉澱；(d)表示如果膠束里有LSDA存在，會形成包括LSDA、肥皂、脂肪酸、水以及其他增溶物性的混合膠束。此時即使有二價陽離子存在，LSDA的龐大基團就像許多楔子一樣阻止膠束倒轉。內層為疏水基，借分子引力排列比較緊密，疏水基外面的吐面，除本身所帶的負電荷外，周圍有束縛反離子及擴散反離子．膠束外面覆有水化膜、少量極性分子(如脂肪酸)，未反應物則穿插增溶其間，增加了膜的彈性，使膠束分子更加分散，趨於穩定。
圖1-1 肥皂與LSDA體系的簡化模型
需要指出：①鈣皂分散劑只能大大減緩鈣皂分子之間的聚結，不能阻止Ca2+與肥皂的結合；②在肥皂一LSDA—Ca2+體系中，鈣皂的分散是LSDA與自由肥皂離子複合作用的結果，二者有一定程度的協同作用；③LSDA與肥皂組成的混合物有互溶現象，即相互抑制對方的Krafft點。兩性LSDA的這種現象十分明顯。如圖2-1所示，當肥皂與LSDA的比為80:20時，LSDA會使高Krafft點的肥皂下降20℃。LSDA降低肥皂的Krafft點的意義是提高了肥皂的溶解度。加入LSDA後，在20℃肥皂的溶解度大為改善，25℃的溶解度幾乎和合成洗滌劑相同。
圖2-1 肥皂與兩性LSDA混合體系的Krafft點
目前，用鈣皂分散值(LSDR)來表示鈣皂分散劑的分散力。LSDR是指在300×10 − 6的硬水中，為防止1009油酸鈉產生鈣皂沉澱所需鈣皂分散劑的最小量。其值越小，表示鈣皂分散力越大。
測定鈣皂分散值的方法主要用比濁法：首先配製鈣皂液，將油酸鈉加入硬水中(Ca2+與Mg2+之比為6:4)，使生成鈣皂沉澱物，接著向鈣皂液中加入鈣皂分散劑，直到溶液呈半透明，即無大塊絮狀物，最後計算LSDR。
LSDR的計算公式為
|
LSDR＝ | 分散鈣皂的分散劑的質量(g) |
×100% |
| 油酸鈉的質(g) |
鈣皂分散劑的結構和性能特點[2]
鈣皂分散劑應該具備以下基本條件：①良好的鈣離子穩定性和鈣皂分散能力，低的臨界膠束濃度與低的錶面張力；②能與肥皂互溶，結合成混合膠束；③有強大的極性基和電動電位，膠束分散穩定，能抑制二次粒子的形成；④能使疏水性膠束轉化成親水性膠束；⑤原料易得，成本低廉。
從化學結構看，不是所有的錶面活性劑都可以作為鈣皂分散劑，只是那些長直鏈末端附近有雙官能團的親水基，或者分子一端有大極性，而疏水基有一個以上酯基、酰胺鍵、磺基、醚鍵等中間鏈的錶面活性劑。它們大多是陰離子型和兩性離子型。
在鈣皂分散劑中，典型的陰離子錶面活性劑有烷基酚聚氧乙烯醚(TX-10)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9)、脂肪酸甲酯磺酸鈉(MES)、口一烯基磺酸鈉(AOS)等。這類鈣皂分散劑的分散能力適中，LSDR為7％～30％，與脂肪酸皂有較好的配伍性，並能有效地提高肥皂的去污力。如果分子中嵌入環氧乙烷，如脂肪醇醚硫酸鹽或脂肪酰胺聚氧乙烯，其鈣皂分散力最高，LSDR為4％。疏水鏈上有一個酰胺鍵的磺酸鹽，或是油酰胺與強親水基磺酸鹽間有兩個次甲基(或苯環)的分散性也較好，如依捷幫T型。反之，分子中疏水基直接與親水基相連，如脂肪醇硫酸鹽、烷基苯磺酸鈉等分散性就差，LAS的LSDR為40％，烷基硫酸鹽的LSDR為35％～40％之間。但如果有酯基引入磺酸鹽錶面活性劑的極性基團附近時，LSDR降至9％，如口一磺基脂肪酸甲酯。同系物中，疏水基碳原子數的分佈及其異構體的分佈也有影響。例如，同樣的AES(脂肪醇醚硫酸鹽)．仲醇較強，其LSDR值為2％，而伯基較弱，其LSDR為4％。AES的疏水基中含18個碳的分散性又較含12個碳的分散性低。
兩性錶面活性劑比陰離子型錶面活性劑具有更好的鈣皂分散性。一些兩性錶面活性劑的鈣皂分散值是目前所能達到的最低值，鈣皂分散值的數值低於2％甚至難以測出。磺基甜菜鹼的鈣皂分散性比烷基甜菜鹼好，如酰胺丙基磺基甜菜鹼的鈣皂分散值低達2％。而硫酸基甜菜鹼和酰胺基磺基甜菜鹼的鈣皂分散性比磺基甜菜鹼更好。另外，在疏水基中引入聚氧乙烯鏈，其鈣皂分散力增大，如
的鈣皂分散值為2％，而不帶聚氧乙烯的相應物的鈣皂分散值為3％。除此之外，磷酸基甜菜鹼也是很好的鈣皂分散劑，其鈣皂分散力比磺基甜菜鹼更強。磷酸基甜菜鹼的結構式為
通常將兩種或兩種以上的鈣皂分散劑復配使用，可提高其分散能力，並且在加有鈣皂分散劑的配方中同時加入次氨基三乙酸鈉、檸檬酸鈉、沸石、膠體二氧化硅等有機或無機助劑也能起到增效作用。但是需註意，肥皂一陰離子鈣皂分散劑有時不耐硫酸鈉，而對於甜菜鹼類的鈣皂分散劑，如牛脂磺基甜菜鹼，則可以加到20％以上，具有良好的去污力。
講的很到位