洗衣液发泡力的影响因素分析

摘要：洗衣液是以表面活性剂为主，添加增稠、增泡、增香、增强洗涤功能为辅的多种助剂合成的具有洗涤、去污等多种功能的柔性液体洗涤剂。在日常使用时，人们都希望能够得到更多、更丰富的泡沫，所以，发泡力某种程度上可以作为衡量洗衣液产品质量的重要指标。因此，如何精确、快捷地测定洗衣液的发泡力就显得尤为重要。本文主要分析了不同的温度、恒温时间、洗衣液溶液浓度、水硬度对洗衣液发泡力的影响。

关键词：洗衣液  发泡力  泡沫稳定性  温度

洗衣液是以表面活性剂为主，添加增稠、增泡、增香、增强洗涤功能为辅的多种助剂合成的具有洗涤、去污等多种功能的柔性液体洗涤剂。泡沫是由薄的液膜隔开和并列的气泡形成的气泡群，是一种气体在液体中以大体积比分散的分散体[1]。而发泡力则是产生泡沫的效能，即泡沫形成的难易程度和生成泡沫量的多少，本文主要通过泡沫体积及泡沫稳定性来体现洗衣液发泡力性能。本实验主要分析了不同的温度、不同恒温时间、不同浓度洗衣液溶液、不同水硬度对发泡力的影响。

1  实验

1.1  原料及仪器

原料：标准洗衣液，中轻检验认证（太原）有限公司。

仪器：罗氏泡沫仪，安徽星瑞实验仪器有限公司；带循环的超级恒温水浴锅；2000mL烧杯；1000mL烧杯；电子天平；玻璃棒等。

1.2  实验方法

本实验采用改进Ross-Miles法[2]测定发泡力，将样品用一定硬度、一定温度的水配制成一定浓度的试验溶液。经过一定恒温时间后，使500mL表面活性剂溶液从450mm高度流到相同溶液的液体表面之后，测量得到的泡沫体积。以所形成的泡沫在液流停止后0s、30s、3min和5min时的毫升数来表示发泡力结果。

1.3  条件设置

（1）温度条件为20℃、30℃、40℃、50℃；

（2）恒温时间条件为20min、40min、60min；

（3）标准洗衣液浓度为0.05%、0.10%、0.20%、0.30%、0.40%；

（4）水硬度条件为0mg/kg、150mg/kg、300mg/kg。

2  结果与讨论

根据GB/T 7462- 94的要求，对于泡沫的结果应取至少3次误差在允许范围的结果，以重复测定结果的算术平均值作为最后结果。重复测定结果之间的差值应不超过15mL。泡沫稳定性为5min后泡沫体积占起始泡沫体积的百分比。

2.1  温度对发泡力的影响

实验中，确定恒温时间为40min，洗衣液浓度为0.20%，水硬度为150mg/kg，分析温度在30℃±0.5℃、40℃±0.5℃、50℃±0.5℃下的发泡力，实验数据如下：

表1 不同温度下的泡沫体积

泡沫体积/mL

图1 不同温度的泡沫稳定性变化

从表1及图1可以看出，在恒温时间为40min、洗衣液浓度为0.20%、水硬度为150mg/kg的条件下，20℃的低温条件使表面活性剂的溶解性较差，分子运动缓慢，导致其在水中的分散和胶束形成能力降低。这会显著抑制发泡力，泡沫生成量少。随着温度升高，表面活性剂的溶解性显著提高，分子运动加快，能够更有效地降低水的表面张力并形成稳定的胶束，洗衣液发泡力逐渐增强。同时，泡沫的稳定性随温度增高而下降。这是因为在低温和高温下泡沫的衰变过程不同。低温下，泡沫排液使泡膜达到一定的厚度时，就呈现一种亚稳定状态；高温下，表面活性剂分子扩散速度增加，最上方的泡膜上侧总是向上凸起的，弯曲泡膜对蒸发作用很敏感，温度越高蒸发就越快，泡膜变薄到一定厚度就自行破灭。因此，多数泡沫在高温下是不稳定的。故在日常使用洗衣液时，建议消费者使用40℃~50℃的水，不建议洗涤衣物时使用过高的水温，水温过高可能会导致衣物收缩、变形或褪色，同时也可能破坏洗衣液中的有效成分活性，降低洗涤效果。

2.2  恒温时间对发泡力的影响

实验中，确定实验温度条件为50℃，洗衣液浓度为0.20%，水硬度为150mg/kg，分析恒温时间分别为20min、40min、60min的发泡力，实验数据下列图表：

表2 不同恒温时间下的泡沫体积

泡沫体积/mL

图2 不同恒温时间下泡沫稳定性变化（%）

从表2、图2可以看出，恒温时间在20min~60min区间对洗衣液发泡力影响较小。恒温时间与泡沫稳定性之间未发现明显关联。

2.3  洗衣液浓度对发泡力的影响

实验中，确定温度条件为50℃、恒温时间为40min，水硬度为150mg/kg，分析标准洗衣液浓度为0.05%、0.10%、0.20%、0.30%、0.40%的发泡力，实验数据如下：

表3 不同浓度洗衣液的泡沫体积

泡沫体积/mL

图3  不同洗衣液浓度下泡沫稳定性变化（%）

从上述结果不难看出，随着标准洗衣液浓度的增加，洗衣液发泡力逐渐增强。这主要是因为高浓度的表面活性剂有利于形成稳定而坚固的液膜，使产品泡沫较高。但是表面活性剂浓度与泡沫稳定性的关系呈现非线性特征，在一定浓度范围内，泡沫稳定性随着表面活性剂浓度的增加而提高，当表面活性剂浓度达到一定阈值后，泡沫稳定性反而会因为表面活性剂过量而出现趋于平缓甚至轻微降低，出现“泡沫破裂”现象。适量的泡沫可以帮助悬浮和包裹污垢，防止其重新沉积到衣物上。同时，过多的泡沫可能会阻碍洗衣液与衣物的充分接触，反而降低洗涤效果。日常使用洗衣液时，洗衣液浓度增加同时会增加泡沫漂洗的时间成本和经济成本，而洗衣液浓度过低则会出现污渍清洗不完全的现象，故建议消费者使用时加入适量的洗衣液，并非越多越好。

2.4  水硬度对发泡力的影响

实验中，确定实验温度条件为50℃，恒温时间为40min，洗衣液浓度为0.20%，分析水硬度条件为0mg/kg、150mg/kg、300mg/kg的洗衣液发泡力，实验数据如下：

表4 不同水硬度的泡沫体积

泡沫体积/mL

图4 不同水硬度的泡沫稳定性（%）

随着水硬度的增加，洗衣液发泡力逐渐降低，同时泡沫稳定性也有明显下降。水硬度主要由水中溶解的钙和镁离子的含量决定。硬水中的钙和镁离子会与清洁产品中的表面活性剂相互作用，形成不溶性的金属盐，这些沉淀会降低表面活性剂的有效浓度，从而抑制泡沫的生成。表面活性剂在水中形成胶束的能力是其发泡的关键。高硬度水中的钙镁离子会破坏胶束结构，导致表面活性剂的发泡能力下降。

同时，钙、镁离子能够与表面活性剂竞争吸附在气液界面，破坏泡沫膜的结构，从而削弱了表面活性剂的排列和保护液膜的能力，导致泡沫更容易破裂，泡沫稳定性降低。

3  结论

（1）随着溶液温度的增加，洗衣液发泡力增强，但温度过高，洗衣液泡沫稳定性反而会下降。

（2）在一定范围内，随着洗衣液浓度的增加，洗衣液发泡力增强，同时泡沫稳定性也有明显增强；但当洗衣液浓度超过一定的阈值后，洗衣液泡沫稳定性反而会下降。

（3）恒温时间在20min~60min区间对洗衣液发泡力影响较小。恒温时间与泡沫稳定性没有明显关联。

（4）随着水硬度的增加，洗衣液发泡力、泡沫稳定性均逐渐降低。

从实验结果可以看出，合理地控制温度、洗衣液浓度等参数会对洗衣液泡沫性能起到协同增效的作用。但是影响洗衣液泡沫性能的因素远不止这些，其中表面活性剂的类型和特性是决定泡沫生成和稳定性的关键因素之一。不同类型的表面活性剂（如阴离子、非离子、阳离子和两性表面活性剂）在发泡能力和泡沫稳定性方面表现出显著差异，如阴离子表面活性剂（如十二烷基硫酸钠）通常具有较高的发泡能力，而非离子表面活性剂（如脂肪醇聚氧乙烯醚）发泡力低，但泡沫稳定性更好。这些差异直接影响了洗衣液的性能表现。通过合理选择和复配不同类型的表面活性剂，可以显著提升洗衣液的发泡性能和综合洗涤效果。未来的研究应继续探索新型表面活性剂及其复配技术，以满足消费者对高效、环保、多功能洗衣液的需求。

参考文献：

[1] GB/T 5327-2008. 表面活性剂 术语

[2] GB/T 7462-94. 表面活性剂 发泡力的测定 改进Ross-Miles法