出品：科普中国

制作：卢文胜（中国科学院化学研究所）

主管单位：中国科学院计算机网络信息中心

选择乳液时您通常会考虑哪些因素？ 很多洗衣液广告在宣传产品时都会强调洗衣液的起泡特性，以表明洗衣效果非常好。 气泡的多少真的和洗衣服的效果有关吗？ 我们用来清洁的洗衣液和清洁剂有哪些？

洗涤剂“升级”注意事项

早在几千年前，人们就知道用大自然的天然产物，如皂甙、茶籽饼、胡芦巴籽、马小米等来洗衣服。 然而，这些天然产物的来源有限，因此无法大量生产[1]。

肥皂出现于17世纪末。 具有润湿、乳化、发泡、增溶、悬浮于水中的性能，表现出显着的去污力。 但当时的肥皂不能用在硬水中（指含有较多可溶性钙、镁化合物的水），因为硬水中的钙、镁离子会使肥皂失去洗涤能力，同时还会形成钙皂和钙皂。镁皂沾到织物上导致织物变黄、变灰。

第二次世界大战后，石油工业为洗涤剂提供了原料和中间体，促进了合成洗涤剂的快速发展。 合成洗涤剂是一种具有洗涤功能的复合产品，是合成表面活性剂和助剂成分的混合物。 易溶解，使用省时省力，去污力强，用量少。 它已逐渐取代肥皂。

图1：洗衣液（作者拍摄）

为什么合成洗涤剂可以去污？

这与洗涤剂成分中所含的活性物质（主要是表面活性剂）的分子结构有关。

当液体与其他物质接触时，液体表面的分子受到与内部分子不同的力。 例如，当液体和空气接触时，液体内部的分百思特网子均匀地被周围的分子吸引； 而液体表面的分子，由于分子顶部的空气对这些分子的吸引力较小，液体内部的分子对表层的吸引力较小。 分子比空气更具吸引力。

图2：液相和表面分子不同吸引力的示意图（作者绘制）

一般来说，表层分子受到液相内部的吸引，倾向于向液相内部迁移，因此液体表面倾向于向内收缩，呈现球形（如如草叶上的露珠）。

图3：草叶上的露珠（作者拍摄）

这种沿着液体表面垂直作用于单位长度的压缩力称为表面张力[2]。 液体表面张力的存在，使液体难以发挥润湿、渗透、乳化、去污等功能，无法有效清洗。

为此，常常在液体中添加一种物质来降低液体的表面张力，这种物质就是表面活性剂[3]。 表面活性剂分子有一个共同的结构特征——由两种不同的原子团组成，一种是亲水基团，与水分子有较强的相互作用；另一种是亲水基团，与水分子有较强的相互作用。 另一个是亲脂基团，又称疏水基团或疏水基团，不易与水分子接近，但容易与“油性”（如烷烃）分子接近[4]。

表面活性剂分子的两亲结构决定了它在溶液中的存在方式。 当表面活性剂溶解在水中时，分子的亲水部分倾向于留在水中，而疏水部分倾向于逃离水分子的包围并上升到水中。 每个表面活性剂分子都具有这种倾向，这必然导致许多表面活性剂分子分布在表面，导致水溶液的表面张力显着降低[2]。

表面活性剂的种类很多，用途也很广泛。 常用作洗涤剂、发泡剂、乳化剂、分散剂、增溶剂等，还可用于杀菌、缓蚀、防腐、织物柔软和抗静电等。

洗衣液的泡沫越多，清洁力就越强？

泡沫是空气分散在液体中的现象。 空气通过搅拌等作用进入洗涤剂溶液，洗涤剂的活性分子或离子可定向吸附在空气与溶液的界面上，亲水基团被水分子包围，在洗涤剂表面形成一层薄膜。界面，即泡沫。 当吸附在气泡表面的排列整齐的洗涤剂分子达到一定浓度时，气泡壁会形成一层坚固的薄膜，不易破裂和合并。 由于气泡的相对密度比水小，气泡上百思特网升到液体表面，液体表面的A层活性物质分子被吸附。 因此，在流出液面的气泡壁上，两层活性物质分子的疏水基团均面向空气。

图4：泡沫形成示意图（作者绘制）

传统上，在肥皂是主要洗涤产品的时代，泡沫是衡量去污力的重要指标。 泡沫对污垢，特别是固体污垢颗粒有选择性吸附，有利于洗涤。 例如，有泡沫去污法，利用固体吸附气泡的原理，有效擦去汽车表面的污垢，而不刮伤汽车表面的车漆。 因此，在配制合成洗涤剂配方时，常考虑调整配方的泡沫大小，添加泡沫促进剂和泡沫稳定剂[5]。

然而，通过起泡力和稳泡力来评价洗涤剂的有效性并不客观。 泡沫过多或泡沫持续不利于洗涤各种器皿。 尤其是在洗衣机中使用泡沫较多的洗涤剂是不受欢迎的。 这时就需要添加抑泡剂。 因此，一些低泡洗涤剂对于减少或减少环境污染是有效的。

图5：洗衣液外包装标注低泡易漂白（作者拍摄）

除渍招聘，哪些成分成功为洗涤剂企业选型

在合成洗涤剂中，除表面活性剂外，还应按一定配方添加一些有机和无机洗涤助剂成分。 它们的含量虽不高，但作用却不容小觑[5]。

(1)无机盐添加剂。 例如，三聚磷酸钠可以提高污垢的悬浮能力，防止污垢重新沉积在织物上。

(2)有机添加剂。 有机螯合剂可去除硬水中的金属离子。

(3)荧光增白剂。 荧光增白剂是在阳光下利用光学效应增加白度的制剂。 因此，它也被称为荧光增白剂。 需要指出的是，荧光增白只是光学增白和补色，并不能取代漂白。

(4)酶制剂。 酶是具有高选择性的天然催化剂，不同的酶有不同的用途。 蛋白酶通过将这些蛋白质分解成水溶性氨基酸或肽来去除血迹、牛奶、肉汁、汗渍等。 人体皮脂污垢中的脂肪酸甘油三酯很难去除。 例如，衣领污垢70%~80%是皮脂污垢，而脂肪酶正好可以分解这些污垢。 淀粉酶可以将巧克力、土豆泥、面条、大米等污渍水解成糊精或麦芽糖。 纤维素酶可以去除织物表面的微毛和小绒毛球，从而达到护色、去除颗粒污垢、保持白度、柔软织物的功能[6]。

图6：洗衣粉外包装上标注的表面活性剂、酶制剂等主要成分（作者拍摄）

可见，随着现代洗涤剂的产生，泡沫正在逐渐失去其原有的意义。 但对于一些消费者来说，他们还是希望洗衣粉有丰富的泡沫，这主要是心理作用，因为泡沫让人感觉到洗衣粉的存在。 这类似于粘性洗涤剂浓度高、稀释剂洗涤剂浓度低的误解。 事实上，洗涤和漂洗是非常复杂的过程，泡沫与洗涤剂去污力之间的关系并不明确[7]。

参考：

[1]唐玉民主编，《合成洗涤剂及其应用》，2006年5月，中国纺织出版社。

[2]陈宗奇，王广新，徐桂英，胶体与界面化学，2001年8月，高等教育出版社。

[3] GB/T 5327-2008，表面活性剂术语。

[4]蒋龙主编，《胶体化学概论》，2002年1月，科学出版社。

[5]刘云，洗涤剂—原理、原料及工艺配方，1998年9月，化学工业百思特网出版社。

[6]华章喜，徐庆，洗涤剂酶应用手册，1999年7月，中国轻工业出版社。

[7] GB/T 13174-2008 衣物洗涤剂去污力及循环洗涤性能测定。