第三節(jié)　肥皂與合成洗滌劑

人們要經(jīng)常洗衣服、被褥及日用餐具、茶具，而不可避免的用上肥皂與合成洗滌劑。因此，肥皂和各種各樣的洗滌劑就和我們結(jié)下了不解之緣。

1．皂類洗滌劑

從廣義上講，皂類洗滌劑是脂肪酸跟無機(jī)堿、有機(jī)堿起皂化反應(yīng)得到的產(chǎn)物。肥皂是洗滌劑的祖先，遠(yuǎn)在五千年前就問世了。我國《禮記》中已記載周朝使用草木灰清潔衣垢的歷史。肥皂發(fā)展至今，種類繁多，大體上分為堿金屬皂、其他金屬皂和有機(jī)堿皂。我們在日常生活中所指的肥皂，主要是高級脂肪酸的鈉鹽或鉀鹽。其中的鈉皂硬度較高，一般用于制造香皂、洗衣皂、藥皂和工業(yè)皂。鉀皂硬度低，易溶于水，用于制造軟皂和液體皂。

（1）香皂　香皂是兼有護(hù)膚、治療、除臭作用的洗滌劑。香皂中含高級脂肪酸（一般用牛油、椰子油和羊油為原料）達(dá)80%左右，還有1%～2．5%的香精和少量著色劑，1%～1．5%用作防止酸敗的泡花堿，以及0．5%～1%的殺菌劑。

（2）藥皂　藥皂是洗滌劑，又是消毒殺菌劑。有的藥皂里加入的消毒殺菌劑或中草藥，具有治病的性能。藥皂中的殺菌劑含量為0．5%～2%。常用的殺菌劑有三混甲酚（鄰、對、間甲酚的混合物）、香芹酚（2－甲基－5－異丙基苯酚）、麝香草酚（5－甲基－2－異丙基苯酚）和3，4，5－三溴水楊酰苯胺。

（3）軟皂　軟皂是用氫氧化鉀中和脂肪酸后所得的肥皂，也叫鉀皂。鉀皂比鈉皂易溶于水，較濃的水溶液冷卻后也不固化，能制成液體肥皂。鉀皂常用于理發(fā)店或醫(yī)院。用鉀皂洗汽車或其他油漆表面，干燥后表面清潔光亮。

（4）有機(jī)堿皂　它是用乙醇胺、三乙醇胺等有機(jī)堿制成的肥皂，主要用來制造固體肥皂、化妝品和擦亮劑等。

（5）特色肥皂　世界上有形形色色的特色肥皂。有一種營養(yǎng)皂，內(nèi)含蜂蜜、維生素、谷氨酸等，可用于營養(yǎng)皮膚。德國生產(chǎn)的大理石皂，彩紋美麗，像大理石一樣。還有能夠浮在水面的浮水藻，人們用不著擔(dān)心不慎掉入水中尋不見。

2．肥皂

肥皂的發(fā)明要比洗滌劑早得多，據(jù)說早在三千多年前，羅馬城外的圣波山上，肥皂就被人們無意中制造出來了。在這座圣山上，人們?nèi)紵暺窌r(shí)，油脂順勢滴落到草木灰上成為最原始的肥皂，這些肥皂滲入到周圍的黏土中，人們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)他們坐在這些黏土上，衣服沾上了黏土后反而比以前更容易洗干凈。人們開始奉為圣土，后來才知道這是人們無意中的勞動(dòng)收獲。

公元70年，羅馬的學(xué)者蒲林尼（Pliny）描述了用山羊油脂和柴灰制造肥皂的過程。在這個(gè)過程中要加入另一種東西——海鹽。它能使肥皂浮在混合液上面，這就是我們今天所說的鹽析作用。這個(gè)記載恐怕是對肥皂工業(yè)最早的描述了。由于當(dāng)時(shí)產(chǎn)量很低，因而只能供有錢人使用，是貴族們的奢侈品。

1791年法國化學(xué)家尼考爾斯·菜布蘭茲（NicolasLeblanc）用氯化鈉水溶液電解制得氫氧化鈉，反應(yīng)方程式是：

從此以后，肥皂才成為平民百姓都用得上的東西。然而，并非每個(gè)人都知道肥皂是什么東西。1811—1823年柴夫盧爾（ME Chevrenl）對肥皂產(chǎn)品進(jìn)行研究后，令人滿意地解釋了什么是肥皂以及制造肥皂的化學(xué)反應(yīng)。隨著科學(xué)家弄清肥皂去污原理之后，各式各樣的合成洗滌劑也就應(yīng)運(yùn)而生了。

3．化學(xué)性質(zhì)

肥皂實(shí)際上是長鏈有機(jī)羧酸的鈉、鉀或三乙醇胺［N（CH₂CH₂OH）₃］的鹽。其他羧酸的這些鹽也是工業(yè)肥皂，但它們沒有去污、清潔作用。因?yàn)槿掖及返柠}可溶解于有機(jī)溶劑，可以作干洗劑。

制造肥皂的方程式是：

上面的反應(yīng)就可以解釋古羅馬人制造肥皂的過程。作祭品的動(dòng)物脂肪中含有甘油三酸酯，柴灰的水解物中含有氫氧化鉀或氫氧化鈉，當(dāng)它們一起被加熱時(shí)脂肪就被分解生成少量的甘油和肥皂。

在制造肥皂的黏稠混合液中加些鹽，肥皂就浮在液面上。這個(gè)過程，工業(yè)上叫鹽析。然后就可以把它刮下來。這樣得到的肥皂含50%～60%水，是糊狀的。把它繼續(xù)加熱脫水，當(dāng)剩下約30%水時(shí)就可以制成固體、糕狀的棒，再把它風(fēng)干到只剩下10%～15%水分時(shí)，就可切成塊。再進(jìn)一步干燥到含水僅5%～10%時(shí)就可作成粉末。

天然原料制的肥皂使用4種脂肪：牛油、棕櫚油、椰子油和橄欖油。

有機(jī)酸要有洗滌本領(lǐng)必須含有9個(gè)碳以上的長鏈，而且洗滌本領(lǐng)隨著碳鏈的增長而增強(qiáng)。然而，分子含18個(gè)碳以上的肥皂是不溶于水的，即使在熱水中也不溶解。油酸（恰好含18個(gè)碳）是十分好的洗滌劑，因?yàn)樗捻樖诫p鏈在第九和第十個(gè)碳原子之間，即在分子的正中間。

因此，含18個(gè)碳的肥皂具有較好的洗滌本領(lǐng)，而分子含12個(gè)碳的肥皂在水中的溶解性就增強(qiáng)了。由含18個(gè)以上碳的長鏈分子組成的肥皂只用作擦洗的填充劑。這種擦洗劑需要有去污本領(lǐng)而無須溶解性。

自從肥皂去污原理被人們認(rèn)識之后，人們就試圖改進(jìn)它們的性能。因?yàn)榉试泶嬖诓簧俦撞?。例如，它在冷水中溶解得不好，在熱水中才能較好地溶解，在酸性溶液中它不能很好地發(fā)揮洗滌作用，因?yàn)樗谒嵝匀芤褐袝?huì)分解成不溶性的酸性肥皂和脂肪酸的團(tuán)塊。另外，肥皂會(huì)與水中的鈣、鎂、鋁及鐵等元素反應(yīng)（生成所謂金屬皂）。這就是盆、桶盛了肥皂水后出現(xiàn)環(huán)狀污垢，織物用肥皂洗后出現(xiàn)一層不明顯的薄膜的原因。肥皂在軟水中是很好的清洗劑，但遺憾的是我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫乃绕涫菑V大農(nóng)村所用的水常常是硬水。

要改進(jìn)肥皂的洗滌性能，化學(xué)家們就必須先弄清肥皂能去污的原理。去污的過程是用很薄的膜除去臟物和油污——這層薄膜把臟物帶到溶液中，乳化或呈懸浮狀除去。此外，作為洗滌劑要能降低水界面的表面張力，從而使洗滌液能滲入到織物細(xì)小的縫隙中，從而加快織物濕潤的過程。

事實(shí)上，大多數(shù)有機(jī)洗滌劑都制成偶級分子，分子是由12～18個(gè)碳原子組成的長鏈。一端含疏水基團(tuán)（排斥水的），另一端是親水基團(tuán)（吸引水的）。那么，肥皂和洗滌劑是怎樣去污的呢？

4．去污原理

一個(gè)物質(zhì)要具有去污能力，首先必須能降低溶液的表面張力。純水的表面張力為每平方厘米72個(gè)達(dá)因，但作為有效的洗滌劑必須把表面張力降低到每平方厘米30達(dá)因，把表面張力降到這個(gè)值只需要很少洗滌劑就足夠了。

作用在一個(gè)水分子上的典型的作用力，可使水面上的分子進(jìn)入溶液中——這就產(chǎn)生了表面張力。肥皂的分子被加到水中時(shí)，它會(huì)浮到水面上，因?yàn)樵谟袡C(jī)物的那端（疏水的）受極性的水分子所排斥。由于肥皂分子在水表面受水分子排斥，從而產(chǎn)生了一個(gè)對抗水分子相互吸引的力，結(jié)果就減少了表面張力。當(dāng)肥皂水加到織物纖維中時(shí)，附在織物表面的油就聚成小油滴并離開織物表面。肥皂中有機(jī)物的那一端溶解在油中并使它離開織物纖維。與此同時(shí)，水在下面不斷蠕動(dòng)，加快了油滴離開的速度。在棉纖維中的極性基團(tuán)（如纖維素中的羥基－OH）能吸引水，使水?dāng)U散（滲透）到整個(gè)織物。

總的來說，除污去垢的反應(yīng)大體是相似的。然而，因?yàn)槲畚锟赡苁请娭行缘模驇д姾傻幕驇ж?fù)電荷的。所以，對這個(gè)簡單的理論進(jìn)行一些修正也是必要的。

5．合成洗滌劑

雖然肥皂是相當(dāng)好的洗滌劑，但化學(xué)家還是想改進(jìn)它。最早的嘗試是在1860年進(jìn)行的，科學(xué)家把蓖麻油磺化成磺化蓖麻油（土耳其紅油）。

由于第一次世界大戰(zhàn)時(shí)德國油脂短缺，促使科學(xué)家們研究新的洗滌劑。弗利斯·肯德（Fritz Gunter）發(fā)明了1，4－二異丙基萘－6磺酸和二丁基萘磺酸鈉。雖然它們都并不是很理想的洗滌劑，但是足以滿足當(dāng)時(shí)德國工業(yè)上對洗滌劑的需求。

在1933年，波羅特（Procter）和卡馬波（Gample）制出第一種家庭用的合成洗滌劑。這種合成洗滌劑滲到被弄臟的織物中的面積要比肥皂大，也不會(huì)留下干擾染色的薄膜。而且它在冷水中也能溶解，硬性溶液和硬水對它都無影響。

從那以后，隨著合成纖維工業(yè)的發(fā)展及婦女從家務(wù)勞動(dòng)中解放出來的呼聲越來越強(qiáng)，合成洗滌劑工業(yè)就應(yīng)運(yùn)而生，并迅猛發(fā)展起來?，F(xiàn)在，家用洗滌劑通常包括下列成分中的一部分或全部：合成洗滌劑；除去鈣、鎂離子的助洗劑；乳化劑；漂白劑；抗腐蝕劑；抗板結(jié)劑；軟化劑；染料；香料；有的還有少量酶。

（1）合成洗滌劑　合成洗滌劑的分子結(jié)構(gòu)與肥皂相似，都含有親水基因和憎水基因。親水的一端可以是陽離子、陰離子或非離子型的。

因?yàn)榇蠖鄶?shù)織物在洗滌過程中都帶上負(fù)電荷，所以市售的洗滌劑中絕大多數(shù)都是陰離子型的洗滌劑。陽離子型洗滌劑則是工業(yè)用的，例如，清洗裝飲料的瓶子和釀酒用的各種器皿。非離子型的洗滌劑多用于洗衣機(jī)中，因?yàn)橛孟匆聶C(jī)洗衣物時(shí)總希望產(chǎn)生的泡沫少些，過多的泡沫會(huì)影響波輪的轉(zhuǎn)動(dòng)和降低清洗能力。把2－辛醇硅酮或2－乙基己烷硅酮加入陰離子洗滌劑中，也可以達(dá)到減少泡沫的目的。

（2）助洗劑（增效劑）　它是用來絡(luò)合那些導(dǎo)致水質(zhì)變硬的離子（主要是鈣、鎂離子還有鐵、鋁等離子），使它們進(jìn)入到溶液中，從而使污物在溶液中懸浮，阻止它們沉淀下來。同時(shí)助洗劑可以使洗滌水有適當(dāng)?shù)膲A性，從而有助于溶解酸性污物。最常用的助洗劑是磷酸鹽，但有時(shí)也用碳酸鹽、硅酸鹽或硼酸鹽。最好的助洗劑是三聚磷酸鈉（Na₅P₃O₁₀）和焦磷酸鈉（Na₄P₂O₇）。碳酸鈉（Na₂ CO₃）不能將鈣、鎂絡(luò)合進(jìn)溶液中，反之生成顆粒狀碳酸鹽沉淀，沉積在洗衣機(jī)底部。

（3）乳化劑　它的作用是阻止污垢的顆粒重新沉積在織物上，使污垢懸浮于水中漂走。最普通的乳化劑是羧甲基纖維素，其結(jié)構(gòu)是：纖維—OCH2COO－Na^＋，它能使污垢的顆粒帶上一個(gè)負(fù)電荷，從而使污垢互相排斥，也使它們與通常負(fù)電荷的織物纖維互相排斥。因而它們既不聚集形成沉淀，也不易沾在織物上。

（4）漂白劑　當(dāng)衣服中的顏料暴露于太陽、氧氣及空氣的污染物中時(shí)，它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致衣物褪色或變暗。但次氯酸的鈣鹽（Ca（ClO）₂），或鈉鹽（NaOClO）在水中能產(chǎn)生氯氣，氯氣可以使顏料保持原來的色澤。所以，這些次氯酸鹽常用作漂白劑。

（5）抗腐蝕劑　硅酸鈉（Na₂Si₃O₇）是一種防水劑，它能在金屬表面形成一層不透水的薄膜，從而保護(hù)了這部分金屬不被腐蝕。如果把它加到洗滌劑中，它可以防止洗衣機(jī)、金屬紐扣和拉鏈等金屬部件被腐蝕。硅酸鈉不僅有抗腐蝕作用，同時(shí)它也是一種助洗劑。當(dāng)然，它也保護(hù)了我們的資源。因?yàn)橛辛怂?，洗衣機(jī)的壽命延長了，我們就無須生產(chǎn)更多新的洗衣機(jī)。

（6）抗板結(jié)劑　洗滌劑如果在貯存過程中受潮而板結(jié)，使用時(shí)就會(huì)增加洗滌劑的用量。這不僅是因?yàn)榻Y(jié)塊的洗滌劑不易完全溶解，同時(shí)也因它易于沉淀在織物上。這樣既造成洗滌劑的浪費(fèi)，又縮短了織物的壽命。通常，加入少量硫酸鈉（Na₂SO₄）就可以有效地阻止板結(jié)。

（7）軟化劑　大多數(shù)軟化劑是陽離子型的物質(zhì)?？椢镌谙礈鞎r(shí)纖維常帶上負(fù)電荷。這樣，陽離子試劑加入后就有與織物纖維相結(jié)合的趨勢。軟化劑又有一條長的有機(jī)物鏈狀“尾巴”，其作用像潤滑劑一樣產(chǎn)生柔軟的手感。軟化劑也有乳化作用，并能保持水分，從而減少靜電荷在織物表面的聚集。因此，改善了手感性能。

（8）著色劑和香精　如果將肥皂和洗滌劑全部都制成白色的，消費(fèi)者必然會(huì)感到很枯燥。如果我們把少量顏料加進(jìn)去，使這些洗滌劑呈現(xiàn)淺藍(lán)色、粉紅色的話，消費(fèi)者就會(huì)覺得比較舒服。另外，肥皂和洗滌劑存放時(shí)會(huì)發(fā)生緩慢的化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生令人不愉快的氣味。為了抵消這些氣味就要加進(jìn)些香精。

（9）酶　幾年前國內(nèi)市場上開始出現(xiàn)含酶的洗滌劑。使用這種洗滌劑時(shí)，我們常常要把衣服在溫水中浸泡一下。因?yàn)槊冈跓崴惺遣换顫姷摹Ｃ甘堑鞍踪|(zhì)類的化學(xué)反應(yīng)催化劑，它能將蛋白質(zhì)和碳水化合物這樣的大分子打破，從而加快了洗滌劑洗滌的速度。漬多的衣物特別適宜用含酶的洗滌劑。通常用的酶是用于降解蛋白質(zhì)的朊酶和用于分解淀粉的淀粉酶。

有一段時(shí)期，曾經(jīng)由于這些酶引起一些人嚴(yán)重的皮膚過敏，而使含酶的洗滌劑一度從市場上消失?，F(xiàn)在，由于克服了這些缺點(diǎn)，同時(shí)因它具有良好的洗滌能力，所以，它又重新回到市場上，并深受廣大消費(fèi)者歡迎。

（10）發(fā)泡劑　泡沫可以使懸浮的油或污垢浮于水面上而被漂洗掉。一般來說，表面張力降低就會(huì)增加泡沫，非離子型洗滌劑發(fā)泡是不太理想的。有一類不起發(fā)泡作用的非離子型化合物，它們產(chǎn)生泡沫的時(shí)間很短。當(dāng)含有這種洗滌劑的溶液流入溝渠時(shí)，泡沫就消失了。有些發(fā)泡劑加入僅是為了滿足消費(fèi)者的心理。因?yàn)橄M(fèi)者總認(rèn)為洗滌水沒有泡沫就沒有洗滌能力。這個(gè)看法對肥皂來說是對的，而對合成洗滌劑來說就未必盡然了。

（11）去污劑　人們發(fā)現(xiàn)當(dāng)玻璃器皿放在洗液中洗滌后，上面的污漬就被漂洗干凈了。這些污漬是由漂洗水中少量不溶性鹽引起的。若洗滌劑中含有用氯氣與磷酸三鈉作用生成的氯化磷酸三鈉，它就可以溶解那些不溶性的鹽，從而使玻璃器皿干凈得閃閃發(fā)亮。

6．幾種特殊的洗衣粉

（1）加酶洗衣粉　這是一種新產(chǎn)品。它除了含有洗衣粉中的化學(xué)成分外，還含堿性蛋白酶。在人體分泌的皮脂中，蛋白質(zhì)含量高達(dá)30%，這些蛋白質(zhì)比較牢固地附著在衣物上，普通的洗衣粉不容易洗掉。堿性蛋白酶能水解蛋白質(zhì)的肽鍵，生成水溶性的氨基酸，氨基酸容易被水洗掉。加酶洗衣粉不宜久存，1年左右就失效。

（2）增白洗衣粉　增白洗衣粉里添加了熒光增白劑。當(dāng)這種洗衣粉溶解于水時(shí)，熒光增白劑被吸附在衣物的纖維上，使光線中肉眼看不見的紫外線部分變成可見光。紫外線的波長是300～400nm，一般可見光的波長是400～800nm。當(dāng)熒光增白劑吸收紫外線后，就使它轉(zhuǎn)變成波長是400～500nm的紫、藍(lán)、青可見光，能增加洗滌織物的白度和亮度。

（3）復(fù)合洗衣粉　這是用多種表面活性劑配制成的復(fù)合洗衣粉。這類產(chǎn)品去污力強(qiáng)，泡沫少，易漂洗，洗滌效果好。它的表面活性劑一般由少量中性離子表面活性劑（如脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚）和烷基苯磺酸鈉復(fù)配而成。大家熟識的上海白貓牌洗衣粉和北京的北京牌洗衣粉都屬于這類產(chǎn)品。

（4）漂白型洗衣粉　漂白型洗衣粉由洗衣粉中添加漂白劑而制成，如加過硼酸鈉、過碳酸鈉等過氧化物。我國目前的添加物是過碳酸鈉。這類洗衣粉在60℃以上的熱水中洗滌時(shí)能放出活潑的氧，對織物上的污跡產(chǎn)生漂白作用，但不宜在高溫下洗滌有色衣物。

除了洗衣粉，還有許多其他的合成洗滌劑。餐具洗滌劑的表面活性劑是少量的聚醚，主要成分有三聚磷酸鈉、無水硫酸鈉。這類產(chǎn)品有粉狀和液體兩種，基本無泡，洗滌力主要由無機(jī)鹽提供。地毯、軟墊清潔劑又叫地毯香波。它屬于輕垢型洗滌劑，內(nèi)含焦磷酸等物質(zhì)。

衛(wèi)生清潔劑是隨著現(xiàn)代衛(wèi)生設(shè)施的出現(xiàn)而發(fā)展起來的一種日用化學(xué)品，其中含表面活性劑、消毒劑。衛(wèi)生設(shè)施的污垢常有無機(jī)鹽、金屬氧化物和有機(jī)物，一般顯堿性，因而有些產(chǎn)品由表面活性劑直接配入稀酸，并加入香料和氧化殺菌劑制成。