CN102775818B - 含有改性水滑石成分的洗涤颗粒组成和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于洗衣机的含有改性水滑石成分的可循环使用的洗涤颗粒组成和方法，所述的洗涤颗粒由79.7～84.7%的脂肪族聚酰胺和15～20%的脱去结晶水的所述改性水滑石组成，所述的改性水滑石为每100重量份的粒径为10～150nm的水滑石中添加1～10重量份的含有憎水基碳数12-18的季铵盐阳离子表面活性剂制成，上述洗涤颗粒能够在洗涤衣物的过程中，除了对衣物进行适当的摩擦来清洗衣物外，其自身含有的改性水滑石可以对各种阴离子进行交换，特别是含有长碳链的污渍，能够显著减少水和洗涤剂的用量，具有明显的洗涤效果，可循环使用。

Description

含有改性水滑石成分的洗涤颗粒组成和方法

[技术领域]

本发明涉及具有表面活性成分的洗涤颗粒和制备方法，具体的说是一种用于洗衣机的含有改性水滑石成分的可循环使用的洗涤颗粒组成和方法。

[背景技术]

我国属于缺水国之列，人均淡水资源仅为世界人均量的1／4，居世界第109位，中国已被列入全世界人均水资源13个贫水国家之一，同时我们常用的洗衣粉洗涤排放后会对环境造成很大的污染，因此有效利用水资源同时减少环境污染已经作为国家意志的体现来实施。

从目前公布的专利文献看，在家用洗衣机领域，基本上都是设计各种结构的洗涤球来增加衣物与洗涤球的摩擦力来提高洗涤效果的，如国内专利CN102061589A公开了一种洗衣机结构，这种洗衣机结构中包含了洗涤颗粒及其循环管道，当洗涤颗粒、洗涤水和衣物进入内筒后，通过洗涤颗粒和洗涤水的相互配合，洗涤固体颗粒不断地摩擦衣物，实现对衣物污渍的去除。然而，这种洗涤颗粒依然处于一种通过物理原理来去除污渍的阶段，仅仅通过摩擦的方式无法有效地去除顽固的污渍。

水滑石材料化学组成可以表示为[MⅡ_1-xMⅢ_x(OH)₂]_x+(An- )_x/n·mH2O,其中MⅡ为Mg²⁺,Ni²⁺,Co²⁺,Zn²⁺,Cu²⁺等二价金属阳离子；MⅢ为Al³⁺,Cr³⁺,Fe³⁺,Sc³⁺等三价金属阳离子；An^-为阴离子,如CO₃ ^2-,NO₃ ^-,Cl^-,OH^-,SO₄ ^2-,PO₄ ^3-,C₆H₄(COO)₂ ^2-等无机和有机离子以及络合离子。

具有层间离子可交换性的一类化合物，利用层状化合物主体在强极性分子作用下所具有的可插层性和层间离子的可交换性，将一些功能性客体物质引入层间空隙并将层板距离撑开从而形成层柱化合物。已经证实，利用水滑石的这种性质可以调变层间阴离子的种类，赋予其不同的性质，从而得到一类具有不同功能的改性水滑石。

同时，季铵盐阳离子表面活性剂由于其中含有氮等亲水性基团，通常被用作柔软剂、洗涤用乳化剂、抗静电剂、杀菌剂等。

然而，将上述方法用在洗衣机内的，将水滑石活性成分的用于可以循环使用的洗涤颗粒，国内的公开出版物上还没有进一步的研究。

[发明内容]

为了解决现有技术中的上述的问题和缺陷，本发明提供一种在相同洗涤量下，能够显著减少用水和洗涤剂用量的，含有改性水滑石成分的洗涤颗粒组成和方法。

为实现上述目的，设计一种用于洗衣机洗涤颗粒的改性水滑石，其特征在于所述的改性水滑石由以下原料配方制成，每100重量份的粒径为10~150nm的水滑石中添加1~10重量份的含有憎水基碳数12-18的季铵盐阳离子表面活性剂。其中季铵盐与水滑石阴离子交换层进行离子交换，使其能够具有季铵盐阳离子表面活性剂的柔软、去污、抗静电、杀菌的性能。

所述的水滑石粒径优选为30-50nm。

所述的季铵盐阳离子表面活性剂为十八烷基季铵盐或十六烷基季铵盐。

所述的改性水滑石中还可以添加硅系偶联剂或钛系偶联剂。添加了所述偶联剂之后，能够使改性水滑石与洗涤颗粒中的如下述的聚酰胺类化合物有更好的相容性。

本发明还包括一种含上述改性水滑石的洗涤颗粒，其特征在于所述的洗涤颗粒由以下重量百分比的原料配方制得：

脂肪族聚酰胺： 79.7~84.7%，

脱去结晶水的所述改性水滑石： 15~20%，

所述的脂肪族聚酰胺的粘度：2.4~4.0dl/g。

上述洗涤颗粒能够在洗涤衣物的过程中，除了对衣物进行适当的摩擦来清洗衣物外，其自身的改性水滑石成分能够通过其自身的结构，对衣物进行清洁，有效地降低了水和洗涤剂的用量。水滑石经过表面改性后，可以降低其表面极性，从疏水性转变成亲水性，提高了水滑石与聚酰胺之间的相容性，改善其在聚酰胺中的分散性，同时也提高了水滑石本身的层间距，有利于对各种阴离子进行交换，特别是含有长碳链的污渍。

所述的洗涤颗粒中还包含重量百分比为0.3%的尼龙爽滑剂。尼龙爽滑剂采用气相二氧化硅，有利于脂肪族聚酰胺在同向双螺杆挤出机挤出加工过程中保持比较稳定的流变性能，保证了每个洗涤颗粒的比表面积具有很好的均匀性。

所述的脂肪族聚酰胺有PA66、PA6，优选为PA6。改性水滑石在PA6中能够分散非常均匀，并形成微孔网络结构，具有纳米效应，有利于提高去污能力和洗涤颗粒的使用寿命。

所述的脂肪族聚酰胺的粘度：2.4~4.0dl/g，优选为4.0dl/g。

另外，本发明还包括一种上述改性水滑石的制备方法，其特征在于该方法包含以下步骤：

a.将所述配比的水滑石用去离子水稀释成均匀的浆液，升温至60~90℃，将所述配比的季铵盐阳离子表面活性剂加入到浆液中，搅拌90~120分钟后进行抽滤、洗涤、干燥、研磨、过筛后得到中间产物；

b.将所述的中间产物进行真空脱水，温度105~110℃，真空度为0.02~0.04MPa,干燥时间180~240分钟，脱去其中的结晶水，得到所述的改性水滑石。

一种上述洗涤颗粒的制备方法，其特征在于所述的洗涤颗粒的制备方法包括以下步骤，

A.将所述的脂肪族聚酰胺在鼓风烘箱中于100℃下烘干4小时；

B.将烘干后的脂肪族聚酰胺与改性水滑石、尼龙爽滑剂按所述的重量百分比进行混合均匀；

C.混合物通过同向双螺杆挤出机共混挤出造粒，双螺杆挤出机的各段温度范围：220~280℃，螺杆转速：300~400转/分，最后得到所述的洗涤颗粒。

[具体实施方式]

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，对本发明进行进一步详细说明。本申请中的生产设备都是本领域的常用设备，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：

本实施例中的洗涤颗粒成分及质量百分比见下表（表一）：

表一

原料名称

实施例1

实施例2

实施例3

实施例4

实施例5

实施例6

比较例

PA6         %

94．7

89．7

84．7

79．7

74．7

69．7

99．7

改性水滑石  %

5

10

15

20

25

30

0

尼龙爽滑剂  %

0．3

0．3

0．3

0．3

0．3

0．3

0．3

其中，改性水滑石由以下原料配方制成，每100重量份的粒径为10~150nm的水滑石中添加1~10重量份的含有憎水基碳数12~18的季铵盐阳离子表面活性剂。水滑石粒径优选为30~50nm。所述的季铵盐阳离子表面活性剂优选为十八烷基季铵盐或十六烷基季铵盐。

改性水滑石的制备：

A.将平均粒径为30~50 nm的水滑石1Kg用适量去离子水稀释成均匀的浆液，所述的水滑石优选采用Mg²⁺/Al³⁺类的水滑石，升温至90℃，将50g十八烷基季铵盐缓慢加入到浆液中，根据需要还可以适当加入硅系偶联剂或钛系偶联剂，搅拌90分钟后进行三次抽滤和洗涤、干燥、研磨和过筛，即可得到表面改性水滑石的中间产物；

B.将表面改性后的水滑石放入真空转锅中，升温至105℃，真空度为0.02MPa,干燥240分钟后取出进行真空包装备用，即得到了表面处理改性且不含结晶水的水滑石,即改性水滑石。

洗涤颗粒的制备：

将PA6在鼓风烘箱中于100℃下烘干4小时后，与改性水滑石、尼龙爽滑剂按表一所示的质量百分比进行混合均匀，通过同向双螺杆挤出机共混挤出造粒，即可得到7个成品。

所述同向双螺杆挤出机的各段温度依次为：220℃、225℃、230℃、235℃、240℃、245℃、250℃、245℃、240℃、240℃，螺杆转速：400转/分。

将上述实施例和比较例制得的样品按照IEC60456和GB4288两个标准测试洗净比，测试平台为发明ZL200910222380中所述的洗衣机，测试结果见下表二（包含第一部分和第二部分)：

第一部分 接触式的洗衣机验证结果（粒子和衣服混在一块进行洗涤的结果）：

表二.1

第二部分 隔离式的洗衣机验证结果（粒子放在洗衣机的提升筋里面验证的结果）：

表二.2

从实施例3和实施例4与比较例的测试数据可以得出，改性水滑石含量在15~20%时，不管是接触式还是隔离式的洗涤方式，洗涤颗粒的洗净比均达到了最大值，按照IEC60456和GB4288两个标准判定实施例3和实施例4的洗涤效果达到了欧标1级，具有明显的洗涤效果，可以部分替代洗衣粉的用量，根据测算可以有效节约水和洗衣粉的用量在30%以上。

对实施例3和实施例4得到的洗涤颗粒的缺口冲击断面进行SEM（扫描电子显微镜）照相发现，分散相（改性水滑石）在连续相（PA6）中分散非常均匀，形成了微孔网络结构，具有纳米效应，有利于提高去污能力和洗涤颗粒的使用寿命。

对实施例3和实施例4得到的洗涤颗粒，在洗涤前后（洗涤后是指按滚筒洗衣机设定的洗衣程序：洗涤-漂洗-脱水，多次循环完成洗衣程序后取出）分别压片进行SEM（扫描电子显微镜）表面照相观察，发现洗涤后的洗涤颗粒中的改性水滑石颗粒表面吸附了大量的污渍，这说明洗涤颗粒具有去污功能。

对实施例3和实施例4得到的洗涤颗粒进行多次重复洗涤后按照IEC60456和GB4288两个标准测试洗净比，测试平台为发明ZL200910222380中所述的洗衣机，测试结果见下表三（包含第一部分和第二部分)：

第一部分 接触式的洗衣机验证结果（粒子和衣服混在一块进行洗涤的结果）：

表三.1

第二部分 隔离式的洗衣机验证结果（粒子放在洗衣机的提升筋里面验证的结果）：

表三.2

说明：表三.1和表三.2中的洗衣粉用量%是指占负载布重量的百分比，所用的洗衣粉类型：欧标。

从表三（包含第一部分和第二部分)测试结果可以得出，实施例3和实施例4得到的洗涤颗粒经过500次重复洗涤后的洗净比与表二中的比较例相当，按照IEC60456和GB4288两个标准判定其洗涤效果属于欧标2级，而改性水滑石基本失去了去污功能，因此经过500次重复洗涤后的洗涤颗粒需要进行再处理或直接更换。

洗涤颗粒的再处理步骤：每100重量份的重复洗涤500次后的洗涤颗粒（实施例3和实施例4）中添加200重量份的浓度3~5%乙酸溶液或普通食醋，浸泡24小时后取出，用清洁水清洗三次，在温度105℃，真空度为0.02MPa,干燥时间240分钟后取出备用。

将再处理的洗涤颗粒（实施例3和实施例4）按照IEC60456和GB4288两个标准测试洗净比，测试平台为发明ZL200910222380中所述的洗衣机，测试结果见下表四（包含第一部分和第二部分)

第一部分 接触式的洗衣机验证结果（粒子和衣服混在一块进行洗涤的结果）：

表四.1

第二部分 隔离式的洗衣机验证结果（粒子放在洗衣机的提升筋里面验证的结果）：

表四.2

从表四（包含第一部分和第二部分)测试结果可以得出，再处理后的洗涤颗粒（实施例3和实施例4）的洗净比基本恢复到表二中的初始水平，按照IEC60456和GB4288两个标准判定其洗涤效果属于欧标1级，具有明显的洗涤效果,这说明洗涤颗粒的再处理步骤是有效且简便的。

Claims (9)

1.一种用于洗衣机洗涤颗粒的改性水滑石，其特征在于所述的改性水滑石由以下原料配方制成，每100重量份的粒径为10~150nm的水滑石中添加1~10重量份的含有憎水基碳数12-18的季铵盐阳离子表面活性剂。

2.如权利要求1所述的改性水滑石，其特征在于所述的水滑石粒径为30~50nm。

3.如权利要求1所述的改性水滑石，其特征在于所述的季铵盐阳离子表面活性剂为十八烷基季铵盐或十六烷基季铵盐。

4.如权利要求1所述的改性水滑石，其特征在于所述的改性水滑石中还添加硅系偶联剂或钛系偶联剂。

5.一种含有权利要求1~4任一所述改性水滑石的洗涤颗粒，其特征在于所述的洗涤颗粒由以下重量百分比的原料配方制得，

脂肪族聚酰胺  79.7~84.7%，

脱去结晶水的所述改性水滑石  15~20%，

尼龙爽滑剂  0.3%

所述的脂肪族聚酰胺的粘度为2.4~4.0dl/g。

6.如权利要求5的洗涤颗粒，其特征在于所述的脂肪族聚酰胺为PA66或PA6。

7.如权利要求5的洗涤颗粒，其特征在于所述的脂肪族聚酰胺粘度为4.0dl/g。

8.一种权利要求1所述改性水滑石的制备方法，其特征在于该方法包含以下步骤，

a.将所述配比的水滑石用去离子水稀释成均匀的浆液，升温至60-90℃，将所述配比的季铵盐阳离子表面活性剂加入到浆液中，搅拌90-120分钟后进行抽滤、洗涤、干燥、研磨、过筛后得到中间产物；

b.将所述的中间产物进行真空干燥，温度105~110℃，真空度为0.02~0.04MPa,干燥时间180-240分钟，脱去其中的结晶水，得到所述的改性水滑石。

9.一种权利要求5所述洗涤颗粒的制备方法，其特征在于所述的洗涤颗粒的制备方法包括以下步骤，

A.将所述的脂肪族聚酰胺在鼓风烘箱中于100℃下烘干4小时；

B.将烘干后的脂肪族聚酰胺与改性水滑石、尼龙爽滑剂按所述的重量百分比进行混合均匀；

C.混合物通过同向双螺杆挤出机共混挤出造粒，双螺杆挤出机的各段温度范围：220~280℃，螺杆转速：300~400转/分，最后得到所述的洗涤颗粒。