CN108300591A - 一种具有抗菌功能的洗涤剂组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有抗菌功能的洗涤剂组合物及其制备方法，所述洗涤剂组合物包括：酯基季铵盐、非离子表面活性剂和可选地酸性助剂，所述酯基季铵盐与所述非离子表面活性剂的重量比在0.1～0.4范围内；所述方法包括将各组分混合，搅拌均匀，得到所述洗涤剂组合物。本申请提供的洗涤剂组合物具有较好的抗菌效果，能有效杀灭金黄色葡萄球菌和大肠杆菌，并且去污效果较好。

Description

一种具有抗菌功能的洗涤剂组合物及其制备方法
技术领域
本申请涉及但不限于洗涤用品领域，具体涉及但不限于一种具有抗菌功能的洗涤剂组合物及其制备方法。
背景技术
随着对细菌的认识越来越多，消费者越来越希望衣物洗涤剂能具有优异、广谱的抗菌效果。多数市售具有抗菌功能的洗涤产品通过添加酚类杀菌剂如三氯生、三氯卡班、对氯间二甲苯酚(PCMX)来实现抗菌效果。研究表明，上述化合物的水溶性差且较为稳定，难以被生物降解，因此对环境安全存在较大隐患。有鉴于此，美国FDA于2016年9月禁止洗护用品添加19种抗菌成分，其中就包含三氯生和三氯卡班，同时对PCMX有一年评估期。
阳离子表面活性剂能与细菌的细胞膜/细胞壁作用，使其紊乱，进而导致胞内物外泄，使细菌死亡。阳离子表面活性剂中的烷基季铵盐常作为抗菌成分被广泛用于具有抗菌功效的洗涤产品中。例如，CN201510652052公开了一种抑菌杀菌型织物用液体洗涤剂及其制备方法，其中所使用的阳离子表面活性剂为双长链羟乙基卤化铵。通常认为，烷基季铵盐类抗菌剂在高pH条件下(pH为8-10)能表现出良好的抗菌活性，但在酸性环境中表现相对不佳，同时烷基季铵盐较差的生物降解性常为人诟病。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
阳离子表面活性剂中的酯基季铵盐具有良好的生物降解性，但在实际应用中发现其本身的抗菌效果一般，抗菌效果远不如烷基季铵盐，因此常将其作为柔顺剂使用。
本申请的发明人通过悉心研究，深入地发现了酯基季铵盐的抗菌效果不好的原因，总结如下：酯基季铵盐中的阳离子具有抗菌作用，但是需要在特定的含量或环境下使用才能表现出较好的抗菌效果。当酯基季铵盐在洗涤剂中的含量较多时，洗涤剂中足够多的阳离子就能使洗涤剂表现出较好的抗菌效果；但当酯基季铵盐在洗涤剂中的含量较少时，仅仅依靠酯基季铵盐本身的抗菌作用则不足以使洗涤剂表现出较好的抗菌效果，需要在特定的环境下才能使含有较少量酯基季铵盐的洗涤剂表现出较好的抗菌效果。然而，目前酯基季铵盐在洗涤剂中的含量一般较小，而且人们没有意识到环境对酯基季铵盐的抗菌作用具有影响，导致人们认为酯基季铵盐的抗菌效果一般。与此同时，配方中表面活性剂尤其是非离子表面活性剂的含量也会影响产品的抗菌效果。
本申请的发明人还发现，当酯基季铵盐在洗涤剂中的含量较少时，可以通过酸性环境协助有限的阳离子充分暴露出来，同时酸性环境会影响细菌的生长，两者共同作用实现较好的抗菌作用。
在对现有技术存在的问题进行悉心研究的基础上，本申请的发明人提出，将酯基季铵盐和非离子表面活性剂以特定的比例配合，将洗涤剂中酯基季铵盐的含量控制在6％-10％的范围内，或者将洗涤剂中酯基季铵盐的含量控制在1％-6％(不包括6％)的范围内，通过酸性助剂将洗涤剂的pH值控制在特定的3.0～4.6的范围内，同时保证体系在稀释后维持该特定的pH值范围，就可以保证液体洗涤剂组合物具有优异的抗菌功能，且不需要额外添加其他的抗菌成分；同时该洗涤剂组合物具有良好的生物降解性和去污效果。
具体地，本申请提供了一种具有抗菌功能的洗涤剂组合物，所述洗涤剂组合物包括：酯基季铵盐、非离子表面活性剂和可选地酸性助剂，所述酯基季铵盐与所述非离子表面活性剂的重量比在0.1～0.4范围内。
在一些实施方式中，所述洗涤剂组合物可以包括：酯基季铵盐、非离子表面活性剂和酸性助剂，以所述洗涤剂组合物的重量为100％计，所述酯基季铵盐的重量可以≥1％且＜6％，并且所述洗涤剂组合物的pH值可以为3.0～4.6，所述酸性助剂可以使得所述洗涤剂组合物的质量分数为1％的洗涤剂水溶液的pH值为3.0～4.6。
所述酸性助剂在体系中主要起到pH缓冲的作用，本申请的酸性助剂能够使洗涤剂组合物在被稀释100倍后，pH仍然能维持在特定的3.0～4.6的范围内。
可选地，所述洗涤剂组合物的pH值可以为3.5～4.3，所述酸性助剂可以使得所述洗涤剂组合物的质量分数为1％的洗涤剂水溶液的pH值为3.5～4.3。
在一些实施方式中，洗涤剂组合物可以包括：酯基季铵盐和非离子表面活性剂，以所述洗涤剂组合物的重量为100％计，所述酯基季铵盐的重量可以占6％～10％。
在一些实施方式中，所述酸性助剂的pKa可以为2～5。
在一些实施方式中，所述酸性助剂可以选自柠檬酸(pKa1＝3.13，pKa2＝4.76)、酒石酸(pKa1＝3.04，pKa2＝4.37)、苹果酸、乳酸(pKa＝3.86)、琥珀酸(pKa＝4.21)及其盐中的任意一种或更多种。
可选地，所述酸性助剂可以为柠檬酸。
在一些实施方式中，所述酯基季铵盐与所述非离子表面活性剂的重量比可以在0.2～0.3范围内。
在一些实施方式中，所述洗涤剂组合物还可以包括抗沾污聚合物。
可选地，所述抗沾污聚合物可以选自对苯二甲酸乙二醇酯-对苯二甲酸聚乙二醇酯共聚物和聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物中的任意一种或更多种。
在一些实施方式中，所述洗涤剂组合物可以由下述组分组成：酯基季铵盐、非离子表面活性剂、酸性助剂、胶体稳定剂、抗沾污聚合物、可选地两性离子表面活性剂、螯合剂、洗涤用酶、可选地荧光增白剂、香精、色素、防腐剂和水；
可选地，以所述洗涤剂组合物的重量为100％计，所述酯基季铵盐的重量≥1％且＜6％，所述非离子表面活性剂的重量占5％～20％，所述酸性助剂的重量占1％～5％，所述胶体稳定剂的重量占0.1％～3％，所述抗沾污聚合物的重量占0.05％～5％，所述两性离子表面活性剂的重量占0～15％，所述螯合剂的重量占0.05％～5％，所述洗涤用酶的重量占0.01％～0.5％，所述荧光增白剂的重量占0～0.5％。
在一些实施方式中，所述洗涤剂组合物可以由下述组分组成：酯基季铵盐、非离子表面活性剂、胶体稳定剂、抗沾污聚合物、可选地两性离子表面活性剂、螯合剂、洗涤用酶、可选地荧光增白剂、香精、色素、防腐剂和水；
可选地，以所述洗涤剂组合物的重量为100％计，所述酯基季铵盐的重量占6％～10％，所述非离子表面活性剂的重量占15％～30％，所述胶体稳定剂的重量占0.1％～1％，所述抗沾污聚合物的重量占3％～10％，所述两性离子表面活性剂的重量占0～15％，所述螯合剂的重量占0.05％～5％，所述洗涤用酶的重量占0.01％～0.5％，所述荧光增白剂的重量占0～0.5％。
在一些实施方式中，所述酯基季铵盐的通式为：
其中，R1可以为碳数为10-18的烷烃链，含有0或1或2个双键；R2、R3可以分别独立地表示H或者OH或者R1CO(O)；a、b、c、d可以分别独立地表示1或2或3；X可以为CH3SO4 -或卤素离子。例如，LG化学的EQ400、赢创公司的WE45，它们在所述洗涤剂组合物中的含量可选地在2％以上。
可选地，所述酯基季铵盐可以为双烷基酯基季铵盐，其中R1为含有1或2个双键的烷烃链，X-为CH3SO4 -。
可选地，所述酯基季铵盐可以为三乙醇胺型酯基季铵盐。
在一些实施方式中，所述非离子表面活性剂可以选自脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基糖苷、脂肪酸甲酯乙氧基化物和油脂乙氧基化物中的任意一种或更多种，例如，选自BASF公司的Lutensol A9N、Plurafac LF901、Clariant公司的GenapolEP2584中的任意一种或更多种。
可选地，所述非离子表面活性剂可以含有脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚，并且所述脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚在所述非离子表面活性剂中的重量百分比可以＞20％。
可选地，所述脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚的通式为：
其中n可以为8-18，x可以为1-15，y可以为1-10。
在一些实施方式中，所述胶体稳定剂可以为聚乙二醇二硬脂酸脂。所述胶体稳定剂用于提高体系的稳定性。
在一些实施方式中，所述两性离子表面活性剂可以选自甜菜碱型、咪唑啉型和氧化胺型两性离子表面活性剂中的任意一种或更多种；
在一些实施方式中，所述螯合剂可以选自乙二胺四乙酸、甲基甘氨酸二乙酸和谷氨酸二乙酸四钠中的任意一种或更多种。
在一些实施方式中，所述洗涤用酶可以选自蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶和甘露聚糖酶中的任意一种或更多种。
本申请还提供了一种制备如上所述的洗涤剂组合物的方法，所述方法包括将各组分混合，搅拌均匀，得到所述洗涤剂组合物。
在一些实施方式中，所述方法可以包括以下步骤：
在40～70℃时，将酯基季铵盐、非离子表面活性剂和可选地胶体稳定剂混合，搅拌均匀；
将水缓慢加入上述体系中；
待体系中无可见胶团后，降至室温，加入其余组分，补足水分，搅拌均匀，得到所述洗涤剂组合物。
本申请的发明人发现，由于污渍表面多带负电荷，阳离子型的酯基季铵盐在洗涤过程中易于与其结合，引起严重的沾污问题，尤其是在白色织物上。本申请的发明人深入地发现了在洗涤剂组合物中加入特定的抗沾污聚合物就可以解决上述问题。
在一些实施方式中，所述抗沾污聚合物可以选自对苯二甲酸乙二醇酯-对苯二甲酸聚乙二醇酯共聚物和聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物中的一种或更多种，例如Clariant公司的SRN 260和BASF公司的PE6400。常规的抗沾污聚合物多为聚丙烯酸类，其分子结构中通常带有羧基，在碱性环境中其负电荷能够较好地分散悬浮在体系中的污垢，但在酸性环境中分散污垢的效果受限。另外，羧基与季铵盐的存在对体系稳定性有风险。本申请所选择的对苯二甲酸乙二醇酯-对苯二甲酸聚乙二醇酯的共聚物和聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯共聚物均为非离子的，与体系兼容性佳，可有效发挥有抗沾污效果。
在一些实施方式中，所述两性离子表面活性剂可以选自甜菜碱型、咪唑啉型和氧化胺型两性离子表面活性剂中的一种或更多种。
可选地，所述两性离子表面活性剂选自椰油酰胺丙基甜菜碱、月桂酰胺丙基氧化胺和椰油酰两性基二乙酸二钠中的一种或更多种。
所述螯合剂选自乙二胺四乙酸(EDTA)、甲基甘氨酸二乙酸(MGDA)和谷氨酸二乙酸(GLDA)中的一种或更多种。
本申请的洗涤剂组合物具有较好的抗菌效果，能有效杀灭金黄色葡萄球菌和大肠杆菌，并且去污效果较好、制备工艺简单。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书以及权利要求书中所特别指出的结构来实现和获得。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
以下实施例中所用到的原料或试剂，如无特别说明，均为普通市售产品。
实施例和对比例中所使用的部分组分的商品名或缩写如下：
EQ400：三乙醇胺型酯基季铵盐，油酸为主。
EQ200：三乙醇胺型酯基季铵盐，棕榈酸为主。
A9N：脂肪醇聚氧乙烯醚，平均氧乙烯化程度为9，非离子表面活性剂。
EP 2584：脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚，平均氧乙烯化程度为8，平均氧丙烯化程度为4，非离子表面活性剂。
SRN 260：对苯二甲酸乙二醇酯-对苯二甲酸聚乙二醇酯的共聚物，抗沾污聚合物。
PE6400：聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯共聚物。
638：聚乙二醇6000二硬脂酸脂，胶体稳定剂。
GLDA：谷氨酸二乙酸钠盐，螯合剂。
依据QB/T 2738-2012《日化产品抗菌抑菌效果的评价方法》评价制备的洗涤剂组合物的抗菌性。其中，若杀菌率大于90％，表示具有抗菌性，标记为√；若杀菌率小于或等于90％，表示不具有抗菌性，标记为×。
依据GBT 13174-2008《衣料用洗涤剂去污力及循环洗涤性能的测定》评价制备的洗涤剂组合物的去污效果。
pH的测定：在25℃下，用250ppm硬水将上述制备的洗涤剂组合物配制成质量分数为1％的洗涤剂溶液，测定其pH值。
依据下述方法评价制备的洗涤剂组合物的抗沾污性能。
1.裁剪5cm*10cm大小的40支双面白色针织棉布，每组3片，采用Color测定布样的洗前白度WI-1。
2.称取0.1g炭黑粉末，加入2g甘油并充分搅拌，再加入1L 250ppm的硬水中搅拌5分钟，加入2g洗涤剂，搅拌5分钟。
3.放入3片白棉布，于立式去污机(RHLQ III型，中国利用化学工业研究院制造)中洗涤20分钟(120rpm，30℃)。
4.洗涤结束后晾干，测定洗后白度WI-2，并根据下列公式计算抗沾污指数。
抗沾污指数＝WI-2/WI-1×100，指数越大表明抗沾污效果越好。
实施例和对比例
按照表1～4的用量(其中的含量均表示重量百分含量)称量各组分，在50℃时，将酯基季铵盐、非离子表面活性剂和胶体稳定剂混合，搅拌均匀，将水缓慢加入上述体系中；待体系中无可见胶团后，降至室温，加入其余组分，补足水分，搅拌均匀，得到洗涤剂组合物。评价所制备的洗涤剂组合物的性能，结果请见表1～4。
1、含有1％～6％(不包括6％)的酯基季铵盐的洗涤剂组合物
表1洗涤剂组合物的配方及杀菌效果数据
注：所有表格中的“/”均表示含量为0。
表2洗涤剂组合物的配方及杀菌效果数据
*：以标准洗衣液的去污值为1.00计算得到。
从表1～2可以看出，当酯基季铵盐在洗涤剂组合物中的含量在1％-6％范围内时，本申请实施例将pH值控制在特定的范围内能够使制备的洗涤剂组合物具有较好的杀菌效果，特别是对大肠杆菌的杀菌效果显著优于特定pH范围之外的洗涤剂组合物。
从表2可以看出，洗涤剂组合物的去污效果主要由非离子表面活性剂决定，但酯基季铵盐的含量太高也会使去污效果变差，因此，非离子表面活性剂的含量较高并且酯基季铵盐的含量较低的实施例4的洗涤剂组合物的去污效果较好。
表3洗涤剂组合物的配方及杀菌效果数据
*：以标准洗衣液的去污值为1.00计算得到。
从表3可以看出，实施例2和对比例4制备的洗涤剂组合物添加了抗沾污聚合物，其抗沾污指数显著高于实施例7的没有添加抗沾污聚合物，即抗沾污效果显著较好；但是当洗涤对象为丝绸时，该体系具有一定的抗染料转移效果，沾污轻微，因此实施例7的洗涤剂组合物可以用于洗涤丝绸。对比实施例2和对比例4的洗涤剂组合物的去污效果可以看出，在非离子表面活性剂相同的情况下，较低含量的酯基季铵盐会使洗涤剂组合物表现出较好的去污效果。
2、含有6％～10％的酯基季铵盐的洗涤剂组合物
表4洗涤剂组合物的配方及杀菌效果数据
从表4可以看出，当酯基季铵盐在洗涤剂组合物中的含量在6％～10％范围内时，即使不加酸性助剂，仅仅依靠酯基季铵盐自身的抗菌作用也能使实施例10～13的洗涤剂组合物表现出较好的抗菌效果，此时也不需要将体系的pH控制在3.5～4.6的范围内。此外，洗涤剂组合物的去污效果也较好。
此外，本申请的发明人还发现，当酯基季铵盐在洗涤剂组合物中的含量为10％时，体系本身的pH较低，将其pH提高到5.8时，洗涤剂组合物仍然具有优异的抗菌效果。
虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (12)

1.一种具有抗菌功能的洗涤剂组合物，所述洗涤剂组合物包括：酯基季铵盐、非离子表面活性剂和可选地酸性助剂，所述酯基季铵盐与所述非离子表面活性剂的重量比在0.1～0.4范围内。
2.根据权利要求1所述的洗涤剂组合物，其中，所述洗涤剂组合物包括：酯基季铵盐、非离子表面活性剂和酸性助剂，以所述洗涤剂组合物的重量为100％计，所述酯基季铵盐的重量≥1％且＜6％，并且所述洗涤剂组合物的pH值为3.0～4.6，所述酸性助剂使得所述洗涤剂组合物的质量分数为1％的洗涤剂水溶液的pH值为3.0～4.6；
可选地，所述洗涤剂组合物的pH值为3.5～4.3，所述酸性助剂使得所述洗涤剂组合物的质量分数为1％的洗涤剂水溶液的pH值为3.5～4.3。
3.根据权利要求1所述的洗涤剂组合物，其中，洗涤剂组合物包括：酯基季铵盐和非离子表面活性剂，以所述洗涤剂组合物的重量为100％计，所述酯基季铵盐的重量占6％～10％。
4.根据权利要求1或2所述的洗涤剂组合物，其中，所述酸性助剂的pKa为2～5，可选地，所述酸性助剂选自柠檬酸、酒石酸、苹果酸、乳酸、琥珀酸及其盐中的任意一种或更多种。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的洗涤剂组合物，其中，所述酯基季铵盐与所述非离子表面活性剂的重量比在0.2～0.3范围内。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的洗涤剂组合物，还包括抗沾污聚合物，可选地，所述抗沾污聚合物选自对苯二甲酸乙二醇酯-对苯二甲酸聚乙二醇酯共聚物和聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物中的任意一种或更多种。
7.根据权利要求1、2或4中任一项所述的洗涤剂组合物，其中，所述洗涤剂组合物由下述组分组成：酯基季铵盐、非离子表面活性剂、酸性助剂、胶体稳定剂、抗沾污聚合物、可选地两性离子表面活性剂、螯合剂、洗涤用酶、可选地荧光增白剂、香精、色素、防腐剂和水；
可选地，以所述洗涤剂组合物的重量为100％计，所述酯基季铵盐的重量≥1％且＜6％，所述非离子表面活性剂的重量占5％～20％，所述酸性助剂的重量占1％～5％，所述胶体稳定剂的重量占0.1％～3％，所述抗沾污聚合物的重量占0.05％～5％，所述两性离子表面活性剂的重量占0～15％，所述螯合剂的重量占0.05％～5％，所述洗涤用酶的重量占0.01％～0.5％，所述荧光增白剂的重量占0～0.5％。
8.根据权利要求1或3所述的洗涤剂组合物，其中，所述洗涤剂组合物由下述组分组成：酯基季铵盐、非离子表面活性剂、胶体稳定剂、抗沾污聚合物、可选地两性离子表面活性剂、螯合剂、洗涤用酶、可选地荧光增白剂、香精、色素、防腐剂和水；
可选地，以所述洗涤剂组合物的重量为100％计，所述酯基季铵盐的重量占6％～10％，所述非离子表面活性剂的重量占15％～30％，所述胶体稳定剂的重量占0.1％～1％，所述抗沾污聚合物的重量占3％～10％，所述两性离子表面活性剂的重量占0～15％，所述螯合剂的重量占0.05％～5％，所述洗涤用酶的重量占0.01％～0.5％，所述荧光增白剂的重量占0～0.5％。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的洗涤剂组合物，其中，所述酯基季铵盐的通式为：
其中，R1为碳数为10-18的烷烃链，含有0或1或2个双键；R2、R3分别独立地表示H或者OH或者R1CO(O)；a、b、c、d分别独立地表示1或2或3；X为CH3SO4 -或卤素离子；
可选地，所述酯基季铵盐为双烷基酯基季铵盐，其中R1为含有1或2个双键的烷烃链，X-为CH3SO4 -。
10.根据权利要求1-8中任一项所述的洗涤剂组合物，其中，所述非离子表面活性剂选自脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基糖苷、脂肪酸甲酯乙氧基化物和油脂乙氧基化物中的任意一种或更多种；
可选地，所述非离子表面活性剂含有脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚，并且所述脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚在所述非离子表面活性剂中的重量百分比＞20％；
可选地，所述脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚的通式为：
其中n为8-18，x为1-15，y为1-10。
11.根据权利要求7或8所述的洗涤剂组合物，其中，所述胶体稳定剂为聚乙二醇二硬脂酸脂；
任选地，
所述两性离子表面活性剂选自甜菜碱型、咪唑啉型和氧化胺型两性离子表面活性剂中的任意一种或更多种；
所述螯合剂选自乙二胺四乙酸、甲基甘氨酸二乙酸和谷氨酸二乙酸四钠中的任意一种或更多种；
所述洗涤用酶选自蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶和甘露聚糖酶中的任意一种或更多种。
12.一种制备根据权利要求1-11中任一项所述的洗涤剂组合物的方法，所述方法包括将各组分混合，搅拌均匀，得到所述洗涤剂组合物；
可选地，所述方法包括以下步骤：
在40～70℃时，将酯基季铵盐、非离子表面活性剂和可选地胶体稳定剂混合，搅拌均匀；
将水缓慢加入上述体系中；
待体系中无可见胶团后，降至室温，加入其余组分，补足水分，搅拌均匀，得到所述洗涤剂组合物。
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