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第二章 洗涤剂. 第一节 洗涤剂常用原料 第二节 洗衣粉的配方和生产工艺 第三节 液体洗涤剂的配方和生产工艺 实训二 合成洗涤剂的配制 思考题. 一、表面活性剂 1、常用的表面活性剂 阴离子表面活性剂:如烷基苯磺酸钠( LAS)、 烷基磺酸钠、脂肪醇硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠( AES)、 烷基磺酸钠( AOS) 等。 非离子表面活性剂:如烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚( AEO)、 烷醇酰胺等。 聚醚:是近年来生产低泡洗涤剂的常用活性物,一般常用环氧乙烷和环氧丙烷共聚的产物,常与阴离子表面活性剂复配,主要用作消泡剂。

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Presentation Transcript
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第二章 洗涤剂

第一节 洗涤剂常用原料

第二节 洗衣粉的配方和生产工艺

第三节 液体洗涤剂的配方和生产工艺

实训二 合成洗涤剂的配制

思考题

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一、表面活性剂

1、常用的表面活性剂

阴离子表面活性剂:如烷基苯磺酸钠(LAS)、烷基磺酸钠、脂肪醇硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、烷基磺酸钠(AOS)等。

非离子表面活性剂:如烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)、烷醇酰胺等。

聚醚:是近年来生产低泡洗涤剂的常用活性物,一般常用环氧乙烷和环氧丙烷共聚的产物,常与阴离子表面活性剂复配,主要用作消泡剂。

两性表面活性剂:如甜菜碱等,一般用于低刺激的洗涤剂中。

第一节 洗涤剂常用原料
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二、洗涤助剂

(一)磷酸盐

1、三聚磷酸钠 (STPP)

  • 俗称:五钠;
  • 分子式:Na5P3O11;
  • 外观:白色粉末状;
  • 性能:能溶于水,水溶液呈碱性,对金属离子有很好的络合能力,不仅能软化硬水,还能络合污垢中的金属成分,在洗涤过程中起使污垢解体的作用 ;
  • 用量:可达20~40%。
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2、焦磷酸钾
  • 分子式:K4P2O7;
  • 特点:很易吸湿 、对钙镁等金属离子有络合能力,也有一定的助洗效果,但对皮肤有刺激性 ;
  • 用途:用于配制重垢型液体洗涤剂、金属清洗剂、硬表面清洗剂等清洁用品。

3、六偏磷酸钠

  • 分子式:(NaPO3)6;
  • 优点:六偏磷酸钠的水溶液的pH值接近7,对皮肤刺激性小,浓度较高时还有防止腐蚀的效果,在中性和弱碱性溶液中对钙、镁离子有很好的络合能力 ;
  • 缺点:吸湿和水解 ;
  • 用途:一般仅用在工业清洗剂中。
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4、三聚磷酸钠的代用品
  • 三聚磷酸钠的代用品主要有:有机螯合物,高分子电解质和分子筛 ;
  • 有机螯合物的性能:通过螯合作用将金属离子封闭在螯合剂分子中而使水软化 ;
  • 常用的有机螯合物有:乙二胺四乙酸钠(EDTA)、氮川三乙酸(NTA);
  • 高分子电解质中被开发用于助剂的主要是聚丙烯酸钠 ;
  • 聚丙烯酸钠的性能:可以吸附于被洗物表面和污垢表面,增加被洗物与污垢之间的静电斥力,有利于污垢的去除。并能增加污垢的分散能力,防止污垢再沉积 ;
  • 分子筛也称为人造沸石是硅铝酸盐的结晶 ;
  • 分子筛的性能:软化硬水 、吸附洗脱的污垢。
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(二)硅酸钠
  • 硅酸钠俗称 :水玻璃或泡化碱 ;
  • 分子式 :Na2O·nSiO2·xH2O ;
  • 性能:粒状固体或粘稠的水溶液 、对溶液的pH值有缓冲效果 、水解产生的胶体溶液对固体污垢微粒有分散作用,对油污有乳化作用 、在洗衣粉中加入水玻璃还能增加粉状颗粒的机械强度,流动性和均匀性 ;
  • 缺点:水解生成的硅酸溶胶可被纤维吸附而不易洗去,织物干燥后会感到手感粗糙 。
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(三)硫酸钠
  • 外观:白色结晶或粉末 ;
  • 优点:使阴离子表面活性剂的表面吸附量增加,并促使在溶液中形成胶团,因而降低了洗涤液的表面张力,有利于润湿、去污等作用 、降低料液的粘滞性,便于洗衣粉成型 ;
  • 用途:常添加在洗衣粉中作为填充料 ;
  • 用量:洗衣粉中的添加量一般可达到20%~45%。
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(四)碳酸钠
  • 俗称:纯碱或苏打 ;
  • 优点:能使污垢皂化,并保持洗衣粉溶液一定的pH值,有助于去污 、具有软化水的作用 ;
  • 缺点:碱性较强 ;
  • 用途:用于低档洗衣粉 。
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(五)抗污垢再沉积剂
  • 常用的抗污垢再沉积剂:羧甲基纤维素钠盐(CMC) 、聚乙烯吡咯烷酮 (PVP );
  • CMC抗污垢再沉积的机理:CMC吸附在纤维的表面,从而减弱了纤维对污垢的再吸附,另外,CMC能将污垢粒子包围起来使之稳定分散在洗涤液中 ;
  • PVP的优点:抗污垢再沉积能力强、在水中溶解性能好、遇无机盐也不会凝聚析出,与表面活性剂配伍性能好;
  • PVP的缺点:价格昂贵。
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(六)漂白剂和荧光增白剂

1、漂白剂

(1)过硼酸钠

  • 分子式 :NaBO3·4H2O;
  • 性能:不易溶于冷水,可溶于热水、在水溶液中受热后分解和释放出H2O2NaBO2,H2O2具有漂白功效,NaBO2也有一定的助洗性能;

(2)次氯酸钠

  • 制法:由氯气通入氢氧化钠溶液中而制得 ;
  • 性能:漂白能力很强的氧化剂,化学性质很不稳定,易分解释出游离氯,只有在强碱性条件下,次氯酸钠才较为稳定 ;
  • 用途:在工业生产中常用次氯酸钠作为纺织品的漂白剂。
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2、荧光增白剂
  • 加蓝增白的增白方式:在洗衣粉中加入少量蓝色染料,使织物上增加微量的蓝色,与原有的微黄色互为补色,从视觉上提高了表观白度,但织物反射的亮度却降低了 ;
  • 荧光增白剂 的用量:在洗涤用品中的添加量很少,一般为洗涤剂活性物质的1%左右。
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(七)酶制剂
  • 酶的定义:酶是由菌种或生物活性物质培养而得到的生物制品,它本身是一种蛋白质,能对某些化学反应起催化作用 ;
  • 洗涤剂中主要用的酶有:蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、淀粉酶等;
  • 酶使用时需要注意那些方面?
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(八)抗静电剂和柔软剂
  • 具有柔软和抗静电的阳离子表面活性剂:二硬脂酸二甲基氯化铵、硬脂酸二甲基辛基溴化铵,高碳烷基吡啶盐,高碳烷基咪唑啉盐 ;
  • 具有柔软非离子表面活性剂:高碳醇聚氧乙烯醚和具有长碳链的氧化胺。

(九)稳泡剂和抑泡剂

  • 常用的稳泡剂 :甜菜碱型两性表面活性剂、烷基醇酰胺 、月桂基二甲基氧化胺和豆蔻基二甲基氧化胺;
  • 常用的泡沫抑制剂 :聚醚和硅油 。
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(十)溶剂和助溶剂
  • 常用的溶剂有 :①松油:本身不溶于水,但能使有机溶剂和水相混合,适用于制造溶剂-洗涤剂混合物,如不加松油,混合物便成两相;②醇、醚和脂:如低分子醇、乙二醇、乙二醇醚和脂等极性溶剂,有一定的水溶性,能使水和溶剂结合起来;③氯化溶剂:如三氯乙烯、四氯乙烯等,广泛用于干洗剂和特殊清洁剂。
  • 常用的助溶剂 :甲苯磺酸钠、二甲苯磺酸钠和尿素。
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第二节 洗衣粉的配方和生产工艺
  • 一、洗衣粉的配方
  • 配方是洗衣粉生产中很重要的一个环节,配方的好坏关系到整个生产过程和产品质量问题。目前,还没有完整的理论依据来指导配方制定,只能依靠试验和实际经验来决定,以下几点配方原则可供参考:
  • 活性物的选择
  • 泡沫问题
  • pH值
  • 根据需要加入其他添加剂
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二、洗衣粉的生产工艺

(一)配料

  • 配料的定义:洗衣粉生产中,将各种洗衣粉原料与水混合成料浆的过程;
  • 配料工艺 :间歇配料和连续配料(如图2-1)。

1、料浆浓度与投料次序

  • 料浆浓度(总固体含量)要根据产品种类、工艺操作及助剂的来源和性质确定,一般为50~60% ;
  • 间歇配料的投料次序一般是先加入水和单体,当加到一定量时就升温,投入荧光增白剂、CMC和纯碱,然后再加入三聚磷酸钠、返工粉和硫酸钠,水玻璃和对甲苯磺酸钠可随时加入
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2、料浆温度
  • 控制料浆的温度对配料的重要性?
  • 根据经验,一般将料浆温度控制在60℃左右。

3、搅拌和投料速度

  • 搅拌和投料速度的重要性?
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(二)料浆后处理

1、过滤

  • 过滤的作用:料浆配制过程中或多或少会有一些结块,一些原料中会夹杂一些水不溶物,需过滤除去 ;
  • 间歇配料可采用筛网过滤或离心过滤方式 ;
  • 连续配料一般采用磁过滤器过滤。

2、脱气

  • 为什么要脱气?
  • 目前国内大多数洗衣粉厂均采用真空离心脱气机进行脱气 。

3、研磨

  • 研磨的作用:脱气后的料浆,为了更加均匀,防止喷雾干燥时堵喷枪,有的企业还要对料浆进行研磨。
  • 常用的研磨设备是胶体磨。
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(三)洗衣粉的成型
  • 1、简单吸收法;
  • 2、中和吸收法;
  • 3、附聚成型法;
  • 4、喷雾干燥法;
  • 5、喷雾干燥和吸收法的组合。
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第三节 液体洗涤剂的配方和生产工艺
  • 液体洗涤剂的优点 :易于配制和节省能源 ;
  • 液体洗涤剂 的市场前景如何?
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一、衣用液体洗涤剂

(一)轻垢型衣用液体洗涤剂

  • 用途:以洗涤轻薄贵重的丝、毛、麻等织物为洗涤对象 。
  • 对轻垢型衣用液体洗涤剂 的要求:洗涤液洗后织物色泽不变,手感柔软,呈低碱性或中性,对皮肤刺激低,性能温和。
  • 配制:一般只需将多种表面活性剂复配溶解即可,而不需添加碱性洗涤助剂LAS、AES、AEO等。
  • 表2-3为轻垢液体洗涤剂的典型配方。
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(二)重垢型液体洗涤剂
  • 用途:用于洗涤厚重织物和内衣等污垢严重的衣物。
  • 重垢液体洗涤剂的分类:一类为不加助洗剂,表面活性剂含量较高(30%~50%);另一类加入焦磷酸钾、柠檬酸钠等助剂,表面活性剂含量较低(10%~15%)。
  • 配制:重垢型液体洗涤剂配方中以阴离子表面活性剂为主体,产品的pH值一般呈碱性。这类洗涤剂配制技术的关键是助剂的加入,各种助剂加入后应保持透明或具有稳定的外观。
  • 表2-4列出了几种典型的重垢型液体洗涤剂的配方。
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(三)柔软液体洗涤剂
  • 柔软洗涤剂配方的特点:选用的活性物质需兼顾洗涤和柔软纤维的双重作用,使衣物洗涤后膨松柔软。
  • 用途:用于洗涤洗涤羊毛衫、浴巾。
  • 常用柔软洗涤剂的基本配方:

脂肪酸聚氧乙烯醚 23 纤维柔软剂 5

乙醇 15 其他 57

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二、织物干洗剂
  • 干洗剂是以有机溶剂为主要成分的液体洗涤剂。
  • 为什么干洗剂的用量将不断增加?

(一)干洗剂的组成

1、溶剂

  • 用于干洗的溶剂应满足那些要求?
  • 常用的溶剂:氯乙烯,四氯乙烯、三氯乙烷等,其中以四氯乙烯使用较多。
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2、水
  • 干洗剂中加水的作用?
  • 增溶技术就是在有机溶剂中加入适量表面活性剂,表面活性剂在干洗剂中也形成胶束,能将水增溶在胶束中,提高对水溶性污垢的去除能力。
  • 增溶技术的作用:采用增溶技术在有机溶剂中增溶少量水分,就可洗去水溶性污垢,又不会带来水洗的缺点。
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3、表面活性剂
  • 干洗剂中加入表面活性剂的作用 :a、使织物在有机溶剂中被润湿和浸透;b、促使固体污垢脱落和分散;c、将水增溶在有机溶剂中。
  • 干洗剂中使用的表面活性剂的HLB值宜在3~6之间 。
  • 常用的阴离子表面活性剂有二烷基磺基琥珀酸盐、烷基芳基磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐等 。
  • 非离子表面活性剂有脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚等。
  • 在干洗的溶剂中需含有0.2%~1%的表面活性剂。
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4、其他助剂
  • 加入1,4-二氧杂环己烷、苯并三唑等含氧或含氮化合物作为卤代烃的稳定剂。
  • 加入柠檬酸盐、C4~6醇类、甜菜碱两性表面活性剂等作为抗再沉积剂。
  • 为改善洗后织物的手感和防止静电可加入柔软和抗静电剂。常用的有季铵盐类、咪唑啉类、聚氧乙烯磷酸酯二乙醇胺盐等。
  • 需保持白色织物的白度和有色织物的亮度,可加入少量过乙酸等过氧酸类漂白剂 。
  • 活性氧的含量为干洗量的0.002%~0.04%

(二)常用干洗剂配方

  • 表2-5列出了干洗剂配方两则,供参考。
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三、厨房用洗涤剂

(一)手洗餐具用洗涤剂

1、组成和常用原料

  • 表面活性剂
  • 增稠剂
  • 增溶剂

2、配方实例:如表2-7所示。

(二)机洗餐具用洗涤剂

1、洗涤剂

  • 洗涤剂配方中常用聚醚作为抑泡组分。
  • 配方实例:如表2-7所示。

2、餐具冲洗剂

  • 对餐具冲洗剂有何要求?
  • 配制:通常采用温和的表面活性剂配制而成 。
  • 配方实例:如表2-8所示。
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四、蔬菜水果洗涤剂
  • 用途:主要用于洗涤蔬菜、瓜果、禽类、鱼类等农副食品。
  • 蔬菜水果洗涤剂要满足那些要求?
  • 如表2-9 所示。

五、炊具及厨房设备清洗剂

  • 表2-10 炊具和厨房用具清洗剂配方实例(I);
  • 表2-11 炊具和厨房用具清洗剂配方实例(III)。
  • 请注意配方分析。
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六、居室用清洗剂

(一)门窗玻璃清洗剂

  • 门窗玻璃 上的污垢是怎么样形成的?
  • 表2-12列举了玻璃清洗剂参考配方二则。
  • 配方分析:配方一中氨水的加入量以达到pH值等于9为宜。配方二含有硅氧烷乳液,用它擦拭后玻璃更光亮并有抗水效果。

(二)地面清洗剂

  • 地面污垢主要是含有油垢的尘土,也可能有果汁等饮料的残留斑迹。
  • 表2-13列举了地面清洁剂配方二则,供参考。
  • 请注意配方分析。
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(三)地毯清洗剂
  • 怎么克服地毯洗涤时难漂清?
  • 表2-14 地毯清洗剂配方实例

(四)家具油漆表面清洗剂

  • 这类清洗剂用于清除家具表面的污垢,不能损伤漆面,并具有增亮的作用。
  • 表2-15列举了这类清洗剂的配方两则,供参考。
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(五)浴室用清洗剂
  • 浴室用清洗剂主要用于清洗浴室的瓷砖和浴缸,污垢主要是皂渣,要求清洗剂能清除皂垢,为了保护瓷釉,不宜采用强碱性的原料。
  • 表2-16列举了浴室用清洗剂的配方数则,供参考。

(六)厕所清洁剂

  • 厕所用清洁剂是要达到怎么样的清洗效果?
  • 厕所用清洁剂的组分:洗涤剂、除垢剂、杀菌剂、除臭剂等。
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七、汽车用清洗剂

1、汽车外壳清洗剂

  • 汽车外壳的污染主要是什么?
  • 参考配方如表2-19所示。

2、具有上光效果的汽车用清洗剂

  • 这类清洗剂常含有蜡类物质。用这类清洗剂擦洗汽车外壳,同时有清洗和上光功能。
  • 参考配方如表2-20所示。

3、汽车发动机清洗剂

  • 发动机清洗剂是怎样起洗涤作用的?
  • 配方如表2-21所示。

4、汽车窗玻璃抗雾剂

  • 表2-22列举了抗雾剂配方一例。
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八、金属清洗剂
  • 清洗金属的传统方法有那些?
  • 碱液清洗是用氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠等碱剂的水溶液清洗,这种方法清洗成本低,但碱对某些金属有腐蚀性,而且对矿物油脂的清洗效果差 。
  • 溶剂清洗是用汽油、煤油等有机溶剂清洗,虽然清洗效果好,但溶剂易着火很不安全,且浪费了油料。
  • 对水基金属清洗剂的基本要求是什么?
  • 表2-23列举了这类清洗剂配方两则,供参考。
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九、液体洗涤剂的配制工艺
  • 液体洗涤剂配制工艺非常简单,一般采用间歇式批量化生产工艺。
  • 采用间歇式批量化生产的原因?
  • 液体洗涤剂的生产工艺流程主要是原料准备、混用或乳化、混合物料的后处理及成品包装 。
  • 这些化工单元操作设备主要是带搅拌的混合罐,高效乳化设备,各种过滤器,各种计量设备,物料贮罐和灌装设备。
  • 主要控制手段是物料质量的检验,用料的计量和配比,温度控制,粘度调节,pH值和最后产品质量检验。
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1、原料处理
  • 液体洗涤剂原料至少是两种甚至更多,熟悉所使用原料的物理化学特性,确定合适的物料配比和加料顺序是相当重要的。
  • 液体洗涤剂生产设备的材质多选用不锈钢、搪瓷玻璃衬里等材料,其中若含有重金属、铁等杂质都可能对产品带来有害的影响。
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2、混配或乳化
  • 为了制得均相透明的溶液型或乳液型液体洗涤剂产品,物料的混配或乳化是关键工序。
  • 混配过程的投料顺序一般是先将规定量去离子水先投入锅内,调节温度同时打开搅拌器,达40~50℃时边加料边搅拌,先投入易溶解成分,AES较难溶解,先加入增溶成分如甲苯磺酸钠或其他易溶的表面活性剂,再投入AES,避免出现AES的凝胶。
  • 投料过程一般温度约40℃,投完全部原料后要在40~60℃范围内继续搅拌至物料充分混合或乳化完全后为止。
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3、混合物料的后处理
  • 物料包装前的过滤是必要的。经过乳化的液体,其稳定性较差,最好再经过均质工艺,使乳液中分散相的颗粒更细小、更均匀,得到稳定的产品。
  • 对于绝大部分液体洗涤剂都是使用塑料瓶包装,要严格控制灌装量、做好封盖、记载批号、合格证等,包装质量同产品内在质量同等重要。
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(一)洗衣粉的配制工艺

1、操作原理

2、操作配方

3、操作步骤

取一200mL烧杯,加入纯碱、硅酸钠、硫酸钠、三聚磷酸钠、CMC、荧光增白剂等粉状,混合均匀。在不断搅拌下缓慢加入十二烷基苯磺酸,混合均匀,喷入水,促使中和反应迅速进行,混合均匀后,放置陈化24h,即为洗衣粉产品。该产品呈浅黄色,如需制得白的洗衣粉,可加入1分过硼酸钠或次氯酸钠等漂白剂

实训二 合成洗涤剂的配制
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实训二 合成洗涤剂的配制

(二)餐具洗涤剂的制备

1.操作原理

利用十二烷基苯磺酸与氢氧化钠中和反应十二烷基苯磺酸钠(LAS)。LAS、AEO、6501等表面活性剂混配成洗涤剂,用氯化钠调节粘度。

2.操作配方

3.操作步骤

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思考题
  • 1.合成洗涤剂常用的助剂有哪些?简述它们在洗涤剂中的作用?
  • 2.洗衣粉配方主要应考虑哪些原则?
  • 3.简述间歇配料投料次序。
  • 4.洗衣粉成型的方法有哪些?高塔喷雾干燥的工艺流程是怎样的?
  • 5.洗衣粉为什么要进行后配料?
  • 6.简述液体洗涤剂的配制过程,你对这一过程有何评价?请提出改进意见。
  • 7.请根据所学的知识拟订一种洗衣粉配方和一种手洗餐具洗涤剂配方。
  • 8. 配制液体洗涤剂时,如果透明度不好或粘度低,应如何如何处理和如何调整配方?