式中A为CH3(CH2)nCOOH的质量分数,%;B为CH3(CH2)nCOOH的酸值,mg/g。完全皂化即为皂化度为100%时的皂化反应。由于皂化反应完全,氢氧化钾的用量也可直接由脂肪酸与其皂化价相乘得到。
1。1。3 脂肪酸盐
脂肪酸盐也是皂基体系的主要成分,不同的脂肪酸形成的脂肪酸盐在皂基体系中表现的性能也不尽相同。脂肪酸盐可以应用于皂基体系首先是由于其水溶性,脂肪酸盐的溶解性能一般由其在水中的临界溶解温度(Krafft点)来表征。通常,随着溶液的温度升高,脂肪酸盐在水中的溶解度增加,当达到一定温度时,脂肪酸盐的溶解度会突然增加,此温度被称为临界溶解温度(记作Tk)。对于Krafft点的测试,既可通过升温观察溶解度突増的温度范围,也可通过对表面活性剂溶液降温观察溶解度骤降的温度范围,通过计算平均值而得。对脂肪酸盐来说,在Krafft点时,脂肪酸盐在水中的溶解浓度刚好达到其临界胶束浓度,表面活性剂分子聚集形成一定数量的胶束,所得胶束作为部分脂肪酸盐的增溶剂,增加了脂肪酸盐的溶解度;低于脂肪酸盐的Krafft点时,脂肪酸盐在水中溶解的浓度低于临界胶束浓度,此时溶液中溶解的脂肪酸盐分子单体较少,不能形成胶束,因此脂肪酸盐的溶解度低。对于具有不同碳链长度的脂肪酸,脂肪酸的碳链越长,脂肪酸盐在水中的溶解度也就越小,降温时更容易从溶液中结晶出来。将几种常用的脂肪酸盐的溶解度作对比,月桂酸盐<肉豆蔻酸<棕榈酸盐<硬脂酸盐,碳链长的硬脂酸盐溶解度的Krafft点较高,只可在温度较高时方可形成透明胶束溶液。
在影响阴离子表面活性剂Krafft点的诸多因素中,在硬水中以多价金属离子最为重要。它们使得表面活性剂的Tk大幅上升,以至于在常温下不能发挥其原先得性能。如先前所述,可通过降低阴离子表面活性剂Krafft点的方法总共可以归结出以下几点:
1。通过改变表面活性剂结构,增加表面活性剂疏水基团中的不饱和键和极性基团可有效降低它们的Tk。如烯基磺酸盐,因为它们的分子结构含有双键和羟基,所以其Tk比其他烷基磺酸盐低得多。通过在疏水基与离子基连接部插人极性基团也是很有效的方法。如脂肪醇醚硫酸盐和脂肪酸羟乙基磺酸盐等,具有较低的Tk。
2。改变反离子种类以选择离子半径较小的无机离子或离子半径较大的有机离子为优先选项,应极力避免使用多价态的无机离子。
3。将多种表面活性剂复配,利用混合表面活性剂的低共熔效应或与具有极低Tk的表面活性剂混配,有时添加少量醇类亦可降低混合表面活性剂的整体Tk[6]。
不同脂肪酸盐的清洁功效也不尽相同。随着碳链数目的增加,脂肪酸盐的脱脂力和清洁力会减弱,干涩和紧細的肤感也会相应减弱;脂肪酸盐中碳链数目的增加导致脂肪酸盐在使用过程中产生的泡沫会更加丰富、细腻和稳定,但更难以形成。对常用的月桂酸盐、肉豆蔻盐、棕榈酸盐和硬脂酸盐四种脂肪酸盐来说,肉豆蔻酸盐和硬脂酸盐对体系的珠光效果影响较大,肉豆蔻酸盐能在结晶的过程中形成一种比较细腻的略微透明的乳白色珠光,硬脂酸盐在温度降低结晶的过程中形成一种白色的比较闪亮的珠光,对系统的透明度有一定的影响。
1。1。4 多元醇
皂基体系中较多用到的多元醇有甘油、双甘油、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇,由于这些多元醇含有多个羟基因此具有很好的保湿性能,均可减少皂基体系清洁皮肤的同时给肌肤带来的干涩感。通过中和或皂化反应产生的脂肪酸盐在水中的溶解度小,在生产过程中局部发生中和或皂化反应包裹内部脂肪酸而使内部的脂肪酸无法与碱接触进而形成无法分散的皂团,使得皂化不完全,生产也无法继续进行。通过在体系中添加适量多元醇有助于在皂化或中和反应中及时分散形成的脂肪酸盐,使得皂块难以形成,以便皂化或中和反应顺利进行。因此对于含有珠光的皂基产品,多元醇的加入会严重影响体系的珠光效果,使体系珠光效果变差甚至没有珠光产生,所以均可应用与透明皂基的生产。