Turbiscan分散体系的稳定性分析 | 洗涤剂性能快速测试

背景

洗衣液在家庭与商业场景中均扮演着关键角色，为织物护理、清洁卫生提供解决方案。随着消费者对高效可持续清洁需求的不断提升，制造商面临着严峻的挑战：需要开发既能有效去除多种污渍，又能维护织物完整性且符合环保法规的洗涤剂配方。清洁效能评估对产品开发至关重要，然而传统测试方法往往耗时费力。因此，诸如TURBISCAN所提供的快速可靠分析技术，对于加速洗涤剂评估与创新进程正发挥着日益重要的作用。

TURBISCAN：工作原理

TURBISCAN（稳定性分析仪）技术，基于静态多重光散射（SMLS）原理，向样品发射880nm的光脉冲，同时采集样品全高度范围内的背向散射信号（BS）和透射信号（T）。通过以特定频率持续重复测量，该仪器可实现对物理过程的实时监测。

根据米氏理论，信号与颗粒浓度（φ）和粒径(d)直接相关：

BS和T 的测量可以在扫描模式下进行，以提供均匀性和稳定性测量，也可以在非常高的频率下进行，以进行快速的时间分辨和在线测量。测量是在样品原位状态下进行的，不需要任何稀释。

此外，TURBISCAN DNS可通过以下方式监测信号演变：

? 用于自动化快速配方筛选的混合功能（TMIX），搅拌棒直接置于测量单元内。

? 在线测量和放大或工艺优化的循环功能（TLOOP）。本文使用的模块。

(TURBISCAN DNS)

洗衣液配方洗涤效率的评价方法

将1 cm2 的组织样本用含有5 wt.%姜黄素的50 μL 棕榈油染色，以模拟持久的织物污渍。将染色后的织物样本置于专用玻璃瓶底部，用二次密封固定，玻璃瓶用专为 TLOOP模块优化流动设计的特殊瓶盖密封，然后将玻璃瓶置于TURBISCAN DNS中。用纯水冲洗系统后，连接第二个装有洗衣液配方（用水稀释至3 wt%浓度）的玻璃瓶，建立闭环使溶液在两个玻璃瓶之间循环（见图1）。

图1.  用TURBISCAN DNS研究洗衣液去污作用的液体流动示意图

透射和背散射光强曲线每30秒记录一次，持续3小时。结果显示，瓶底处的背散射光强度增加，对应于染色组织，而顶部的透射率较高，表明水相中存在乳化染色分子和洗衣剂活性成分（见图2）。

图2. 配方1中透射和背向散射随样品高度和时间的变化

通过对透射光强在洗涤剂溶液循环过程中的监测，我们观察到透射光强的下降，透射率降低是由于污渍在洗涤剂溶液中分散所致，这使得液体的透明度逐渐降低。

在洗衣液溶液循环过程中，透射光强信号在液相中呈现出逐渐下降的趋势，投射光强信号的降低与污渍逐渐转移到洗涤剂溶液中相关；随着更多污渍从织物中被去除并分散或乳化于液体中，溶液的透射光强信号也随之降低。光学性质的这一变化为洗涤效率提供了定量指标，因为更强的去污能力会导致透射光强信号的进一步度下降。

为了进一步评估洗涤性能，我们将三种不同洗衣液配方与作为对照的纯水进行了清洁效率对比。通过监测各样品透射光强信号*随时间变化的过程（图3），我们能够直接评估在相同条件下，它们去除和乳化污渍的能力。

*如果洗涤剂配方在成分或初始光学性质方面存在显著差异，建议使用相对于各样品初始透射率计算的归一化透射率（ΔT /T0）值。

图3. 透射率随洗涤剂循环时间的变化

从图3可以得出以下结论：

? 与水相比，洗涤剂溶液在清除织物污渍方面具有明显优势。

? 在测试的3种制剂中，配方1显示出透射光强度下降幅度最大（透明度较低，因此去污力更强）。

? 不仅透射光强度最低（具有最高的去污率），还具有最高的去污效率（在45分钟内达到最低透射光强度）。

配方可按从最高效到最低效的顺序进行排序。

图4：洗衣液测试后的样品图片

结论

TURBISCAN DNS提供了一种快速、定量且无损的去污效率评估方法，可实时检测污渍去除的动态过程。该设备无需对样品进行稀释，在样品原位状态下即可监测透射光和背向散射光，从而实现配方间的精确比较。这有助于加速产品开发进程，有效的支持配方优化，并实现可靠的性能基准评估。因此TURBISCAN成为推动洗衣液评估创新的重要工具。