日用化學工業產品
生產日常生活所需化學產品的工業
日用化工是日用化學工業產品的簡稱,或稱日用化學品,是指生產人們在日常生活中所需要的化學產品的工業,又簡稱為日化。
日用化工是日用化學工業產品(householdandpersonalcarechemicalindustry)的簡稱,或稱日用化學品,是指生產人們在日常生活中所需要的化學產品的工業,又簡稱為日化。以某些化學品和天然產品為原料,加工製造人們常用化學品的工業部門。一般的化學品具有固定化學構和物理化學性質。天然產品來自動植物或礦物,組成較複雜,通常不能直接滿足人們日常生活的要求,而須與其他化學品和(或)天然產品組合在一起,進行加工,才能成為有特定功能的日用化學品。
列入中國化學工業年鑒、單獨統計產量(產值)的日用化學品主要有合成洗滌劑、肥皂、香精、香料、化妝品、牙膏、油墨、火柴、乾電池、烷基苯、五鈉、三膠(骨膠、明膠、皮膠)、甘油、硬脂酸、感光材料(感光膠片、感光紙)等。
日用化工以其技術密集、附加值高、品種繁多和多學科交叉的特點,成為化學工程(特別是輕化學工程)的重要組成部分。現代日用化工的產品已不再是簡單的精細化工產品,而是依託化學工程、分離工程、生物工程、物理化學、生理學、醫學、藥學、流變學、美學、色彩學、心理學、包裝學等領域高新技術成果發展起來的多學科交叉的高新技術產業。
日用化工具有鮮明的多學科交叉特色 化妝品學,是研究化妝品配方組成和原理、製造工藝、產品和原材料性能及其評價、安全使用產品質量管理和有關法規的綜合性學科。它又是集化學、醫學、藥學、皮膚科學、齒學、生物化學、物理化學、化學工藝學、流變學、美學、色彩學、生理學、心理學、管理學和法律學等相關科學於一身的應用學科。化妝品應具有安全性、穩定性、使用舒適性和有效性等基本特性。
日用化工具有鮮明的多學科交叉特色
應當指出的是,在配方確定后,日用化工產品的加工工藝雖然比傳統的重化工工藝簡捷,但也絕不是簡單的混合產品。一般日化產品為多組分、多相態的體系,如乳液、懸浮液、膏霜等,為複雜的熱力學不穩定體系,屬於非牛頓流體加工過程。其中組分間的配伍性、相態、組分、工藝條件及儲存條件等對體系的穩定性均可產生影響。要獲得性能良好的產品,必須對配方設計原理、安全性能、穩定性能、使用效果的原理及加工過程原理有明確認識,需要多學科協作。
日用化工是知識、技術密集的高新技術產業 隨著人們生活需求的提高,對產品種類和質量的需求日益高漲。客觀上要求日用化工行業品種繁多,新產品不斷湧現。日用化工產品的安全性、穩定性、使用舒適性、有效性以及產品生命周期短等特性,決定了相關基礎研究的重要性。
日用化工是知識、技術密集的高新技術產業
日化行業涉及多學科交叉,擁有科研人才是企業提高創新能力、增強發展後勁和競爭實力、保持可持續發展的根本保證。因此,國外的日用化工企業十分注重科研工作。法國Loreal(萊麗雅)公司生產香水美容品2萬多種,商標多達500個,產品行銷180個國家和地區,消費者達10多億人。其發用化妝品居世界第一位,美容衛生品居世界第二位。目前,該公司擁有1500人的科研隊伍,網羅了化工、醫學、化妝品學、生物學、藥理學、毒理學、包裝學等方面的專家。每年在近3萬隻動物上進行化妝品毒理實驗,有6000名試驗模特進行新產品的試用工作。
美國Revlon(露華濃)公司擁有200多名科研人員,並建有科研中心,設有唇膏、指甲油、染髮品、氣溶膠產品研究室等16個化妝品研究室。日本資生堂擁有300多名科研人員,1989年與美國哈佛大學共創世界一流的皮膚科學信息技術中心,共同開發各種生物化妝品。最近,資生堂成立了生命科學研究所,專門從事皮膚生理的基礎研究,從事育發、美白和抗衰老化妝品等研究。
大量使用復配技術 日化產品多為復配而成,體系為混合物。如洗滌劑是由多種不同的表面活性劑和其它化工產品(如發泡劑、穩泡劑、分散劑及抗污垢再沉澱劑等)混合而成。洗衣粉中除表面活性劑外,還有多種洗滌助劑(如4A分子篩、三聚磷酸鈉等),以增強洗滌效果。
大量使用復配技術
化妝品乳液中,除有效成分外,還含有各種乳化劑、防腐劑、抗氧化劑和流變性調節劑等。
配方研究和復配技術在日化工業中極為重要,原因在於很少有單一組成的化學品能發揮多種作用,起到理想的效果。例如,對洗滌劑,要求產品同時具有良好的洗凈能力、適當的發泡能力、良好的抗污垢再沉積能力等;對洗髮香波(Shampoo),要求產品同時具有良好的洗凈能力、豐富穩定的泡沫、適當的黏度、消除靜電、具有除頭屑和柔軟調理頭髮功能,甚至要求滋養頭髮功能。很顯然,要同時滿足產品的多種功能,僅用單一的化合物是不夠的,需要多種原料復配,使體系體現出良好的協同作用。
例如,單一表面活性劑如十二烷基苯磺酸鈉(或十二烷基磺酸鈉,SDS),單獨使用時,在降低表面張力、起泡及洗滌、乳化等作用方面均不如加入少量十二醇的產品。純十二烷基磺酸鈉,其臨界膠束濃度(cmc)為8×10^{-3}mol/L,此濃度下的表面張力y=38dyn/cm(1dyn=10^{-5}N)。而一般商品中含有少量十二醇,其cmc卻大大降低,臨界膠束濃度下的表面張力降低為y=22dyn/cm。說明混有十二醇的SDS表面活說明混有十二醇的SDS表面活性大,而且發現此混合液的表面黏度和起泡力均比純組分大大增加。
洗滌劑配方中,常在烷基苯磺酸鈉中加入少量十二醯醇胺或氧化二甲基十二烷基胺,大大改善了起泡性能和穩泡性能,並增強了洗滌效果等,說明組分之間產生了良好的協同作用。
配方中組分的種類、數量、組分之間的配伍性、協同作用等均對復配產品的性能影響顯著。正是由於復配技術使日用化工產品種類繁多,復配技術也成為Et用化工行業的核心技術。
配方工程師是日用化工應用技術開發的關鍵人物。其任務是針對某一要求的化工產品,通過大量篩選實驗和復配實驗,確定主次原料、助劑、添加劑的種類和數量、最佳應用配方及工藝條件等。此外,還應儘可能低成本。
就配方研究本身而言,具有較強的科學性;但同時又在很大程度上依賴於經驗的積累,因為配方研究是多學科交融的體系,具有複雜的科學性。一名優秀的配方工程師,應具備合理的專業知識結構,如物理化學、化學工程、流變學、界面化學等基礎理論知識,以基礎理論作指導;同時還必須對各種化學物質的物化性能有清晰的認識;另外,還需要有一定的靈感和敏銳的觀察力、藝術鑒賞力等。例如,化妝品中的香水的復配技術幾乎就是一種藝術行為。