一种应用于城市智慧生态移动厕所的发泡液及其制备方法

技术领域

本发明涉及应用化学技术领域，尤其是一种应用于城市智慧生态移动厕所的发泡液及其制备方法。

背景技术

现在我国大多数是水冲厕所，一方面，水冲厕所的用水量是全城用水量的1/3，从节约水资源的角度看这种状况必须要改变；另一方面，厕所冲后水直接排放到市政管网，再由市政统一进行处理。这样不仅污染环境，浪费资源，还可能造成疾病的传播。

智慧公厕采用泡沫覆盖(快速与空气隔离，抑制异味挥发，节水环保)，抑菌除味；所使用高功率发泡机会根据温度、湿度和气压自动调节泡沫的大小和密度，3-5秒覆盖完成。利用泡沫代替冲水，既覆盖臭味，又能使排泄物顺利下滑。因其可以节约大量水资源，具有较为广阔的应用前景，在水资源紧缺地区或供水不便的场所如广场、车站、公园等公共场所将会拥有广泛的应用前景。

随着科技的发展，目前国内外也有很多专注于泡沫封堵式移动厕所，例如，CN101239194A公开了一种厕所除臭杀菌泡沫液，由以下组分及其重量份数组成:阴离子表面活性剂12.0-17.5份、非离子表面活性剂3.5- 8.0份、消泡剂3.3-7.5份、缓冲剂1.2-4.5份、香料0.8-2.0份，阴离子表面活性剂是烷基磺酸钠、α-烯烃磺酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的其中一种至几种，非离子表面活性剂是脂肪酸烷醇酰胺、氧化胺的其中一种，消泡剂是异丙醇、乙醇的其中一种，缓冲剂是柠檬酸、磷酸氢二钠的其中一种。或是再加杀菌防腐剂、阳离子烷基糖苷、分散稳定剂氯化镁。

CN 102703230 A提供了一种厕所防溅、防臭、防粘遇水自动发泡粉，其由以下组分及其重量份数组成：发泡原料7-13.8份、阴离子表面活性剂1.5-6.5份、络合剂0-5.8份、稳泡剂0.2-1.2份、粘合剂0.2-1.2份、润滑剂0.0l-0.1份，发泡原料为碳酸钠、碳酸钙、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾的其中一种至几种和酒石酸、富马酸、己二酸、柠檬酸、苹果酸中的一种至几种，阴离子表面活性剂是α-烯烃磺酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、烷基苯磺酸钠、脂肪酸钠、烷基醇聚氧乙烯醚羧酸盐、油酰基甲基牛磺酸钠、油酸钠、十二烷基磺酸钠中的一种至几种，络合剂是EDTA,EDTA二钠、EDTA四钠、EGTA、邻二氮菲、三乙醇胺、三聚磷酸钠、焦磷酸钠、六偏磷酸钠、葡萄糖酸钠中的一种至几种，稳泡剂为烷醇酰胺、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、十六醇、纤维素、多肽、淀粉、烷基糖苷、氧化胺中的一种至几种，粘合剂为羧甲基纤维素钠,羟丙基甲基纤维素、低取代羟丙基纤维素、微晶纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、交联聚乙烯吡咯烷酮、糊精、无水乙醇、聚乙二醇中的一种至几种，润滑剂为氯化钠、十二烷基硫酸镁、硬脂酸镁、L-亮氨酸、醋酸钠、滑石粉、蔗糖脂肪酸酯、硬脂酰富马酸钠、海藻酸钠、硅酸镁铝、微粉硅胶中的一种至几种。

CN 105497940 A公开了一种厕所除臭杀菌泡沫液及其制备方法，其包括如下重量份的组分：阴离子表面活性剂烷基磺酸钠30-40份、消泡剂异丙醇6-8份、缓冲剂柠檬酸3-6份、乙醇100-200份、杀菌防腐剂 200-300份、氯化镁100-200份、香料1-2份和水1-2份。

CN 105749806 A提供了一种应用于环保移动厕所的发泡液，由以下重量百分比的组分制成:去离子水60％、十二烷基醇醚硫酸钠20％、脂肪醇聚氧乙烯醚5％、月桂酰谷氨酸5％,氯化钠5％、海藻酸钠5％。

CN 106590958 A公开了一种厕所用泡沫气雾剂，由以下重量份的原料制备而成：丙烯腈-乙烯-苯乙烯共聚物6-9份，氧化钠0.03-0.05份，黄酸3-5份，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺0.3-0.5份，氢氧化钠0.4-0.6份，乳化剂O-9 0.3-0.9份，柠檬酸钠0.1-0.8份，香精0.1-0.15份，丙烯海松 (2-对硝基苯基)噻二唑10-20份，百里酚2-4份，水80-86.97份。

CN 109821047 A提供了一种防冻泡沫液，包括如下重量份的组分：阴离子表面活性剂20-25份、消泡剂5-6份、缓冲剂5-6份、乙醇100- 150份、去离子水3-4份、丙二醇10-12份、异丙醇1-2份、二乙二醇单丁醚1-2份、杀菌防腐剂100-150份、磷酸盐4-5份，所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。

但是，目前在泡沫封堵式移动厕所中使用的发泡液，大多存在发泡效果不理想、发泡时间长、消泡速度过快、成本价格高、产品黏度大等问题。

发明内容

为了克服现有发泡液存在的不足，本发明提供了一种发泡液及其制备方法，该发泡液发泡速度快、泡沫丰富、消泡速度适中，可以有效地密封便口，同时保证排泄物顺利下滑，创造了良好的如厕环境。

为了克服现有技术缺陷，解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：

本发明提供了一种应用于城市智慧生态移动厕所的发泡液，包括以下组分：阴离子表面活性剂、氨基酸表面活性剂、稳定剂、香料、食用色素以及去离子水；

进一步的，包括以下组分：阴离子表面活性剂5～12％、氨基酸表面活性剂1～5％、稳定剂0.01～0.5％、香料0.05～0.5％、食用色素0.05-0.5％以及去离子水80～90％；

进一步的，所述发泡液还选自以下组分中的任意一种或几种：非离子表面活性剂0.05～2％、消泡剂0.01～2％、异噻唑啉酮类抑菌防腐剂1～5％；

进一步的，所述阴离子表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、3-烯丙氧基-2-羟丙烷磺酸钠、α-烯烃磺酸钠中的任意一种或几种；进一步优选的，所述阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠与3-烯丙氧基-2-羟丙烷磺酸钠的组合或为十二烷基苯磺酸钠与α-烯烃磺酸钠的组合；

进一步的，所述氨基酸表面活性剂为月桂酰谷氨酸钠；

进一步的，所述稳定剂为海藻酸钠；

进一步的，所述非离子表面活性剂为椰子油脂肪酸二乙醇酰胺；

进一步的，所述消泡剂包括但不限于有机硅、高碳醇或聚醚多元醇类消泡剂；

进一步优选的，当所述阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠与3-烯丙氧基-2-羟丙烷磺酸钠的组合时，所述消泡剂为有机硅类消泡剂；

进一步优选的，所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠与α-烯烃磺酸钠的组合时，所述消泡剂为聚醚多元醇类消泡剂；

本发明的第二方面提供了上述应用于城市智慧生态移动厕所发泡液的制备方法，包括以下步骤：

将去离子水加入反应釜中，再加入海藻酸钠并待其完全溶解后，把溶液加热至50～70℃，在搅拌下先后依次加入阴离子表面活性剂、氨基酸表面活性剂形成表面活性剂溶液，再降温至15～25℃后，再加入香料以及食用色素混合均匀，静置2～2.5小时，至消泡后即可封装，即得；

进一步的，若所述发泡液中还含有非离子表面活性剂，将其在氨基酸表面活性剂之后加入以形成表面活性剂溶液；

进一步的，若所述发泡液中还含有消泡剂，将其在食用色素之后加入，再与其它组分混合均匀；

进一步的，若所述发泡液中还含有抑菌防腐剂，将其在食用色素之后加入，再与其它组分混合均匀；

本发明的第三方面提供了一种上述应用于城市智慧生态移动厕所发泡液的使用方法，包括以下步骤：

将所述发泡液与水按照质量比为1:400～600的配比稀释后施用于移动厕所；进一步的，所述发泡液与水按照质量比为1:500。

有益效果

1.本发明采用阴离子表面活性剂作为主发泡成分，特别是针对不同季节温度的变化，采用十二烷基硫酸钠与3-烯丙氧基-2-羟丙烷磺酸钠的组合或十二烷基苯磺酸钠与α-烯烃磺酸钠的组合作为发泡剂，前者多用于环境温度不低于10℃的场所，后者偏重于0-10℃的场所，起泡力强、洗涤性强，短时间内可以形成很多泡沫，协同效应明显，所述发泡液具有：①发泡时间短、起泡性能好②泡沫稳定性好③具备一定的抗盐能力④配制泡沫基液用量少，来源广，成本低；④适用于不同温度和环境，针对性更强；

2.采用温和的氨基酸表面活性剂月桂酰谷氨酸钠，具有良好的易降解性、抗菌性、安全性、无过敏性及抗盐性强等特点，使所得泡沫肤感舒适，柔滑，无刺激感；选用海藻酸钠，可作为发泡液的增稠剂和稳定剂；选用香精，可以提高厕所气味的舒适度和清新感；选用椰子油脂肪酸二乙醇酰胺配合上述阴离子表面活性剂以及氨基酸表面活性剂，是充分考虑到其具有良好的发泡、稳泡、渗透去污、抗硬水等功能，作为稳泡剂来延长含水泡沫的破泡时间；

3.选择增加适合的消泡剂可以人为地将消泡时间控制在10-15分钟，把泡沫量减少大半，二是留有少量有很好含水性和流动性的泡沫流入便器内，能一直覆盖着便器内面，有效地防止臭味散发；

4.将本发明实施例中制备的应用于城市智慧生态移动厕所的发泡液加入到移动厕所的发泡液箱中后，启动厕所电源，发泡反应时间为30秒，泡沫覆盖率为95％，消泡时间为10分钟，具有良好的发泡、抑菌、除臭功能，本发明具有发泡速度快、泡沫丰富、运行成本低廉等特点，应用在城市智慧生态移动厕所上可以有效起到遮挡便口、安全、卫生的作用。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明所有原料均来自市售，例如，在一个具体的实施方式中，本发明所述消泡剂采用东莞市国中新材料研究所有限公司的产品：消泡剂 DU-013、消泡剂DU-035；当所述阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠与3-烯丙氧基-2-羟丙烷磺酸钠的组合时，所述消泡剂为有机硅类消泡剂 DU-013；

进一步优选的，所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠与α-烯烃磺酸钠的组合时，所述消泡剂为聚醚多元醇类消泡剂DU-035；

2.制备方法

2.1实施例1的制备方法包括以下步骤：

按照配方量将去离子水加入反应釜中，再加入海藻酸钠并待其完全溶解后，把溶液加热至60℃，在搅拌下先后依次加入十二烷基硫酸钠、 3-烯丙氧基-2-羟丙烷磺酸钠、月桂酰谷氨酸钠，充分搅拌使其完全溶解并混合均匀形成表面活性剂溶液，降温至20℃后，加入香料以及食用色素混合均匀，静置2.5小时，至消泡后即可封装，即得所述发泡液。

2.2实施例2的制备方法包括以下步骤：

按照配方量将去离子水加入反应釜中，再加入海藻酸钠并待其完全溶解后，把溶液加热至60℃，在搅拌下先后依次加入十二烷基硫酸钠、 3-烯丙氧基-2-羟丙烷磺酸钠、月桂酰谷氨酸钠，充分搅拌使其完全溶解，再加入椰子油脂肪酸二乙醇酰胺，均匀溶解形成表面活性剂溶液，降温至20℃后，再加入香料以及食用色素混合均匀，静置2.5小时，至消泡后即可封装，即得所述发泡液。

2.3实施例3的制备方法包括以下步骤：

按照配方量将去离子水加入反应釜中，再加入海藻酸钠并待其完全溶解后，把溶液加热至60℃，在搅拌下先后依次加入十二烷基硫酸钠、 3-烯丙氧基-2-羟丙烷磺酸钠、月桂酰谷氨酸钠，充分搅拌使其完全溶解，形成表面活性剂溶液，降温至20℃后，再加入消泡剂、香料以及食用色素混合均匀，静置2小时，至消泡后即可封装，即得所述发泡液。

2.4实施例4的制备方法包括以下步骤：

按照配方量将去离子水加入反应釜中，再加入海藻酸钠并待其完全溶解后，把溶液加热至70℃，先后依次加入十二烷基硫酸钠、3-烯丙氧基-2-羟丙烷磺酸钠、月桂酰谷氨酸钠，充分搅拌使其完全溶解形成表面活性剂溶液，降温至15℃后，再加入杀菌防腐剂、香料以及食用色素混合均匀，静置2.5小时，至消泡后即可封装，即得所述发泡液。

2.5实施例5的制备方法包括以下步骤：

按照配方量将去离子水加入反应釜中，再加入海藻酸钠并待其完全溶解后，把溶液加热至60℃，先后依次加入十二烷基硫酸钠、3-烯丙氧基-2-羟丙烷磺酸钠、月桂酰谷氨酸钠、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺，充分搅拌使其完全溶解形成表面活性剂溶液，降温至20℃后，再加入消泡剂、香料以及食用色素混合均匀，静置2小时，至消泡后即可封装，即得所述发泡液。

2.6实施例6的制备方法包括以下步骤：

将去离子水加入反应釜中，再加入海藻酸钠并待其完全溶解后，把溶液加热至60℃，在搅拌下先后依次加入十二烷基硫酸钠、3-烯丙氧基- 2-羟丙烷磺酸钠、月桂酰谷氨酸钠、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺，充分搅拌使其完全溶解形成表面活性剂溶液，降温至20℃后，再加入杀菌防腐剂、香料以及食用色素混合均匀，静置2小时，至消泡后即可封装，即得所述发泡液。

2.7实施例7的制备方法包括以下步骤：

将去离子水加入反应釜中，再加入海藻酸钠并待其完全溶解后，把溶液加热至60℃，在搅拌下先后依次加入十二烷基硫酸钠、3-烯丙氧基- 2-羟丙烷磺酸钠、月桂酰谷氨酸钠，充分搅拌使其完全溶解形成表面活性剂溶液，降温至20℃后，再加入消泡剂、杀菌防腐剂、香料以及食用色素混合均匀，静置2.5小时，至消泡后即可封装，即得所述发泡液。

2.8实施例8的制备方法包括以下步骤：

将去离子水加入反应釜中，再加入海藻酸钠并待其完全溶解后，把溶液加热至60℃，在搅拌下先后依次加入十二烷基硫酸钠、3-烯丙氧基- 2-羟丙烷磺酸钠、月桂酰谷氨酸钠、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺，充分搅拌使其完全溶解形成表面活性剂溶液，降温至20℃后，再加入消泡剂、杀菌防腐剂、香料以及食用色素混合均匀，静置2.5小时，至消泡后即可封装，即得所述发泡液。

2.9实施例9的制备方法包括以下步骤：

将去离子水加入反应釜中，再加入海藻酸钠并待其完全溶解后，把溶液加热至60℃，在搅拌下先后依次加入十二烷基苯磺酸钠、α-烯烃磺酸钠、月桂酰谷氨酸钠，充分搅拌使其完全溶解形成表面活性剂溶液，降温至20℃后，加入香料以及食用色素混合均匀，静置2.5小时，至消泡后即可封装，即得所述发泡液。

2.10实施例10的制备方法包括以下步骤：

将去离子水加入反应釜中，再加入海藻酸钠并待其完全溶解后，把溶液加热至60℃，在搅拌下先后依次加入十二烷基苯磺酸钠、α-烯烃磺酸钠、月桂酰谷氨酸钠、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺，充分搅拌使其完全溶解形成表面活性剂溶液，降温至20℃后，再加入香料以及食用色素混合均匀，静置2小时，至消泡后即可封装，即得所述发泡液。

2.11实施例11的制备方法包括以下步骤：

将去离子水加入反应釜中，再加入海藻酸钠并待其完全溶解后，把溶液加热至60℃，在搅拌下先后依次加入十二烷基苯磺酸钠、α-烯烃磺酸钠、月桂酰谷氨酸钠，充分搅拌使其完全溶解形成表面活性剂溶液，降温至20℃后，再加入消泡剂、香料以及食用色素混合均匀，静置2.5 小时，至消泡后即可封装，即得所述发泡液。

2.12实施例12的制备方法包括以下步骤：

将去离子水加入反应釜中，再加入海藻酸钠并待其完全溶解后，把溶液加热至60℃，在搅拌下先后依次加入十二烷基苯磺酸钠、α-烯烃磺酸钠、月桂酰谷氨酸钠，充分搅拌使其完全溶解形成表面活性剂溶液，降温至20℃后，再加入杀菌防腐剂、香料以及食用色素混合均匀，静置 2.5小时，至消泡后即可封装，即得所述发泡液。

2.13实施例13的制备方法包括以下步骤

将去离子水加入反应釜中，再加入海藻酸钠并待其完全溶解后，把溶液加热至60℃，在搅拌下先后依次加入十二烷基苯磺酸钠、α-烯烃磺酸钠、月桂酰谷氨酸钠、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺，充分搅拌使其完全溶解形成表面活性剂溶液，降温至20℃后，再加入消泡剂、香料以及食用色素混合均匀，静置2.5小时，至消泡后即可封装，即得所述发泡液。

2.14实施例14的制备方法包括以下步骤

将去离子水加入反应釜中，再加入海藻酸钠并待其完全溶解后，把溶液加热至60℃，在搅拌下先后依次加入十二烷基苯磺酸钠、α-烯烃磺酸钠、月桂酰谷氨酸钠、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺，充分搅拌使其完全溶解形成表面活性剂溶液，降温至20℃后，再加入杀菌防腐剂、香料以及食用色素混合均匀，静置2.5小时，至消泡后即可封装，即得所述发泡液。

2.15实施例15的制备方法包括以下步骤

将去离子水加入反应釜中，再加入海藻酸钠并待其完全溶解后，把溶液加热至60℃，在搅拌下先后依次加入十二烷基苯磺酸钠、α-烯烃磺酸钠、月桂酰谷氨酸钠，充分搅拌使其完全溶解形成表面活性剂溶液，降温至20℃后，再加入消泡剂、杀菌防腐剂、香料以及食用色素混合均匀，静置2小时，至消泡后即可封装，即得所述发泡液。

2.16实施例16的制备方法包括以下步骤：

将去离子水加入反应釜中，再加入海藻酸钠并待其完全溶解后，把溶液加热至50-70℃，在搅拌下先后依次加入十二烷基苯磺酸钠、α-烯烃磺酸钠、月桂酰谷氨酸钠、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺，充分搅拌使其完全溶解形成表面活性剂溶液，降温至20℃后，再加入消泡剂、杀菌防腐剂、香料以及食用色素混合均匀，静置2.5小时，至消泡后即可封装，即得所述发泡液。

二、发泡液泡沫性能筛选实验

首先，发明人对十二烷基醇醚硫酸钠、烷基苯酚聚氧乙烯醚磷酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷醇聚氧乙烯醚磷酸酯、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、月桂酰谷氨酸、月桂酰谷氨酸钠、支链乙醇乙氧基磷酸酯、乙氧基脂肪醇磷酸酯钠盐、壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵、Abex 2535、3-烯丙氧基-2-羟丙烷磺酸钠、乙氧基化三乙苯酚、α-烯烃磺酸钠、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺等多种表面活性剂进行单一组分发泡时间测定，发现同样质量浓度的情况下，以十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、3-烯丙氧基-2-羟丙烷磺酸钠、α-烯烃磺酸钠的发泡性能较好。

其次，为了进一步提高发泡效果，发明人选择将上述4中表面活性剂进行两两配对，继续进行实验，创造性地发现：十二烷基硫酸钠与3- 烯丙氧基-2-羟丙烷磺酸钠的组合或十二烷基苯磺酸钠与α-烯烃磺酸钠的组合发泡时间短，发泡效果好。实验选用了最常用的ASTM标准的 Ross-Miles倾注起泡试验法来进行泡沫性能的测定，重点考察的指标是：最大起泡高度(起泡性)，泡沫半衰期(稳泡性)。所有配方的测试均为发泡液稀释500倍(等同工作液浓度)后进行。具体实验结果见以下表2。

表2发泡液泡沫性能测定实验

三、实施例1～16性能测试

对实施例1～16选用ASTM标准的Ross-Miles倾注起泡试验法来进行泡沫性能的测定，重点考察的指标是：最大起泡高度(起泡性)，泡沫半衰期(稳泡性)。所有配方的测试均为发泡液稀释500倍(等同工作液浓度) 后进行，实验结果见表3。

表3

由此可见，当十二烷基硫酸钠和3-烯丙氧基-2-羟丙烷磺酸钠组合或十二烷基苯磺酸钠和α-烯烃磺酸钠具有协同作用，发泡速度快、泡沫丰富；对于不同的使用温度要求，可以选择不同表面活性剂组成的配方，制备发泡液，满足不同温度需求。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。