文章專區

現代人類壽命較以往長很多的主因之一是環境衛生有顯著改善。文明社會的人類很早就知道除去生活居所，衣物與身體的汙垢、灰塵，以維持清潔。拂拭、搓揉或拍擊可能清除部分汙垢和灰塵，但若欲徹底除盡，則需藉用清潔劑。本文將介紹洗滌衣物用的清潔劑。

中國的傳統清潔劑

最古老的清潔劑就是水。中國古代浣洗衣物人身常只用水，婦女在河邊溪旁找一較為平正的石塊，於其上以木棒捶打衣服織品，汙物隨水漂流而去，稱為「擣衣」。李白的一首《子夜吳歌》詩句：「長安一片月，萬戶擣衣聲。」就是描述洗衣的情景。洗濯器物則有用「灰」，即「草木灰」（主成分為碳酸鉀），或「蜃」（貝殼燒成的灰）或「石鹼」（濕的草木灰與麵粉凝結而成塊狀物）。約在魏晉時期，已有人發現將豆類磨成粉，再加入香料和豬的胰臟碎塊混合捏成丸狀，用為洗面、手和淨身之用，稱為「澡豆」。後來又有人發現加進草木灰，清潔的效果更好。北方的人用豬胰、豬的油脂以及鹼，搗後曬乾，用來洗東西，稱作「胰子」。另一方面，中國許多地方都有特產的皂莢樹（Gleditsia sinensis Lam）， 雌雄異株，雌樹所結之果一名皂角，去汙的能力很強，故也可用於洗滌，顆粒肥大的尤其好。約在南宋時就有人將去汙能力特別好的肥大皂角磨成粉，製成圓團狀，稱為「肥皂團」，這可能就是現代名辭「肥皂」的來源。皂角汁加入香料與豬胰或豬脂調配，即是「香皂」，又稱「香胰」。一直到清光緒年間中國仍然由自然界產生的皂莢、豬脂等製造清潔劑。

外國的傳統清潔劑

外國最初也是用水和草木灰為清潔劑，唯在美索不達米亞地區還有用明礬（alum）、漂白土（fuller’s earth）等的。公元二世紀左右，羅馬人則知收集人尿，俟腐臭後用以清洗油汙。又據考古學家發現的巴比倫泥板，知公元前約2300 年，已有由水、肉桂油（cassiaoil）與鹼製造肥皂的配方。公元前約1550 年埃及紙草文書（Eber’s papyrus）則有將動物脂肪或植物油與鹼共煮做成了肥皂的記載。羅馬帝國時期，與之後的波斯、阿拉伯人都知如何從鹼和油脂製造肥皂。公元79 年維蘇威火山爆發龐貝城遭毀，遺址中即有肥皂工廠，會做肥皂的老普林尼（Pliny, The elder）也因此喪生。

中世紀歐洲已普遍使用由天然鹼與油脂製造的肥皂。法國人路布蘭（Leblanc,1742~1806）於1789 發明從食鹽製作碳酸鈉，使19 世紀歐洲和美國的肥皂工業大為發達。不但銷入中國，英、美、德國還在中國設廠生產〔註一〕。

界面活性劑洗滌作用的原理

清潔劑可以洗滌衣物的原理大致有二：一是利用界面活性劑將油汙自衣物帶入洗液（如家用洗衣機的水）；另一是不用界面活性劑而直接以洗液為清潔劑將油汙除去（如一般「乾洗」用的液態有機物）。現先介紹前者。

含界面活性劑的清潔劑以界面活性劑為去汙的主要成分，其分子結構分「親洗液端」（或「親水端」）和「排洗液端」（或「排水端」）又稱「親油端」兩部分，其示意圖如圖一。

若洗液為水時，界面活性劑之排水端為長鏈烴基或環烴基，親水端則有：（A）負離子型，（B）正離子型，（C）非離子型，及（D）兩性離子型四種。
（A）例如脂肪酸鈉   CH₃(CH₂)₁₆COO^-Na⁺ （硬脂酸鈉）
　　　　　　　　　排水端　　　　親水端
          脂烷硫酸酯鈉   CH₃(CH₂)_nOSO₃^-Na⁺, n = 11-13
　　　　　　　　　親水端　　　　排水端
          對– 烷基苯磺酸鈉   CH₃(CH₂)₉CH(CH₃)-(C₆H₄)-SO₃^-Na⁺ （LAS 類）
　　　　　　　　　　　  排水端　　　　　　　　　　親水端
          一般用的肥皂（主成分脂肪酸鈉）和合成清潔劑多屬此類。

（B）例如脂烷胺四級銨鹽 CH₃(CH₂)_nCH₂N⁺(CH₃)₃Cl^-, n = 10-16
　　　　　　　　　　　　排水端　　　　　　親水端
          去汙能力較差但具除黴菌之能力，可用於洗滌嬰兒尿布和清潔家庭用物。

（C）例如脂烷醇之聚乙氧醚 CH₃(CH₂)_nO(CH₂CH₂O)_mH, n = 6-13, m = 7-13
　　　　　　　　　　　　　排水端　　　　　　　親水端
          因係中性液體，不傷皮膚，常用於「洗碗精」及洗碗機（dishwasher）。皂莢類之主成分皂苷（Saponin）為三萜類或甾烷類化合物與多個單糖形成的化合物（亦稱配糖體，例如圖二）〔註二〕。

圖二

（D）例如甜菜鹼（betaine）之烷基衍生物 CH₃(CH₂)_nCH₂N⁺H₂CH₂COO^-, n = 10-16
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　排水端　　　　　　　　親水端

此類界面活性劑也是中性，但在不同pH 值情況下能呈酸性或鹼性，故有其特殊之用途。界面活性劑難溶於洗液的部分（排洗液端或親油端）到達某一濃度時，會因分子間凡得瓦力產生微胞（micelle）。圖三為負離子型微胞之示意圖。

圖三

以油脂（三酸甘油酯）加鹼共煮所製之肥皂為例，其中硬脂酸鈉鹽或鉀鹽在水中發生水解反應，產生硬脂酸與氫氧化鈉：
C₁₇H₃₅COONa + H₂O → C₁₇H₃₅COOH + NaOH
硬脂酸也是一種界面活性劑，水的表面張力因硬脂酸等而降低，較易滲入衣物中，使衣物上的汙垢，因乃排水性（親油性），故易包在界面活性劑形成的微胞中而脫離。圖四為含界面活性劑的清潔劑除垢作用之示意圖。

圖四

……【更多內容請閱讀科學月刊第520期】