CN100572518C - 高渗透性金属清洗剂及制备 - Google Patents

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CN100572518C CNB2005100942403A CN200510094240A CN100572518C CN 100572518 C CN100572518 C CN 100572518C CN B2005100942403 A CNB2005100942403 A CN B2005100942403A CN 200510094240 A CN200510094240 A CN 200510094240A CN 100572518 C CN100572518 C CN 100572518C
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Abstract

本发明是关于对金属清洗剂的改进,其特征是原料基本由油酸3-8wt%,癸二酸5-10wt%,一乙醇胺和/或二乙醇胺和/或三乙醇胺10-20wt%,40%含量的十二烷基苯磺酸钠5-10wt%,氟碳表面活性剂0.8-2wt%,其他阴离子或非离子型表面活性剂2-6wt%,水,反应得到透明稠状浓缩物。不仅具有低的表面张力和高的渗透力,5%浓度表面张力≤2.8Pa,而且有极强的清洗、除油效果和防锈性能,完全可以替代汽、煤油用于要求较高金属零部件和发动机整机清洗、除油。并具有较强抗乳化性能,使用基本不乳化,使用寿命长,并且具有极强消泡性能(≤1ml/10min),大大低于行业标准(≤5ml/10min),尤其可用于高压清洗,可提高清洗效果,清洗效果优于行业标准,可以达到99%。因其极强的渗透性和优良的除油性,使用添加量少,清洗成本低,仅是汽、煤油的70%。

Description

高渗透性金属清洗剂及制备
技术领域
本发明是关于对金属清洗剂的改进,尤其涉及一种用于精密零部件清 洗和有色金属零部件去油清洗用高渗透性清洗剂及制备方法。 背景技术
精密金属零部件例如发动机的气缸套、活塞环、轴承等,在装配和涂 装前均需要对其迸行去油清洗,以获得高的清洁度。现有技术为获得清洗 高清洁度,通常采用表面张力较低、渗透性好的煤油、汽油作清洗介质。 然而用汽、煤油作清洗介质, 一方面会造成燃油浪费,给石油资源紧张局
面造成更大压力;此外,使用燃油作清洗剂,因其易燃安全性较差,生产 中存在着严重的火灾隐患;再就是,使用燃油作清洗剂,清洗成本较高。
为此,人们开发出各种人工合成清洗剂,这类清洗剂基本上都是采用 阴离子或非离子表面活性剂加上各种功能添加剂构成,如中国专利 91109760.0公开的水基金属清洗液,组成为:4-5%的十二烷基磺酸钠、4-5% 的O P — 1 0 、 0.04-0.05%的五氯酚钠、0.02-0.03%的苯甲酸钠、0.02-0.03% 的亚硝酸钠、4-6%的三乙醇胺、3-4%的聚乙二醇、7-8.5%的乙醇、0.8-1% 的磷酸、水配制而成。中国专利01115063.7公开的金属清洗剂,由1〜5% 的OP—IO、 1〜5%的6501、 1.5〜5X的JFC, 1〜5%的聚醚2020, 5〜10 %的亚硝酸钠,5〜10%的三乙醇胺,余量为水组成。中国专利01115064.5 公开的金属清洗剂,由0.5〜2%的平平加、1〜10%的6501、 1〜5%的油酸 三乙醇胺、1〜10%的亚硝酸钠、1〜10%的三乙醇胺,余量为水组成。中 国专利03131355.8公开的不可燃三元液体清洗剂,由10%_80%含氟碳氢化 合物第一溶剂,10%-60%二氯乙烯第二溶剂,10%-40%含氯氟碳氢化合物 第三溶剂组成,其解决的仅是降低清洗剂的可燃性。.然而它们的主要不足 是:表面张力偏高,渗透性能较差,清洗效果不够理想,如中国专利 0H15063.7和01115064.5清洗率仅为90%,难以达到汽、煤油清洗高清洁 度要求;其次在清洗过程中与油污会产生乳化,縮短了使用寿命,降低清 洗效果,造成清洗剂更换频繁,增加清洗成本;再就是,此类清洗剂消泡 性能相对较差, 一般难以用于高质量高压喷射清洗。因而在精密零部件清 洗及有色金属零部件去油清洗中不被采用。因此到目前为止精密零部件清洗仍然主要使用汽、煤油作清洗剂。
申请人中国专利02138332. 4公开的低表面张力金属切削液,虽然具有
低的表面张力,但由于不含有清洗成份,不能起到有效清洗、去油作用,
只能用于金属的切削冷却。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足,提供一种表面张力低、渗 透性好,清洗力强,清洗清洁度高,又不易乳化,能够取代汽、煤油清洗的 高渗透性金属清洗剂。
本发明的另 一 目的在于提供一种上述清洗剂的制备方法。 本发明高渗透性金属清洗剂,包括表面活性剂和功能添加剂,经大量筛
选组配,其基本组成为:油酸3-8wt%,癸二酸5-10 wt%, 一乙醇胺和/或二 乙醇胺和/或三乙醇胺(以下简称醇胺)10-20 wt %, 40%含量的十二烷基苯磺 酸钠5-10wt%,氟碳表面活性剂0. 8-2 wt%,其他阴离子或非离子型表面活 性剂2-6 wt%,水,反应得到透明稠状浓縮物。
此外,本发明中还可以根据需要外加入0.5-2wt。/。杀菌剂,以延长使用 寿命;加入0.5-2机%消泡剂,以提高在高压喷射清洗中的消泡能力。
本发明中:
油酸与醇胺反应产物,不仅具有较好的清洗性能,而且还兼有防锈功
能;
癸二酸与醇胺反应产物,是一种性能优异的防锈剂,可以使清洗后金 属零部件具有优良的防锈性能;
十二垸基苯磺酸钠,为一种清洗、除油成份;可以采用市购,也可以 采用磺酸与氢氧化钠合成制得,这属于公知技术。
其他阴离子或非离子型表面活性剂,不仅具有本身除油功能,而且与 氟碳表面活性剂复配使用,表现出较好的叠加效果,能显著降低表面张力, 提高渗透性能,除油功能优于单一使用。它可以采用现有各种非离子型或 阴离子型表面活性剂,无特别限定,例如洗净剂6501,平平加,JFC渗透 剂,苯磺酸钠等。
氟碳表面活性剂(fluorocarbon surfactant),是指疏水基由氟碳烷基 链替代了碳氢烷基链的一类表面活性剂。试验发现,加入本发明清洗剂中 可显著降低整个组分的表面张力,提高渗透性能,可使复配清洗剂具有优异 的渗透能力和清洗性能,并且还能极大地提高消泡性能,不仅可以减少消泡剂用量,而且还能用于高压清洗。试验表明:本发明中加入量只要大于 0.8wt%,所得复配清洗剂就能基本接近汽、煤油的使用性能,加入量多则 清洗剂表面张力就低,加入量与降低表面张力呈显著正相关,因此理论上 本发明加入上限量无特别限定,但随着用量增加,会造成清洗剂成本较大 幅度增加。从满足精密零件清洗要求,及兼顾成本两因素,本发明氟碳表 面活性剂加入量以0.8-2%较为合适,但此范围并非精确极值,在本发明构 思下适当扩展其范围量,可以获得与本发明基本相当效果,同样属于本发 明保护范围。经比较试验各种氟碳系列表面活性剂在本发明中均可以使用, 均能较好降低组合物的表面张力,提高渗透性,但其中尤以阴离子氟碳表 面活性剂与其他表面活性剂具有更好的相溶性,因而被首先选择。
杀菌剂,主要是杀除或防止循环使用中兹生细菌,縮短清洗剂使用寿
命,它可以是清洗剂中常用杀菌剂,例如季胺盐杀菌剂1227, BK(德国是 诚公司产),无特别限定。经筛选比较,本发明较好采用苯甲酸钠,不仅具 有杀菌作用,而且还具有气相防锈功能。
消泡剂,主要作用是增加清洗剂在高压喷射清洗中的消泡能力,它可 以是清洗剂中常用消泡剂,例如硅油系列消泡剂。
本发明高渗透性金属清洗剂的制备,包括使氟碳表面活性剂在有机醇 助溶剂中溶解和合成反应,其特征是合成反应先使油酸、癸二酸、 一乙醇 胺和/或二乙醇胺和/或三乙醇胺在80-100'C反应至粘稠透明液体,并使反应 物溶于水,然后再加入其他组份反应至透明稠状浓縮物。
本发明中有机醇助溶剂,主要作用是提高氟碳表面活性剂在水基中的 溶解能力,使其充分发挥作用。考滤到助溶剂的加入较好应不增加组合物 的表面张力,以有利减少氟碳表面活性剂的用量。本发明经试验比较,较 好采用异丙醇或聚乙二醇,其用量较适宜为氟碳表面活性剂的l-2倍,例如 0.8-4 wt%,如果助溶剂使用量过低,会造成氟碳表面活性剂溶解不完全, 使用量过多',没有实际意义,仅会增加成本。为加速其溶解速度,溶解时 较好采取加热在低于溶剂气化温度下进行,如使用异丙醇作助溶剂,加热 温度宜低于6(TC,避免异丙醇气化挥发。
本发明加温在80-100。C合成反应,主要是使不溶于水的油酸、醇胺达 到完全化学反应。此温度范围仅是合适值,并非极值,如果反应温度过低, 则反应进行十分缓慢,不利于工业化生产,并且此温度已能满足反应进行, 过高没有实际意义,同时也不利于安全操作。本发明金属清洗剂,由于各组分间产生了较好协同作用和叠加效果, 使得清洗剂不仅具有低的表面张力和高的渗透力,5%浓度表面张力《
2.8Pa,而且有极强的清洗、除油效果和防锈性能,对比试用效果与汽、煤 油清洗效果相仿,完全可以替代汽、煤油用于要求较高的金属另部件和发 动机整机的清洗、除油,从而节约了大量的汽、煤油能源。由于为水基溶 液,及所选物料对环境及人友好,基本无不良影响,对人体皮肤无刺激, 使用安全可靠,工作环境干净无油雾。其次,本发明复配具有较强的抗乳 化性能,使用基本不乳化,因而使用寿命长,并且具有极强的消泡性能 (gml/10min),大大低于行业标准(^5ml/10min),尤其可用于高压清洗, 可提高清洗效果,清洗效果优于行业标准,可以达到99%。再就是,癸二 酸、醇胺反应物防锈效果大大优于其他防锈剂,此为本发明创新点之一。 本发明清洗剂因其极强的渗透性和优良的除油性,使用添加量少,清洗成 本低,仅是汽、煤油的70%。本发明高渗透金属清洗剂与其它清洗介质性 能对比表一、表二。<table>table see original document page 6</column></row> <table>注:上表为发动机总装前清洗试验数据 <table>table see original document page 6</column></row> <table>注:上表为在缸套清洗试验中数据
以下结合几个具体实施方式,进一步说明本发明,但实施例不是对本 发明的具体限定。 具体实施方式
实施例1:制备1000g含1%氟碳表面活性剂的高渗透性金属清洗剂。
10g全氟辛酸(FF61)与10g异丙醇、12g水,加热小于60'C,使全氟辛酸迅速溶解,制成全氟辛酸溶液。取油酸40g、癸二酸60g、三乙醇胺150g, 加入1000ml烧杯中加热至80-100°C,反应至呈粘稠透明液体(取样全溶于 水)止,再加入十二烷基苯磺酸钠60g, OP非离子表面活性剂30g,甲基硅 油消泡剂10g,苯甲酸钠杀菌剂10g,全氟辛酸溶液,加水至lOOOml,搅拌 反应ih左右,得透明稠状浓縮物。取其浓缩物加水稀释成5。/。(wt)浓度,测 得表面张力为2.8Pa,清洗能力298.5%,防锈试验铸铁5天无锈迹。
实施例2:制备1000g含2%氟碳表面活性剂的高渗透性金属清洗剂。 20g含氟表面活性剂FF63 (全氟烷氧基苯磺酸钠为主体)、30g聚乙二醇、40g 水加温搅拌制成溶液。取油酸60g,癸二酸80g, 一乙醇胺80g,三乙醇胺 100g,加入1000ml烧杯中加热至80-10(TC,反应约半小时(符合上述条件), 加入十二烷基苯磺酸钠50g, 6501洗净剂20g,苯甲酸钠、甲基硅油各15g, 前述氟碳活性剂溶液,加水至1000ml,搅拌反应lh左右,至透明稠状浓縮 物。加水稀释成5n/。(wt)的稀释液,测得表面张力为2.7Pa,清洗能力99%, 防锈试验铸铁5天无锈迹。
实施例3:制备1000g含0.8°/。氟碳表面活性剂的高渗透性金属清洗剂。 8gFF61与20g聚乙二醇,40g水制成溶液。将80g油酸、50g癸二酸和130g 二乙醇胺加入1000ml烧杯中,加热80-10(TC反应至符合实施例l要求,加 入十二烷基苯磺酸钠80g, OP表面活性剂50g,甲基硅油20g,苯甲酸钠 10g,全氟辛酸溶液,加水至1000ml,搅拌,反应lh左右,得透明稠状浓 縮物。加水稀释成5。/。(wt)浓度,测得表面张力为2.75Pa,清洗能力^98.0%, 防锈试验铸铁5天无锈迹。
上述实施例中,氟碳表面活性剂溶解加水,主要是为满足稀释量的需 要,而非必需。
此外,本发明还可以采用其他氟碳表面活性剂,其阴离子或非离子型 表面活性剂、杀菌剂、消泡剂,同样可制得本发明清洗剂浓縮物。

Claims (9)

1、高渗透性金属清洗剂,其特征是原料基本由油酸3-8wt%,癸二酸5-10wt%,一乙醇胺和/或二乙醇胺和/或三乙醇胺10-20wt%,40%含量的十二烷基苯磺酸钠5-10wt%,氟碳表面活性剂0.8-2wt%,其他阴离子或非离子型表面活性剂2-6wt%,水组成,反应得到透明稠状浓缩物。
2、 根据权利要求l所述高渗透性金属清洗剂,其特征在于原料中还加有 0.5-2wt。/。杀菌剂。
3、 根据权利要求2所述高渗透性金属清洗剂,其特征在于所说杀菌剂为 苯甲酸钠。'
4、 根据权利要求1或2所述高渗透性金属清洗剂,其特征在于原料中还 加有0.5-2wt。/。消泡剂。
5、 根据权利要求1所述高渗透性金属清洗剂,其特征在于所说氟碳表面 活性剂为阴离子型。
6、 一种如权利要求l-5任一所述高渗透性金属清洗剂制备方法,包括使氟碳表面活性剂在有机醇助溶剂中溶解和合成反应,其特征是合成反应先使 油酸、癸二酸、 一乙醇胺和/或二乙醇胺和/或三乙醇胺在80-10(TC反应至粘稠透明液体,并使反应物溶于水,然后再加入其他组份反应至透明稠状浓縮物。
7、 根据权利要求6所述高渗透性金属清洗剂制备方法,其特征在于所说 有机醇助溶剂为异丙醇或聚乙二醇。
8、 根据权利要求6或7所述高渗透性金属清洗剂制备方法,其特征在于 所说有机醇助溶剂为氟碳表面活性剂的1-2倍。
9、 根据权利要求8所述高渗透性金属清洗剂制备方法,其特征在于氟碳 表面活性剂溶解在低于助溶剂气化温度下进行。
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