CN101928950A - 一种用于涂装生产线的金属清洗剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于涂装生产线的金属清洗剂及其制备方法，该金属清洗剂由下述各组分组成，以重量百分数计各组分的用量如下：三乙醇胺10～14，新癸酸2～4，十二烷基多苷6～12，异构十一醇聚氧乙烯醚10～15，环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段聚醚10～15，蓖麻油二乙醇酰胺基非离子表面活性剂20～25，苯丙三氮唑0.1～0.2，余量为水。所述金属清洗剂外观为浅黄色透明液体，其用水兑稀成浓度为5％时，pH值为8.2～8.8。特别适用于涂装生产线的金属制件涂装前的清洗。符合环保要求，清洗性能优异，使用寿命长，低泡，与防锈油防锈漆相容性好，对橡胶塑料件影响小，性价比高，可以替代进口同类清洗剂产品。

Description

一种用于涂装生产线的金属清洗剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于涂装生产线的金属清洗剂及其制备方法，特别适合涂装生产线的金属制件涂装前的清洗。

背景技术

近来随着国民经济的快速发展，越来越多的金属制件产品开始采用在流水线上进行涂装生产。在流水线上进行金属部件涂装时，为了保证涂装质量，需要将金属部件进行清洗后才能进行涂装。用于涂装生产线的金属清洗剂不仅要求有很好的清洗性能，而且要求不腐蚀黑色金属、有色金属并具有一定的防锈性，特别是要与后续涂装工序使用的防锈油或防锈漆具有相容性，对人和环境无伤害等。但是，目前国内清洗剂产品功能相对单一，在使用过程中普遍存在腐蚀金属、橡胶溶胀严重、泡沫多、影响涂装质量等各类问题。尤其是清洗剂对后续涂装质量的影响很大，其原因有两点：一方面，现有大多数低泡金属清洗剂含有的无机盐和有机硅消泡剂，清洗后有少量会残留在金属表面，烘干后析出无机盐或产生硅斑，它们会影响后续涂装质量，另一方面，大多数清洗剂具有很好的乳化性，油污在脱离金属表面后，被乳化在清洗剂的工作液中，这就导致了清洗剂工作液中的油污含量越来越高，而高含量油污的清洗剂工作液在清洗过程中，不仅会造成二次污染，还会严重影响后续涂装的防锈油或防锈漆的附着性，涂装质量就不能得到保证。所以，现有清洗剂的使用周期有限。目前国内金属清洗剂产品在涂装线上使用时，效果均不是太理想，没有专门用于涂装生产线的金属清洗剂。在国外产品中，虽有德国汉高公司的金属清洗剂能较好的满足涂装生产线的要求，但因其昂贵的价格而大大降低了性价比。

发明内容

为了解决金属清洗剂在涂装生产线使用中存在的缺欠，本发明的第一个目的是提供一种可以满足涂装生产线对金属清洗剂的要求，对人体及环境的伤害低，价格低于进口同类产品而质量相当的用于涂装生产线的金属清洗剂。

实现本发明第一个目的的技术方案是：一种用于涂装生产线的金属清洗剂，它由下述组分组成，以重量百分数计，各组分的用量如下：

三乙醇胺10～14，新癸酸2～4，十二烷基多苷6～12，异构十一醇聚氧乙烯醚10～15，环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段聚醚10～15，蓖麻油二乙醇酰胺基非离子表面活性剂20～25，苯丙三氮唑0.1～0.2，余量为水。

所述用于涂装生产线的金属清洗剂，其外观为浅黄色透明液体，其用水兑稀成浓度为5wt％时，pH值为8.2～8.8。

所述用于涂装生产线的金属清洗剂，其所述蓖麻油二乙醇酰胺基非离子表面活性剂是按下述方法制备的：在蓖麻油80～90克中，加入顺丁烯二酸酐20～25克和催化剂磷酸1.2～1.5克，一起加热到150～180℃并在此温度保温至少5小时后，停止加热，减压至真空度0.1个大气压，抽真空30分钟，然后加入二乙醇胺250～300克，再加热到160～190℃并在此温度保温至少4小时，自然冷却到室温，加入水300～350克搅拌至透明即可。

本发明的第二个目的是提供简单的制备用于涂装生产线的金属清洗剂的方法。

实现本发明第二个目的的技术方案是：一种制备上述用于涂装生产线的金属清洗剂的方法，其具体制备步骤是：

①制备蓖麻油二乙醇酰胺基非离子表面活性剂

在蓖麻油80～90克中，加入顺丁烯二酸酐20～25克和催化剂磷酸1.2～1.5克，一起加热到150～180℃并在此温度保温至少5小时后，停止加热，减压至真空度0.1个大气压，抽真空30分钟，然后加入二乙醇胺250～300克，再加热到160～190℃并在此温度保温至少4小时，自然冷却到室温，加入水300～350克搅拌至透明即可，保存备用；

②按下述配方准备各组分

以重量百分数计，各组分的用量分别为：

三乙醇胺10～14，新癸酸2～4，十二烷基多苷6～12，异构十一醇聚氧乙烯醚10～15，环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段聚醚10～15，步骤①制备的蓖麻油二乙醇酰胺基非离子表面活性剂20～25，苯丙三氮唑0.1～0.2，余量为水，备用；

③用步骤②准备的各组分，在反应釜内，先加入三乙醇胺，加热到至少80℃，搅拌下加入新癸酸，温度控制在80℃～85℃，反应至少1小时，停止加热，冷却至40℃以下后，在搅拌下依次加入水、蓖麻油二乙醇酰胺基非离子表面活性剂、十二烷基多苷、苯丙三氮唑，搅拌溶解完全后，加入环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段聚醚、异构十一醇聚氧乙烯醚，再搅拌至物料完全溶解透明，冷却至室温，包装，即得到用于涂装生产线的金属清洗剂。

本发明的技术效果是：本发明技术方案的金属清洗剂由于选择了适宜的各个组分并且确定了各个组分之间的配比，不仅确保各个组分能充分发挥自身的优点，而且各个组分还具有协同作用，所以，本发明的金属清洗剂具有下述优点：

①优异的清洗性

借助十二烷基多苷、异构十一醇聚氧乙烯醚、蓖麻油二乙醇酰胺基非离子表面活性剂这三种表面活性剂的组合，利用这几种表面活性剂具有的润湿、渗透、乳化、分散、增溶等性质使得金属清洗剂获得了优异的清洗性和适当的乳化油污能力。其中蓖麻油二乙醇酰胺基非离子表面活性剂与十二烷基多苷均具有非常好的渗透能力，再与适当比例的异构十一醇聚氧乙烯醚混合后，进一步增强了金属清洗剂的湿润、分散的能力，在同等的清洗条件下，其清洗率可以与国外产品相当并略微有所提高(见实施例4的相应检测试验结果)。在清洗的过程中，本发明的金属清洗剂通过强大的渗透能力，直接渗透到金属表面，从而大大降低了油污在金属表面的附着力，然后再通过机械作用(压力喷射)把油污从金属表面剥落，分散到清洗工作液中完成清洗，同时，自制的蓖麻油二乙醇酰胺基非离子表面活性剂比普遍使用的油酸醇胺酰胺类阴离子表面活性剂具备更好的抗硬水性和渗透性，又不容易乳化杂油。因此，本发明的金属清洗剂既具有优异的渗透性，使油污会很容易分散到工作液中，油污在工作液中又不易被乳化，在使用过程中大部分油污会慢慢的浮于工作液表面，然后通过撇油装置使油污进入撇油槽。这样有效的减小了油污的二次污染，不仅延长了工作液的使用寿命，同时也保证了后道涂装工艺的涂装质量；

②具有低泡性

通过各个低泡表面活性剂和抑泡剂的有效组合，使得在使用过程中能有效的抑制泡沫产生并且长期有效。引入的环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段聚醚不仅具有非常好的抑泡性和较好的消泡性并且对清洗能力有辅助作用，其残留对后续加工无影响，配入的异构十一醇聚氧乙烯醚本身具有很好的渗透性和清洗性，不仅泡沫很低，而且大大提高了环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段聚醚在原液中的溶解度，起到了增溶剂作用，既实现了低泡(见实施例4的相应检测试验结果)，又避免使用有机硅作为消泡剂易产生硅斑残留，影响后序涂装质量的问题；

③不腐蚀有色金属且对橡胶的溶胀影响非常小

因为涂装生产线处理的工件多为组合件，经常会涉及到多种不同金属工件的组合，甚至有时候还会涉及到塑料件、橡胶件。用三乙醇胺、新癸酸、蓖麻油二乙醇酰胺基非离子表面活性剂、十二烷基多苷、苯丙三氮唑组合后，对金属铝和金属铜起到防腐作用，其中自制的蓖麻油二乙醇酰胺基非离子表面活性剂本身对有色金属铝及铝合金有较好的防腐蚀作用，适量十二烷基多苷与蓖麻油二乙醇酰胺基非离子表面活性剂混合在一起使用时，又提高了蓖麻油二乙醇酰胺基非离子表面活性剂对有色金属铝及铝合金的防腐蚀性能。在本发明金属清洗剂的配方体系中，新癸酸较常用的癸二酸具有更好的防锈性，对有色金属有一定保护，并且其残留对后续涂装工艺影响更小，添加的苯丙三氮唑提高了对铜及铜合金的防腐蚀作用。实际应用还发现本发明金属清洗剂对橡胶和塑料件的变形影响很小(见实施例4的相应检测试验结果)。

④符合环保要求

不含硫、磷、氯、亚硝酸盐、杀菌剂，所用蓖麻油二乙醇酰胺基非离子表面活性剂、十二烷基多苷均属于生物可降解的绿色环保的表面活性剂，一方面减少了对人体的伤害，另一方面大大减轻了处理废液的环保压力。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的具体说明，但不局限于此。

实施例所用原料除了蓖麻油二乙醇酰胺基非离子表面活性剂为自制，十二烷基多苷为汉高公司产品，环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段聚醚为巴斯夫公司的产品Pluronic RPE 1740，其余均为清洗剂行业通用产品，可以通过商业途径购得。

实施例1～3制备用于涂装生产线的金属清洗剂1#～3#

本发明用于涂装生产线的金属清洗剂，以重量百分数计各组分的用量如下：三乙醇胺10～14，新癸酸2～4，十二烷基多苷6～12，异构十一醇聚氧乙烯醚10～15，环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段聚醚10～15，蓖麻油二乙醇酰胺基非离子表面活性剂20～25，苯丙三氮唑0.1～0.2，余量为水。

具体制备步骤是：

①制备蓖麻油二乙醇酰胺基非离子表面活性剂

在蓖麻油85克中，加入顺丁烯二酸酐22克和催化剂磷酸1.2.克，一起加热到175℃并在此温度保温5小时后，停止加热，减压至真空度0.1个大气压，抽真空30分钟，然后加入二乙醇胺250克，再加热到180℃并在此温度保温4小时，自然冷却到室温，加入水300克搅拌至透明即可，保留备用；

②按表1配方准备各组分，备用；

表1

注：新癸酸(2，5-二甲基-2-乙基己酸)分子式为：C₁₀H₂₀O₂；

十二烷基多苷的分子式为：C₁₂H₂₅O(C₆H₁₀O₅)_nH，式中n＝1.5～1.7；

异构十一醇聚氧乙烯醚的分子式为：RO(CH₂CH₂O)₇H，式中R代表异构十一烷基；

三乙醇胺分子式为：N(CH₂CH₂OH)₃；

苯丙三氮唑分子式为：C₆H₅N₃；

③用步骤②准备的各组分，在反应釜内，先加入三乙醇胺，加热到80℃，搅拌下加入新癸酸，温度控制在80℃～85℃，反应1小时，停止加热，冷却至40℃以下后，在搅拌下依次加入水、蓖麻油二乙醇酰胺基非离子表面活性剂、十二烷基多苷、苯丙三氮唑，搅拌溶解完全后，加入环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段聚醚、异构十一醇聚氧乙烯醚，再搅拌至物料完全溶解透明，冷却至室温，包装，即分别得到用于涂装生产线的金属清洗剂1#～3#。

实施例4金属清洗剂性能检测

①金属清洗剂与防锈油或防锈漆相容性试验

试验方法

取实施例1制得的金属清洗剂1#，用水兑稀配得浓度为3wt％的清洗剂工作液试样400克，将其置于500毫升烧杯中，取10号标准试验钢片6片，按国标打磨处理后在工作液试样里浸没10秒钟取出后，热风吹干并冷却至室温后，涂防锈油或防锈漆(机械行业中广泛使用的F-201薄层防锈油或丙烯酸类防锈漆)，然后按国家标准，分别做盐雾试验和湿热试验。

试验结果

涂防锈油的试验钢片测试结果为：盐雾试验48小时合格，湿热试验30天合格；涂防锈漆的试验钢片测试结果为：盐雾96小时合格。由此测试结果可以看出，涂防锈油或防锈漆前并未清洗试验钢片表面残留的少量本发明的金属清洗剂，但是防锈油或防锈漆的防锈能力仍达到规定的盐雾试验和湿热试验的指标，说明本发明的金属清洗剂与防锈油或防锈漆具有相容性。

②铜、铝的腐蚀试验

试验方法

用实施例1制得的金属清洗剂1#，用水兑稀配得浓度为3wt％的清洗剂工作液试样400克，各取200克试样置于两个300毫升烧杯中，取T3铜片和LY12铝片标准试片，按国标打磨处理后，分别浸没在烧杯中的工作液试样内，烧杯用表面皿盖好后放入烘箱，55℃保温8小时后取出，目测评定金属试片是否有腐蚀或变色。

试验结果：

铜片和铝片均未腐蚀和变色，证明本发明的金属清洗剂对铜和铝的腐蚀试验合格。

③金属清洗剂橡胶溶胀试验

试验方法

将实施例1制得的金属清洗剂1#，用水兑稀配制浓度为5wt％的清洗剂工作液试样，取最常见的耐油橡胶密封材料作为试验试片，将其浸没在工作液试样中，放置在70℃的烘箱中168小时后，按照GB/T 1690-92硫化橡胶耐液体试验方法计算体积变化率；

试验结果

金属清洗剂1#的溶胀率为3.58％，而国内常规清洗剂产品的橡胶溶胀试验的试验数据表明，橡胶体积的变化一般在5％～12％范围，平均溶胀率为8.62％，表明本发明金属清洗剂应用于橡胶和塑料件清洗的场合，对橡胶和塑料件的变形影响更小。

④金属清洗剂清洗能力比较

试验方法

1)试片的油污处理：

取圆形钢片(直径3.5cm)，按国家标准打磨处理后称量试片，其重量为M0，然后浸渍人工油污，55℃恒温箱烘8小时，取出后室温放置16小时后再称量试片，其重量为M1，待用；

2)配制清洗剂工作液A、B和C

A工作液：采用国内现有名牌同类清洗剂，用水兑稀配制成浓度为5wt％的清洗剂工作液置于300ml烧杯中，加热到60℃，待用；

B工作液：采用本发明金属清洗剂1#(实施例1制)，用水兑稀配制成浓度为5wt％的清洗剂工作液置于300ml烧杯中，加热到30℃，待用；

C工作液：采用国外同类清洗剂(汉高公司产品)，用水兑稀配制成浓度为5wt％的清洗剂工作液置于300ml烧杯中，加热到30℃，待用；

3)试验步骤：

把1)中待用的试片，常温下在分别浸渍于A、B和C三种工作液中，浸渍2分钟后，来回震荡清洗，频率为每秒来回一次，共震荡100次，取出试片，放置在100℃恒温箱干燥1小时，取出置于干燥瓶中冷却至室温后称量试片，其重量为M2，按下述公式计算清洗率：

清洗率％＝((M1-M2)/(M1-M0))％

试验结果：

A、B、C三种清洗剂的清洗率分别为90.32％，98.35％，97.62％，由清洗率可以看出，B产品(本发明的金属清洗剂1#)与A产品(国内名牌同类清洗剂)比较，B产品在30℃清洗的效果明显优于A产品在60℃清洗的效果，而B产品与C产品(国外同类清洗剂)的清洗率相当并略微有所提高。

⑤消泡性

试验方法

分别取④中所用的A、B和C三种清洗剂，用水兑稀配制成浓度为5wt％的清洗剂工作液，各取100置于烧杯中，加入1wt％的人工油污，搅拌加热到65℃后，各取70ml分别置于100ml具塞量筒中，塞好后，上下震荡，震荡频率为1次/秒，振幅为50厘米，震荡30次，静置30秒后观察泡沫的毫升数。

试验结果

泡沫的毫升数：A为2ml，B和C均为0ml。由此可见B产品(本发明的金属清洗剂1#)的消泡性明显优于A产品(国内现有名牌同类清洗剂)，与C产品(国外同类清洗剂)消泡性相当。

用实施例2和3制得的本发明金属清洗剂2#和3#均作了上述各项测试，其结果基本相同，故不一一赘述。

试验证明本发明的金属清洗剂可以达到如下质量标准：

本发明的金属清洗剂特别适用于涂装生产线金属制件涂装前的清洗，对工作液残留和低泡有苛刻要求的场合如：精密金属电子产品以及金属高压喷洗(喷射压力12～18公斤力)也可使用；所适用的金属包括：黑色金属、铝及铝合金、铜及铜合金；既可用机械高压喷洗，也可用浸洗、常压喷洗、刷洗、超声波洗。金属清洗液的使用温度为20～70℃，60℃效果最佳；使用浓度：钢铁和有色金属为10～20克/升，铸铁为15～30克/升，水质硬度每增加一个“德国硬度”，使用浓度需增加1.0克/升。

本发明的金属清洗剂在工厂的涂装生产线经过一年多的实际应用，使用效果优异，清洗性好，对涂装的质量没有影响并达到环保要求，证明本发明的金属清洗剂可以替代进口同类清洗剂产品，性价比高，为客户每年可节省约三十多万元，经济效益显著。

Claims (4)

1.一种用于涂装生产线的金属清洗剂，其特征在于，它由下述组分组成，以重量百分数计，各组分的用量如下：

三乙醇胺10～14，新癸酸2～4，十二烷基多苷6～12，异构十一醇聚氧乙烯醚10～15，环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段聚醚10～15，蓖麻油二乙醇酰胺基非离子表面活性剂20～25，苯丙三氮唑0.1～0.2，余量为水。

2.根据权利要求1所述的用于涂装生产线的金属清洗剂，其特征在于，所述金属清洗剂的外观为浅黄色透明液体，其用水兑稀成浓度为5wt％时，pH值为8.2～8.8。

3.根据权利要求1所述的用于涂装生产线的金属清洗剂，其特征在于，所述蓖麻油二乙醇酰胺基非离子表面活性剂是按下述方法制备的：在蓖麻油80～90克中，加入顺丁烯二酸酐20～25克和催化剂磷酸1.2～1.5克，一起加热到150～180℃并在此温度保温至少5小时后，停止加热，减压至真空度0.1个大气压，抽真空30分钟，然后加入二乙醇胺250～300克，再加热到160～190℃并在此温度保温至少4小时，自然冷却到室温，加入水300～350克搅拌至透明即可。

4.一种制备权利要求1用于涂装生产线的金属清洗剂的方法，其特征在于，具体制备步骤是：

①制备蓖麻油二乙醇酰胺基非离子表面活性剂

在蓖麻油80～90克中，加入顺丁烯二酸酐20～25克和催化剂磷酸1.2～1.5克，一起加热到150～180℃并在此温度保温至少5小时后，停止加热，减压至真空度0.1个大气压，抽真空30分钟，然后加入二乙醇胺250～300克，再加热到160～190℃并在此温度保温至少4小时，自然冷却到室温，加入水300～350克搅拌至透明即可，保存备用；

②按下述配方准备各组分

以重量百分数计，各组分的用量分别为：

三乙醇胺10～14，新癸酸2～4，十二烷基多苷6～12，异构十一醇聚氧乙烯醚10～15，环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段聚醚10～15，步骤①制备的蓖麻油二乙醇酰胺基非离子表面活性剂20～25，苯丙三氮唑0.1～0.2，余量为水，备用；

③用步骤②准备的各组分，在反应釜内，先加入三乙醇胺，加热到至少80℃，搅拌下加入新癸酸，温度控制在80℃～85℃，反应至少1小时，停止加热，冷却至40℃以下后，在搅拌下依次加入水、蓖麻油二乙醇酰胺基非离子表面活性剂、十二烷基多苷、苯丙三氮唑，搅拌溶解完全后，加入环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段聚醚、异构十一醇聚氧乙烯醚，再搅拌至物料完全溶解透明，冷却至室温，包装，即得到用于涂装生产线的金属清洗剂。