CN102399642A

CN102399642A - 中性清洗剂及其制备方法

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Publication number: CN102399642A
Application number: CN2011102894950A
Authority: CN
Inventors: 熊勇; 张小蓉; 韩世忠
Original assignee: HK WENTWORTH (BEIJING) TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Intertek Suzhou New Materials Co ltd
Priority date: 2011-09-27
Filing date: 2011-09-27
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2031-09-27
Also published as: CN102399642B

Abstract

本发明提供一种中性水基清洗剂及其制备方法。该中性水基清洗剂，按质量百分比计算，包括脂肪醇烷氧基表面活性剂0.5-1.5％，优选1％；脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂1-5％，优选3％；聚醚型表面活性剂1-5％，优选3％；直链烷基苯磺酸钠0.5-1％，优选0.7％。本发明通过将非离子表面活性剂与阴离子表面活性剂复配，降低了清洗剂表面张力，并且保持清洗剂pH为中性。本发明的中性水基清洗剂配合超声波清洗、高压喷淋、刷洗等物理清洗手段，对极性和非极性污染物都有良好的清洗效果，在狭小缝隙清洗方面取得了意料不到的有益效果。

Description

中性清洗剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种清洗剂及其制备方法，尤其是涉及一种低泡型中性清洗剂及其制备方法，适用于液晶显示器(LCD)、有机发光显示器(OLED)和光学透镜等敏感器件生产过程中的清洗。

背景技术

目前，市场上有两类清洗剂，溶剂型清洗剂和水基清洗剂。一般市场上常用的溶剂型清洗剂通常含有快速挥发的有机溶剂，虽然有很强的清洗能力，但是具有消耗臭氧，影响环境，危害人体健康，价格高，毒性高，易燃易爆，操作不安全等缺点。而一般常用的水基清洗剂表面张力大对狭小缝隙润湿性差，一些盲孔和狭小细缝中的残留物难以清洗，这些残留物如不能有效去除，可能对后续工序或应用造成影响。

对于LCD和LED生产过程，如果存在上述残留物不能有效去除的问题，将会影响产品外观，影响液晶显示效果，影响产品成品率、使用性能以及使用寿命。而且在高温高湿情况下，上述缺点还会导致电极短路和断路。

另外，由于LCD和LED结构向高精度化方向发展，电极材料、成膜技术不断进步，导电膜厚度不断降低，集成电路变得越来越致密和纤细，一般显碱性或酸性的清洗剂会和电极电路发生化学反应会造成一定程度的腐蚀。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有水基清洗剂表面张力比较大，对狭小缝隙润湿性差的缺点，提供一种中性水基清洗剂及其制备方法，配合超声波清洗和高压喷淋清洗，可以去除灰尘、油脂和树脂残迹，该清洗剂润湿性、渗透性强，对狭小缝隙有良好的清洗效果。

本发明所要解决的另一技术问题是：克服现有清洗剂为碱性或酸性，清洗时会产生化学反应，而对电极电路造成腐蚀的缺点，提供一种中性水基清洗剂及其制备方法，该清洗剂PH值为中性，能够为液晶显示器(LCD)、有机发光显示器(OLED)、光学镜片等敏感表面提供极佳的无损害清洗。

为了解决上述技术问题，本发明主要选用渗透能力强的表面活性剂，包括脂肪醇烷氧基表面活性剂、脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂、聚醚型表面活性剂、LAS，降低了水基清洗剂的表面张力，使其在狭小缝隙清洗方面取得了预料不到的技术效果。另外，本发明清洗剂主要采用非离子表面活性剂，因此所得清洗剂PH值为中性，能够为光学器件敏感表面提供无损害清洗。

具体来说，本发明提供了如下的技术方案：

本发明采用的第一技术方案是，一种中性水基清洗剂，按中性水基清洗剂总质量百分比计算，包括：脂肪醇烷氧基表面活性剂0.5-1.5％，优选1％；脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂1-5％，优选3％；聚醚型表面活性剂1-5％，优选3％；直链烷基苯磺酸钠(LAS)0.5-1％，优选0.7％；选择性含有的添加剂0.01-1％，优选0.26-0.74％；有机溶剂5-13％，优选9％；和去离子水余量。

脂肪醇烷氧基表面活性剂是一种非离子表面活性剂。脂肪醇烷氧基表面活性剂作为低泡表面活性剂，具有良好的去污、渗透和分散性能，还能对清洗剂中污垢产生的泡沫具有抑制作用，使清洗剂具有很好的水洗性能，进而获得漂洗后器件表面干净、无斑的清洗效果。

本发明所用脂肪醇烷氧基表面活性剂是脂肪醇乙氧基化物或脂肪醇丙氧基化物，结构式如下式所示，

R(OCH₂CH₂)_nOH或R(OCH(CH₃)CH₂)_nOH。

其中，R是C₁₂-C₁₈直链或支链的烷基、直链或支链的烯基；n是平均值，为4-12。该脂肪醇烷氧基表面活性剂浊点是至少18℃，优选20-40℃。

本发明更优选的脂肪醇烷氧基表面活性剂是脂肪醇乙氧基化物，其中R是C₁₄-C₁₆直链烷基，n是8-10，优选R是C₁₅直链烷基，n是9。该脂肪醇乙氧基化物浊点为31-35℃。

本发明所用脂肪醇乙氧基化物可以是市购的，例如，BASF生严的Plurafac LF400，浊点为33℃。

脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂是一种非离子表面活性剂。脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂是高级脂肪醇与环氧乙烷的加成物，对矿物油和动物油脂具有极好的乳化、分散性能，且具有一定润湿性，生物降解性能好。

本发明所用脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂的结构式如下式所示，

RO(CH₂CH₂O)_nH

其中，R是C₁₀-C₁₆直链或支链的烷基、直链或支链的烯基；n是平均值，为4-12。该脂肪醇烷氧基表面活性剂浊点是50-70℃。

优选的脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂是由饱和异十三醇和环氧乙烷反应制得的异十三醇聚氧乙烯醚，分子式为iso-C₁₃H₂₇O(CH₂CH₂O)₈H。上述异十三醇聚氧乙烯醚其浊点(1％水中)是60℃，分子量是600。

本发明所用异十三醇聚氧乙烯醚可以是市购的，例如，BASF生产的Lutensol TO8。

聚醚型表面活性剂是一种非离子表面活性剂，具有良好的润湿性和高效去污能力。

本发明所用聚醚型表面活性剂(为EO-PO-EO嵌段共聚物)，其结构式如下式所示，

其中x，y，z是平均值，y∶(x+z)＝5～6。该聚醚表面活性剂浊点是至少18℃，优选20-30℃，分子量为1,000-3,000，优选1,800-2,500。

优选的聚醚型表面活性剂，其y等于32，x等于3，z等于3。该聚醚型表面活性剂分子量是2,100，浊点(1％水中)是25℃。

该聚醚型表面活性剂可以是市购的，例如，巴斯夫生产的Pluronic PE6120。

直链烷基苯磺酸钠是洗涤清洁领域常用的阴离子表面活性剂，对颗粒污垢，蛋白污垢和油性污垢也都有显著的去污效果。

本发明所用直链烷基苯磺酸钠如下式所示，

R-C₆H₄-SO₃H，其中，R为C₁₂-C₁₈直链烷基。

优选的直链烷基苯磺酸钠的例子是十二烷基苯磺酸钠。

将上述四种表面活性剂进行复配，既考虑到有机溶剂在水中的溶解度，又考虑到各表面活性剂复配的协同性、整个体系的相容性和化学稳定性，以及清洗能力和安全环保性。因此，得到的清洗剂表面张力降低。

本发明根据需要可以添加常规用于水基清洗剂的添加剂，且要求加入的添加剂不会引起最终产品pH的变化，例如螯合剂、防锈缓蚀剂、消泡剂、润滑剂或香料。

前述的中性水基清洗剂，按中性水基清洗剂总质量百分比计算，所述添加剂是螯合剂0.01-0.04％，优选0.02％；防锈缓蚀剂0.05-0.1％，优选0.07％；和消泡剂0.2-0.6％，优选0.4％。

前述的中性水基清洗剂，所述螯合剂是乙二胺乙酸盐，优选乙二胺四乙酸四钠；所述防锈缓蚀剂包括硅酸钠和5-甲基苯骈三氮唑。其中，5-甲基苯骈三氮唑简称TTA，与硅酸钠比例为5∶1。

本发明加入了乙二胺乙酸盐类金属离子螯合剂，借助与污垢中的金属离子发生配合反应，使污垢转化为易溶于清洗剂的螯合物，可以有效去除锈垢和无机盐垢。

本发明通过加入有机和无机复配的防锈缓蚀剂，具有一定的增效作用，使采用本发明清洗剂清洗后的器件表面洁净光亮，并且器件表面无腐蚀、无损伤现象。

本发明所用消泡剂是常规清洗剂所用消泡剂，优选聚醚类消泡剂。所述聚醚类消泡剂其主要成分为EO-PO共聚物，结构式为HO(C₃H₆O)_x(C₂H₄O)_yH，其中x，y是平均值。例如，陶氏化学生产的TERGITOLL-61，x为26，y为10。

本发明所用有机溶剂是常规与水具有较好共溶性的有机溶剂，例如叔丁醇、乙二醇丁醚、异丙醇或丙二醇。

前述的中性水基清洗剂，按中性水基清洗剂总质量百分比计算，所述有机溶剂是乙二醇丁醚3-7％和异丙醇2-6％，优选乙二醇丁醚5％和异丙醇4％。

本发明采用乙二醇丁醚(2-Butoxy ethanol)和异丙醇作为有机溶剂，与水具有较好的共溶性，能加速对有机污染物的清洗，提高水洗能力，避免清洗过程残留化学品。

本发明还进一步包括余量的去离子水，通常分两步骤加入。

本发明采用的第二技术方案是，一种制备中性水基清洗剂的方法，该方法包括：步骤一，将脂肪醇烷氧基表面活性剂0.5-1.5％(优选1％)，脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂1-5％(优选3％)，聚醚型表面活性剂1-5％(优选3％)，直链烷基苯磺酸钠0.5-1％(优选0.7％)，以及有机溶剂加入搅拌器中，优选再加入消泡剂0.2-0.6％(优选0.4％)；所述有机溶剂是乙二醇丁醚3-7％和异丙醇2-6％，优选乙二醇丁醚5％和异丙醇4％；步骤二，在搅拌器中加入一半当量的去离子水，然后将所得混合物搅拌20-40分钟；以及步骤三，在搅拌器中加入剩余量去离子水，优选的加入螯合剂0.01-0.04％(优选0.02％)，以及防锈缓蚀剂0.05-0.1％(优选0.07％)，然后将所得混合物继续搅拌2-3小时至混合均匀。

本发明配合超声波清洗、高压喷淋、刷洗等物理清洗手段，对极性和非极性污染物都有良好的清洗效果。采用上述的本发明的技术方案，至少可以得到如下的有益效果：

(1)本发明清洗剂选用渗透能力强的表面活性剂、水溶性溶剂，降低了表面张力，克服了一般水洗清洗剂表面张力比较大，对狭小缝隙润湿性差的缺点。

(2)本发明清洗剂主要选用非离子表面活性剂，其PH值为中性，并且加入复配的防锈缓蚀剂，为LCD、OLED、光学镜片等敏感表面提供极佳的无损害清洗。

(3)本发明清洗剂采用15天可完全生物降解的环保原材料，臭氧消耗潜能值(ODP)为零，化学需氧量(COD)和生物化学需氧量(BOD)排放达到国家标准，具有低毒、不燃烧、可以被降解、不破坏环境的特点。

(4)本发明清洗剂对透明氧化铟锡(ITO)薄膜，玻璃，胶框，封口胶无腐蚀，溶胀等副作用。

(5)本发明清洗剂成本低且连续使用周期长。

具体实施方式

本发明的中性水基清洗剂，通过将非离子表面活性剂，脂肪醇烷氧基表面活性剂、脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂和聚醚型表面活性剂，与阴离子表面活性剂直链烷基苯磺酸钠(LAS)复配，降低了清洗剂表面张力，并且保持pH为中性。本发明的中性水基清洗剂配合超声波清洗、高压喷淋、刷洗等物理清洗手段，对极性和非极性污染物都有良好的清洗效果，在狭小缝隙清洗方面取得了意料不到的有益效果，并且能够用于敏感器件表面的清洗。

具体来说，本发明的中性水基清洗剂有如下几种方案：

一种中性水基清洗剂，按中性水基清洗剂总质量百分比计算，包括：脂肪醇烷氧基表面活性剂0.5-1.5％，优选1％；脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂1-5％，优选3％；聚醚型表面活性剂1-5％，优选3％；直链烷基苯磺酸钠(LAS)0.5-1％，优选0.7％；选择性含有的添加剂0.01-1％，优选0.26-0.74％；有机溶剂5-13％，优选9％；和去离子水余量。

一种中性水基清洗剂的制备方法，包括：步骤一，将脂肪醇烷氧基表面活性剂0.5-1.5％(优选1％)，脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂1-5％(优选3％)，聚醚型表面活性剂1-5％(优选3％)，直链烷基苯磺酸钠0.5-1％(优选0.7％)，以及有机溶剂加入搅拌器中，优选再加入消泡剂0.2-0.6％(优选0.4％)；所述有机溶剂是乙二醇丁醚3-7％和异丙醇2-6％，优选乙二醇丁醚5％和异丙醇4％；步骤二，在搅拌器中加入一半当量的去离子水，然后将所得混合物搅拌20-40分钟；以及步骤三，在搅拌器中加入剩余量去离子水，优选的加入螯合剂0.01-0.04％(优选0.02％)，以及防锈缓蚀剂0.05-0.1％(优选0.07％)，然后将所得混合物继续搅拌2-3小时至混合均匀。

下面通过实施例对本发明作进一步详细的说明，但本发明的保护范围不限于具体的实施例。

下面的实施例中所用的实验材料如下：

实施例1

分别称取脂肪醇烷氧基表面活性剂(巴斯夫Plurafac LF 400)5g，脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂(巴斯夫Lutensol TO8)10g，聚醚型表面活性剂(巴斯夫Pluronic PE 6120)10g，十二烷基苯磺酸钠5g，乙二醇丁醚30g，异丙醇20g，消泡剂(陶氏化学TERGITOL L-61)2g，然后将上述原料加入搅拌器中。在搅拌器中加入458.7g去离子水，然后将所得混合物在搅拌速度100转/分钟的条件下搅拌30分钟。在搅拌器中加入458.7g去离子水，0.1g乙二胺四乙酸四钠，0.5g防锈缓蚀剂(5-甲基苯骈三氮唑与硅酸钠比例为5∶1的混合物)，然后将所得混合物在搅拌速度100转/分钟的条件下继续搅拌2.5小时至混合均匀。得样品1#。

采用PHS-3C型精密PH计(上海今迈仪器仪表有限公司)，DDS-307型电导率仪(上海今迈仪器仪表有限公司)，玻璃悬浮密度计(上海医用仪表厂)，测得样品1#的pH为7.4，电导率为1.18μs，比重为1.01g/ml。

实施例2-3

实施例2-3采用与实施例1基本相同的工艺条件制备清洗剂，改变的物料参数见表1。

表1

采用与实施例1相同方法测得，样品2#的pH为7.8，电导率为1.23μs，比重为1.02g/ml；样品3#的pH为7.5，电导率为1.2μs，比重为1.02g/ml。

实施例4

样品3RoHS六种有害物质的CTI认证检测

检测依据

检测结果

测试项目	含量
		铅(Pb)	N.D.
镉(Cd)	N.D.
		汞(Hg)	N.D.
六价铬(Cr(VI))	N.D.
		多溴联苯(PBBs)	N.D.
多溴二苯醚(PBDEs)	N.D.

注释：-N.D.＝未检出(小于方法检测限)

-mg/kg＝ppm＝百万分之几

实施例5表面张力数据

采用DMP-2C数字式微压差测量仪(南京南大万和科技有限公司)对样品1#、2#、3#进行表面张力测试，得到制得的样品1#表面张力为29mN/m，样品2#表面张力为27mN/m，样品3#的表面张力为27mN/m。

实验6清洗试验

将样品1#、2#、3#分别放入不同的超声波清洗槽中。选用三块表面带有油污、灰尘的LCD面板，将上述面板分别放入超声波清洗槽中，在温度40℃条件下清洗5-10min，清洗后将三块面板分别采用高压水喷淋2min、去离子水冲洗2min，然后将面板用60℃暖风烘干。

采用目测和偏光镜对清洁程度进行检查。目测观察结果显示，分别采用样品1#-3#清洗的面板表面都很干净，无污迹残留。偏光镜检测结果显示，分别采用样品1#-3#清洗的面板，面板夹缝内无残留污迹。

由此可见，根据本发明中性水基清洗剂制成的样品1#、2#、3#，其表面张力降低到27mN/m或29mN/m，因此应用到LCD面板清洗时，能够使得清洗的面板表面很干净，无污迹残留，特别是使得狭小缝隙清洗效果良好。

Claims

1.一种中性水基清洗剂，按中性水基清洗剂总质量百分比计算，包括脂肪醇烷氧基表面活性剂0.5-1.5％，优选1％；脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂1-5％，优选3％；聚醚型表面活性剂1-5％，优选3％；直链烷基苯磺酸钠0.5-1％，优选0.7％；选择性含有的添加剂0.01-1％，优选0.26-0.74％；有机溶剂5-13％，优选9％；和去离子水余量。

2.根据权利要求1所述的中性水基清洗剂，其特征在于，所述脂肪醇烷氧基表面活性剂是脂肪醇乙氧基化物或脂肪醇丙氧基化物，结构式如下式所示，

R(OCH₂CH₂)_nOH或R(OCH(CH₃)CH₂)_nOH；

其中，R是C₁₂-C₁₈直链或支链的烷基、直链或支链的烯基；n是平均值，为4-12。

3.根据权利要求2所述的中性水基清洗剂，其特征在于，所述脂肪醇烷氧基表面活性剂是脂肪醇乙氧基化物，其中R是C₁₄-C₁₆直链烷基，n是8-10；优选R是C₁₅直链烷基，n是9。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的中性水基清洗剂，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂的结构式如下式所示，

R O(CH₂CH₂O)_nH

其中，R是C₁₀-C₁₆直链或支链的烷基、直链或支链的烯基；n是平均值，为4-12；优选的脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂是由饱和异十三醇和环氧乙烷反应制得的异十三醇聚氧乙烯醚，分子式为异-C₁₃H₂₇O(CH₂CH₂O)₈H。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的中性水基清洗剂，其特征在于，所述聚醚型表面活性剂的结构式如下式所示：

其中x，y，z是平均值，y∶(x+z)＝5～6；优选的聚醚型表面活性剂，其y等于32，x等于3，z等于3。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的中性水基清洗剂，其特征在于，所述直链烷基苯磺酸钠是十二烷基苯磺酸钠。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的中性水基清洗剂，其特征在于，按中性水基清洗剂总质量百分比计算，所述添加剂是螯合剂0.01-0.04％，优选0.02％；防锈缓蚀剂0.05-0.1％，优选0.07％；和消泡剂0.2-0.6％，优选0.4％。

8.根据权利要求7所述的中性水基清洗剂，其特征在于，所述螯合剂是乙二胺乙酸盐，优选乙二胺四乙酸四钠；所述防锈缓蚀剂包括硅酸钠和5-甲基苯骈三氮唑。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的中性水基清洗剂，其特征在于，按中性水基清洗剂总质量百分比计算，所述有机溶剂是乙二醇丁醚3-7％和异丙醇2-6％，优选乙二醇丁醚5％和异丙醇4％。

10.一种制备中性水基清洗剂的方法，该方法包括：

步骤一，将脂肪醇烷氧基表面活性剂0.5-1.5％(优选1％)，脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂1-5％(优选3％)，聚醚型表面活性剂1-5％(优选3％)，直链烷基苯磺酸钠0.5-1％(优选0.7％)，以及有机溶剂加入搅拌器中，优选再加入消泡剂0.2-0.6％(优选0.4％)；所述有机溶剂是乙二醇丁醚3-7％和异丙醇2-6％，优选乙二醇丁醚5％和异丙醇4％；

步骤二，在搅拌器中加入一半当量的去离子水，然后将所得混合物搅拌20-40分钟；

步骤三，在搅拌器中加入剩余量去离子水，优选的加入螯合剂0.01-0.04％(优选0.02％)，以及防锈缓蚀剂0.05-0.1％(优选0.07％)，然后将所得混合物继续搅拌2-3小时至混合均匀。