CN103469232B - 一种脱脂剂组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于热镀锌线脱脂剂组合物，用于轧钢表面处理。热镀锌线高效脱脂剂的化学成分按质量百分比计为：碱金属氢氧化物：20~35%，第二碱源：1~5%，无机脱脂助剂：1~10%，有机脱脂助剂：1-10%，表面活性剂：1~5%，消泡剂：0.5~5%，水：余量。本发明提供的脱脂剂组合物不含有硅酸盐，使热镀锌层有较好的粘附力，适于热镀锌线的脱脂；该脱脂剂中使用的GPES型消泡剂，在不含有硅酸盐的组分下，能更有效地改善脱脂效果，在使用过程中不产生泡沫；本配方具有组成简单、原料廉价易得、稳定性好、对金属材料无腐蚀性、脱脂效率高、对环境友好、适用于低温环境且能保障轧钢后序镀锌质量等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种脱脂剂组合物，尤其涉及一种在轧钢表面处理时用于热镀锌线脱脂剂。
背景技术
轧钢镀锌板具有较好的耐腐蚀性能，在汽车、机械、家电等行业得到越来越广泛的应用。由于热轧卷板表面存在有轧制后残留的油脂和铁粉等混合物，对其后涂镀层深加工十分有害, 必须先将其通过脱脂工序清除，否则无法保障镀锌质量。所以为了提高镀锌产品的产量和质量、降低锌锅中的铁含量和炉内氢气的消耗，对镀锌前的脱脂处理就显得尤为关键。目前的热镀锌线脱脂剂存在防腐蚀、防锈性能差、产生气泡等缺点，其生产成本也较高，不具备市场竞争力。
中国发明专利申请公开号CN 102978022A公开了一种无磷无泡低温型钢板表面清洁剂及其制备方法（由本申请人申请），本发明的技术方案优势在于：采用多种表面活性剂复配，使清洁剂能够吸附于冷轧钢板的表面，形成理想的乳化剂，降低油水界面的张力，增大接触面积，且同时实现消泡、渗透、清洗等多种功效。该清洗剂无磷无泡、降解性好、适合温度范围广，且具有制备工艺简单、清洗效率高，节约能源、减少污染等优点。但是也存在缺憾，这里所讲的缺憾是由于在配方中使用了硅酸钠，从而使脱脂剂中含有硅，在脱脂时板面残留的硅会影响镀层的附着力，所以应避免使用。中国发明专利申请公开号CN 101314855A公开了一种无磷脱脂剂，其成分中也含有大量的硅酸钠，容易在热轧卷板表面形成一层难于洗去的SiO2膜，使热轧卷板的清洗质量下降，所以无法保障镀锌质量。且由于所选择的原料要求苛刻，不易从市场得到，因此不适合镀锌企业使用。中国发明专利申请公开号CN 101519785A公开了一种金属表面脱脂剂及其使用方法，该脱脂剂配方中不含有硅酸盐，因而有利于轧钢镀锌板的脱脂，能保障镀锌质量。但是，该专利的配方成份中含有大剂量的发泡丰富的表面活性剂并且未添加消泡剂，脱脂过程产生过多的泡沫不容易处理，增加成本并且影响脱脂效果。
现有技术中所用的脱脂剂组合物一般使用温度在室温以上，当其使用温度较低，如在零下10℃时，脱脂剂组合物粘稠度增大，难以均匀有效地覆盖轧钢镀锌板表面对其进行脱脂。因此，地处严寒地区的生产企业为保证脱脂效果，在储存、使用脱脂剂等环节必须为其提高较高的环境温度，从而不必要地提高了生产成本。
在现有技术中在脱脂剂中还广泛使用含硅的组分，如硅酸钠，其水解产生的硅酸呈胶状悬浮在溶液中，对污垢有分散和稳定的作用，可以阻止污垢在表面上的再沉积。但是，使用硅酸钠有其较大的局限性。一方面，硅酸钠，尤其是原硅酸钠碱性较强，对人体皮肤有较强的刺激性；另一方面，使用硅酸钠最大的问题是其遇到强酸会生成游离硅酸，容易在被清洗表面黏附，成为不溶于水的膜，不易清除，会严重影响下一道工序的质量。
本发明针对热镀锌特点研制而成，该脱脂剂成分中不含硅，添加能改善脱脂效果的消泡剂，具有高效的洗脱率、对金属材料无腐蚀性、在使用过程中不产生泡沫，对环境友好且能保障轧钢后序镀锌质量、适应较低的使用温度等优点。
发明内容
本发明的目的是提供一种组成简单、配制方便、清洗效率高的热镀锌线脱脂剂。具体地说，本发明的脱脂剂组合物通过不含硅，避免了游离硅酸对操作人员皮肤的腐蚀，同时还有效防止游离硅酸黏附在被清洗表面成为不溶于水的膜；本发明的脱脂剂组合物能够适应较低的使用温度，在较低的温度下仍能保持足够的流动性，实现对被清洗表面的均匀覆盖。
本发明的脱脂剂组合物，所述脱脂剂的化学成分按以下质量百分比组成为：
碱金属氢氧化物：20~35%，
第二碱源：1~5%，
无机脱脂助剂：1~10%，
有机脱脂助剂：1-10%，
表面活性剂：1~5%，
消泡剂：0.5~5%，
水：余量。
其中，碱金属氢氧化物为氢氧化钠或氢氧化钾；第二碱源是氢氧化铵或2-氨基-2甲基-1-丙醇、2 –氨基-1-丁醇、三丙醇胺中的至少一种；无机脱脂助剂包括：碳酸钠、磷酸钠中的一种或两种；有机脱脂助剂是氧化胺和有机螯合剂；表面活性剂是非离子表面活性剂（I）与阴离子表面活性剂的复配，其中非离子表面活性剂具有以下通式：
其中，R1表示碳原子数为1-6的脂肪族烃基，Z0表示碳原子数为5-6的亚烷基，Z为碳原子数为11-14的亚烷基，m表示≥1的数，n为4-8的整数，阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和仲烷基磺酸钠的一种或两种；有机螯合剂包括葡糖酸钠、葡庚糖酸钠、N-羟基亚乙基二胺三乙酸 (HEDTA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、次氨基三乙酸(NTA)、二亚乙基三胺五乙酸(DTPA)、亚乙基二胺四丙酸、三亚乙基四胺六乙酸 (TTHA)和它们的相应的碱金属盐；消泡剂为GPES型消泡剂；水为余量。将碱金属氢氧化物、第二碱源、无机脱脂助剂、有机脱脂助剂、表面活性剂(非离子表面活性剂的用量计为e1，阴离子表面活性剂的用量计为e2)、消泡剂的用量分别计为a, b, c, d, e1, e2, f，除满足前述各自的质量百分比以外，还需满足以下关系：a-5b-c-d-e1-e2-5f≥0，e1/e2≥2.5-3。
本发明提供的热镀锌线脱脂剂的理化指标：
外观：无色至淡黄色液体；
密度：1.2~1.4 g/mL （25 ℃）；
游离碱度：16.5~17.5 %；
总碱度：17.0~18.0 %。
本发明提供的热镀锌线高效脱脂剂不含硅酸盐，完全避免了轧钢热镀锌前在脱脂时板面的残留硅影响，保障了热镀锌层的粘附力和优良的镀锌质量。
脱脂剂受到机械搅拌以后极易产生泡沫，特别是使用含有表面活性剂的脱脂剂时。适当的泡沫有一定的悬浮油污的作用，对脱脂有一定的帮助，但如果泡沫过多，就会在清洗槽和循环槽内大量积聚，不但污染环境，而且造成脱脂液流失，液面降低，喷射泵不能正常工作，影响喷射压力和流量。
本发明在这种不含硅酸盐的脱脂剂中加入GPES型消泡剂，是一种较新的聚醚类消泡剂，其中一链端用疏水基硬脂酸酯封头，形成两端都是疏水链，中间隔有亲水链的嵌段共聚物。这种结构的分子易于平卧状聚集在气液界面，突显其抑泡的优异性能，较好地控制泡沫的含量，因而表面活性强，消泡效率高，更有效地提高脱脂效率。
本发明通过使用上述碱金属氢氧化物和第二碱源代替传统的碱金属氢氧化物作为碱源，提供了稳定而又持续的皂化作用；使用无机脱脂助剂、有机脱脂助剂、表面活性剂和消泡剂，惊奇地发现，具有上述组分的脱脂剂组合物可以实现有效替代传统脱脂剂组合物中常用含硅组分的作用，实现对污垢的有效分散和稳定，并且本发明的组合物在零下20℃以下还能保持充分的流动性，能有效覆盖被清洗表面，不必再像现有技术中那样为保证脱脂剂组合物的良好工作状态，在寒冷工作环境中必须为其提供较高的工作温度而额外增加生产成本。
本发明提供的热镀锌线高效脱脂剂使用方法：按体积稀释5~10倍，用于热镀锌前的脱脂处理，脱脂液温度范围为40~75 ℃，浸泡或喷淋处理3~15 min。
本发明提供的热镀锌线高效脱脂剂参照国标JB/T4323.2-1999的试验方法进行脱脂率测试，浸洗温度在40~75 ℃时，脱脂率均达到98%以上。
本发明提供的热镀锌线高效脱脂剂参照国标JB/T4323.2-1999的试验方法进行消泡性能测试，结果符合国标JB/T4323.1-1999低泡型标准。
附图说明
图1为实际生产线中未进行脱脂处理钢片显微镜效果图
图2为本发明提供的脱脂剂进行脱脂后钢片显微镜效果图
图3为某进口脱脂剂脱脂后钢片显微镜效果图
具体实施方式
本发明实施例中采用的均为去离子水。
实施例1：
脱脂剂的化学成分按以下质量百分比组成：
氢氧化钠：24%，
氢氧化铵：1%
碳酸钠：2%，
磷酸钠：1%，
氧化胺：3%，
EDTA-2Na：1%，
通式（I）所述的表面活性剂：3%
十二烷基苯磺酸钠：1%
GPES型消泡剂：1.5%，
水：余量。
脱脂剂组合物在零下20℃依然保持充分的流动性，对待清洗表面具有良好的覆盖能力。
实施例2：
脱脂剂的化学成分按以下质量百分比组成：
氢氧化钠：28%，
氢氧化铵：2%
碳酸钠：1%，
磷酸钠：2%，
氧化胺：3%，
EDTA-2Na：1%，
通式（I）所述的表面活性剂：3%
十二烷基苯磺酸钠：1%
GPES型消泡剂：1.5%，
水：余量。
脱脂剂组合物在零下20℃依然保持充分的流动性，对待清洗表面具有良好的覆盖能力。
实施例3：
脱脂剂的化学成分按以下质量百分比组成：
氢氧化钠：30%，
氢氧化铵：1%
碳酸钠：2%，
磷酸钠：2%，
氧化胺：3%，
EDTA-2Na：1%，
通式（I）所述的表面活性剂：3%
十二烷基苯磺酸钠：1%
GPES型消泡剂：1.5%，
水：余量。
脱脂剂组合物在零下20℃依然保持充分的流动性，对待清洗表面具有良好的覆盖能力。
实施例4：
脱脂剂的化学成分按以下质量百分比组成：
氢氧化钠：32%，
氢氧化铵：1%
碳酸钠：2%，
磷酸钠：1%，
氧化胺：2%，
EDTA-2Na：2%，
通式（I）所述的表面活性剂：4%
十二烷基苯磺酸钠：1%
GPES型消泡剂：1.5%，
水：余量。
脱脂剂组合物在零下20℃依然保持充分的流动性，对待清洗表面具有良好的覆盖能力。
实施例5：
脱脂剂的化学成分按以下质量百分比组成：
氢氧化钠：35%，
氢氧化铵：1%
碳酸钠：2%，
磷酸钠：1%，
氧化胺：3%，
EDTA-2Na：1%，
通式（I）所述的表面活性剂：3%
十二烷基苯磺酸钠：1%
GPES型消泡剂：1.5%，
水：余量。
脱脂剂组合物在零下20℃依然保持充分的流动性，对待清洗表面具有良好的覆盖能力。
比较例1：
脱脂剂的化学成分按以下质量百分比组成：
氢氧化钠：20%，
氢氧化铵：5%
碳酸钠：2%，
磷酸钠：1%，
EDTA-2Na：1%，
AEO-7（脂肪醇聚氧乙烯醚）：3%
十二烷基苯磺酸钠：1%
GPES型消泡剂：1.5%，
水：余量。
脱脂剂组合物在0℃以下就不能保持充分的流动性，无法实现对待清洗表面良好的覆盖。
比较例2：
脱脂剂的化学成分按以下质量百分比组成：
氢氧化钠：25%，
氢氧化铵：4%
碳酸钠：5%，
磷酸钠：4%，
氧化胺：3%，
EDTA-2Na：1%，
通式（I）所述的表面活性剂：3%
十二烷基苯磺酸钠：2%
GPES型消泡剂：1.5%，
水：余量。
脱脂剂组合物在0℃以下就不能保持充分的流动性，无法实现对待清洗表面良好的覆盖。
将实施例1、2、3、4、5和比较例1、2参照国标JB/T4323.2-1999分别进行脱脂率测试，结果如下：
| 脱脂率/% | |
| 实施例1 | 99.6 |
| 实施例2 | 98.5 |
| 实施例3 | 98.4 |
| 实施例4 | 99.2 |
| 实施例5 | 99.0 |
| 比较例1 | 95.8 |
| 比较例2 | 96.4 |
由上表结果可以看出，本发明提供的热镀锌线高效脱脂剂与含硅脱脂剂相比较，不仅脱脂后板面无残留硅，保障了后序镀层的附着力，而且具有更优的脱脂效果。同时本发明的脱脂剂组合物在较低温度下仍能保持良好的流动性，适合在低温环境下实现对待清洗表面进行有效脱脂。而比较例1由于未使用本发明的有机脱脂助剂和表面活性剂，比较例2虽然采用本发明的有机脱脂助剂和表面活性剂，但其含量偏离了本发明的限定，二者的使用温度都难以实现在低温环境下仍保持良好的流动性，从而无法实现对待清洗表面的有效脱脂。
将实施例1、2、3、4、5参照国标JB/T4323.2-1999分别进行脱脂率和消泡性能测试，结果如下：
以上结果参照国标JB/T4323.1-1999，本发明提供的热镀锌线高效脱脂剂符合高效低泡型。
Claims (6)
1.一种脱脂剂组合物，其特征在于，所述脱脂剂的化学成分按以下质量百分比组成为：
碱金属氢氧化物：20～35％，
第二碱源：1～5％，
无机脱脂助剂：1～10％，
有机脱脂助剂：1-10％，
表面活性剂：1～5％，
消泡剂：0.5～5％，
水：余量，其中
所述第二碱源是氢氧化铵或2-氨基-2甲基-1-丙醇、2–氨基-1-丁醇、三丙醇胺中的至少一种；
所述无机脱脂助剂包括：碳酸钠、磷酸钠中的一种或两种，和
所述表面活性剂是非离子表面活性剂与阴离子表面活性剂的复配，其中非离子表面活性剂具有以下通式：
其中，R1表示碳原子数为1-6的脂肪族烃基，Z0表示碳原子数为5-6的亚烷基，Z为碳原子数为11-14的亚烷基，m表示≥1的整数，n为4-8的整数，阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和仲烷基磺酸钠的一种或两种。
2.如权利要求1所述的脱脂剂组合物，碱金属氢氧化物为氢氧化钠或氢氧化钾。
3.如权利要求1所述的脱脂剂组合物，所述有机脱脂助剂是氧化胺和有机螯合剂。
4.如权利要求3所述的脱脂剂组合物，所述有机螯合剂包括葡糖酸钠、葡庚糖酸钠、N-羟基亚乙基二胺三乙酸(HEDTA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、次氨基三乙酸(NTA)、二亚乙基三胺五乙酸(DTPA)、亚乙基二胺四丙酸、三亚乙基四胺六乙酸(TTHA)和它们的相应的碱金属盐。
5.如权利要求1所述的脱脂剂组合物，所述消泡剂为GPES型消泡剂。
6.如权利要求1所述的脱脂剂组合物，将碱金属氢氧化物、第二碱源、无机脱脂助剂、有机脱脂助剂、非离子表面活性剂，阴离子表面活性剂、消泡剂的用量分别计为a,b,c,d,e1,e2,f，除满足前述各自的质量百分比以外，还需满足以下关系：a-5b-c-d-e1-e2-5f≥0，e1/e2≥2.5-3。
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