CN103642612B

CN103642612B - 一种飞机管道用清洗剂及制备方法

Info

Publication number: CN103642612B
Application number: CN201310658842.1A
Authority: CN
Inventors: 韦勇强; 刘雪奇; 谢麟; 李洪武; 罗淑文; 吴斌; 彭爱群; 韩一秀
Original assignee: CHENGDU NEWAVE AEROCHEMICAL Co Ltd
Current assignee: CHENGDU NEWAVE AEROCHEMICAL Co Ltd
Priority date: 2013-12-09
Filing date: 2013-12-09
Publication date: 2016-02-03
Anticipated expiration: 2033-12-09
Also published as: CN103642612A

Abstract

本发明涉及航空领域，具体来说是一种飞机管道用清洗剂及制备方法，包括有机酸、缓蚀剂、表面活性剂、助剂以及去离子水；有机酸为复配有机酸，所述复配有机酸包括氨基磺酸，以及具有低pH缓冲值的有机酸，所述复配有机酸占总清洗剂的质量百分比为8~20%；为了进一步提高清洗剂的pH缓冲容量，提高了具有缓冲功能的有机酸在复配有机酸中的比例，以保持清洗剂去垢的高效性，其与氨基磺酸的质量份数比例为（25~50）：（75~50）。配方中高效缓蚀剂的加入大大降低了酸对金属材料的腐蚀，保证了飞机材料的安全。

Description

一种飞机管道用清洗剂及制备方法

技术领域

本发明涉及航空领域，具体来说是一种飞机管道用清洗剂及制备方法。

背景技术

当人类排泄物分解产生的水不溶性有机物质和钙化合物会粘附到污水管道内壁后以及输水管道内壁在长期的输水过程中均会形成一层坚硬的沉淀物，时间久后沉淀物就会变成积垢。积垢的增加不仅影响管道中水的流动，而且使管道的内径逐渐变小，甚至会堵塞管道，造成不利影响。如飞机污水管道的堵塞会导致与管道相连的马桶不能正常使用，使飞机厕所产生异味，影响航班的正常性和乘客的舒适性。一般说来，飞机管道积垢的形成与飞机飞行距离、使用水的硬度以及清洗频率有关。

管道堵塞后的清洗是一个很麻烦的难题。采用物理方法从管道中清除粘附的积垢的方式既脏又困难，尤其是在狭小的空间里，管道的拆除和清洁是一种费时费力的作业。因此，大部分的管道积垢均采用化学方法清洗，即使用管道清洗剂进行清洗。

近年来，随着国民经济的迅速发展，化学清洗技术有了很大发展，针对特定的污垢和腐蚀产物，开发出了以氢氟酸、EDTA为主剂的酸性清洗剂，但是该清洗剂存在着一定的缺点和局限性：如氢氟酸作清洗剂给环境带来污染；EDTA作为清洗主剂，费用大，成本高。目前市面上销售的管道清洗剂主要采用盐酸、磷酸或盐酸与磷酸的混合酸为主剂，复配表面活性剂和助剂制成。尽管这类清洗剂去垢能力较强，但由于清洗剂中无机酸含量较高，对管道的腐蚀较大，同时在清洗的过程中容易挥发，对人体和周围环境带来潜在的危害和危险性。

国内用于清洗金属基材的发明专利有CN1101950A、CN1778881A、CN1558944A等。其中，专利CN1778881A公开了一种酸性清洗剂，该酸性清洗剂由磷酸、柠檬酸、表面活性剂、酮类和水组成，可用于不锈钢和其他有色金属、镀件和陶瓷的清洗，但不能用于铝表面的清洗。专利CN1101950A公开了一种包括氨基磺酸、柠檬酸、氟化钠、缓蚀剂，消泡剂和表面活性剂的酸性清洗剂，用于清洗铝、合金钢、铜及铜合金材质等金属设备，但该清洗剂在使用中会产生腐蚀性和挥发性较强的氢氟酸，安全性差，对基材、管道腐蚀性强，对人体也有较强的刺激性。专利CN1558944A公开了一种氨基磺酸-羟基羧酸系的金属制品清洁剂，具有防止待清洁金属制品的金属洗脱及氢脆能力。但在专利中，清洗剂只针对钛金属材料的清洗和腐蚀情况进行了说明，对其他金属材料的腐蚀性能并未提及；同时，由于未加入表面活性剂，该清洗剂在清洗积垢的过程中不容易渗透到管壁内部，造成清洗力下降。

申请号CN201210251535.7中描述了一种飞机厕所真空污水管路用配套型清洗剂。该清洗剂由I号和Ⅱ号清洗剂配套使用，采用氨基磺酸和硼酸作为酸洗成分，加入缓蚀剂和表面活性剂复配而成，能够有效去除真空和循环厕所系统的水垢和尿垢。但该清洗剂中含有食盐，在清洗过程中容易形成盐酸，对金属管道造成腐蚀，造成安全隐患。

美国USPAT3492238描述了一种包含柠檬酸、磷酸钠、羟乙基甘氨酸钠和水的清洗剂，其pH值在6~7之间，但该清洗剂对飞机污水管道积垢的去除效果不高。USPAT5672279描述了一种可去除表面不溶于水的金属盐的清洗剂，该清洗剂中含有盐酸、尿素和表面活性剂，尽管清洗剂使用了尿素来抑制盐酸的挥发，但没有加入缓蚀剂，不能用于清洗金属表面。USPAT5468303描述了一种锈垢、腐蚀物和污垢去除剂，该去除剂中含有羟基乙酸、EDTA四钠盐、柠檬酸和柠檬酸三钠，常温下其pH值在3.5~4.5之间，但其pH缓冲容量低，清洗效率偏低，且对金属材质的腐蚀较强。

另外，在清洗过程中，产品配方设计过程中需要考虑产品的渗透性和清洗效率的结合，适量表面活性剂的加入能够改善产品的渗透性，但大量表面活性剂容易在积垢处形成膜，阻碍酸与难溶积垢的接触，反而降低了清洗效率。因此，在产品配方中，表面活性剂的含量不宜过高。

综上所述，现有的用于飞机金属管道用清洗剂存在不能兼具各种金属材料管道、对管道具有的腐蚀性和刺激性以及由pH缓冲容量低带来的清洗效率低的问题。

发明内容

为了克服现有的飞机管道用清洗剂存在的不能兼具各种金属材料管道、对管道具有的腐蚀性和刺激性以及由于pH缓冲容量低带来的清洗效率低的问题，现在提出一种专门用于清除飞机管道中的积垢和水垢、对于管道系统的材质腐蚀性很小、pH缓冲容量高、清洗效率高、在清洗过程中不易挥发，对人体皮肤无刺激的飞机管道用清洗剂及制备方法。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种飞机管道用清洗剂，其特征在于：包括有机酸、缓蚀剂、表面活性剂、助剂以及去离子水；

所述有机酸为复配有机酸，所述复配有机酸包括氨基磺酸，以及具有低pH缓冲值的有机酸，所述有机酸为柠檬酸、羟基乙酸、酒石酸、苹果酸中至少的一种，同时为了进一步提高清洗剂的pH缓冲容量，提高了具有缓冲功能的有机酸在复配有机酸中的比例，氨基磺酸与低pH缓冲值的有机酸的质量份数比例为（75~50）：（25~50），所述复配有机酸占总清洗剂的质量百分比为8~20%；

所述的缓蚀剂包括有机磷酸、烷基胺，以及炔醇化合物、低分子量聚羧酸、咪唑啉季铵盐中的至少一种，所述的缓蚀剂占总清洗剂的质量百分比为0.2~2%；所述的烷基胺为伯胺类，其结构式R-NH₂（R为烷基）。有机磷酸称为A类，烷基胺称为B类，炔醇化合物、低分子量聚羧酸、咪唑啉季铵盐称为C类。

所述的表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基三甲基氯（溴）化铵、氧化胺、脂肪醇二乙醇酰胺中的一种，所述的表面活性剂占总清洗剂的质量百分比为0.1~2%；

所述的助剂为色素和香精，所述助剂的含量为200~300ppm；

余量为去离子水。

进一步的，所述复配有机酸为氨基磺酸与苹果酸或酒石酸的混合，所述氨基磺酸与苹果酸或酒石酸混合的质量份数比例为65：35，所述复配有机酸占总清洗剂的质量百分比为10~17%。

进一步的，所述复配有机酸为氨基磺酸、苹果酸和酒石酸，所述氨基磺酸与苹果酸和酒石酸的质量份数比例为55：20：25，所述复配有机酸占总清洗剂的质量百分比为10~17%；

进一步的，所述缓蚀剂为有机磷酸、烷基胺、炔醇化合物和咪唑啉季铵盐，所述有机磷酸、烷基胺、炔醇化合物和咪唑啉季铵盐的质量份数比例为80：10：5：5，所述的缓蚀剂占总清洗剂的质量百分比为0.5~1%。

进一步的，所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂，所述表面活性剂的质量百分比为0.1~1%。

所述一种飞机污水管道用清洗剂的制备方法为：在反应容器中，依次加入去离子水，复配有机酸，表面活性剂，缓蚀剂，搅拌转速为200~500rpm，搅拌10~30min后，再加入香精和色素，继续搅拌5~10min，使得各个组分分散均匀即可。

本发明的优点在于：

1、清洗剂配方中使用了氨基磺酸与水溶性好、具有pH缓冲功能的有机酸进行复配，同时为了进一步提高清洗剂的pH缓冲容量，提高了具有缓冲功能的有机酸在复配有机酸中的比例，在实践的过程中表现出很好的协同效果。清洗过程中产生的可溶性钙盐会提高清洗剂的pH值，但较低的pH缓冲值以及较高的pH缓冲容量能够保证清洗剂pH值的稳定性，从而保持清洗剂去垢的高效性。

2、本发明中当苹果酸和酒石酸作为复配有机酸与氨基磺酸进行复配后，不仅能够减少清洗剂对金属的洗脱，防止氢脆；同时，苹果酸和酒石酸能够与有机磷酸发挥协效作用，进一步降低清洗剂对金属腐蚀。

3、清洗剂配方中还配合使用了有机磷酸类和烷基胺类缓蚀剂。有机磷酸类缓蚀剂与金属形成的螯合物附在金属表面上，不仅可以抑制酸对金属材质的腐蚀，防止金属表面的粗化、孔蚀以及氢脆的发生，而且本身也可以作为清洗助剂，进一步提高清洗剂的清洗效率。烷基胺可在金属表面形成一层分子膜，进一步降低酸对金属的腐蚀。本发明清洗剂对不锈钢、碳钢和铝等金属材料以及橡胶和塑料材质的腐蚀非常小，不仅满足空客和波音维护手册要求，而且满足AMS1476标准。

4、本发明中将炔醇化合物、低分子量聚羧酸以及咪唑啉季铵盐中的至少一种与有机磷酸与烷基胺进行复配，炔醇化合物、低分子量聚羧酸、咪唑啉季铵盐缓蚀剂的加入能够发挥协效作用，使有机磷酸和烷基胺形成的保护膜更加致密，三者复配能够提高缓蚀剂的缓蚀效果。

5、清洗配方中的表面活性剂能够快速渗入到污垢内部，使积垢与管壁剥离；但过高的表面活性剂容易在积垢表面形成液膜，阻碍酸与积垢的接触，降低清洗效率，因此表面活性剂含量应在一定的范围。本发明清洗剂降低了表面活性剂的用量，既保持了清洗剂的渗透、润湿功能，又不阻碍酸与积垢的接触。

6、由于本发明在配方设计上的特点，与现有飞机管道用清洗剂的技术相比，其突出的优点在于将两种有机酸进行复配协同使用后，提高了清洗剂的去垢能力和pH缓冲能力，能够在快速去除管道中的积垢的同时维持体系的稳定性，在清洗过程中对管道不锈钢等金属材质以及管道接口处用的橡胶以及塑料材质影响很小，保护了管道的安全使用。该清洗剂在清洗过程中不易挥发，不污染环境，具有安全可靠和清洗效率高的特点，特别适用于飞机管道的浸泡清洗与循环清洗。

7、由于清洗对象为碱性污垢，现有的污水管道清洗剂一般包含酸、表面活性剂、缓蚀剂、助剂和水。对于飞机污水管道清洗剂来说，为了防止清洗剂在清洗过程的挥发，一般采用有机酸作为清洗剂的主洗剂。本发明的创新点在于采用了具有低pH缓冲值的有机酸与氨基磺酸进行复配，同时提高了清洗剂的pH缓冲容量，稳定清洗过程中的pH值，保持清洗效率；采用了高效缓蚀剂，使清洗剂对铝合金等易腐蚀金属材料的腐蚀大大降低；并且本发明清洗剂能够满足飞机清洗剂行业标准。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明优选的实施方案以及所产生的有益的技术效果进行说明。但是本发明并不局限于这些具体的实施方式和实施例的内容。

实施例1：

氨基磺酸8%

酒石酸8%

有机磷酸0.5%

烷基胺0.2%

低分子量聚羧酸0.4%

脂肪醇聚氧乙烯醚2%

香精和色素0.05%

去离子水余量

以上各成分的总重量为100%。

实施例2：

氨基磺酸10%

柠檬酸6%

有机磷酸0.7%

烷基胺0.3%

低分子量聚羧酸0.2%

硬脂酸二乙醇酰胺1%

香精和色素0.05%

去离子水余量

以上各成分的总重量为100%。

实施例3：

氨基磺酸9%

羟基乙酸7%

有机磷酸0.9%

烷基胺0.2%

咪唑啉季铵盐0.1%

椰子油酰胺丙基氧化胺0.5%

香精和色素0.05%

去离子水余量

以上各成分的总重量为100%。

实施例4

氨基磺酸9%

苹果酸7%

有机磷酸0.8%

烷基胺0.2%

炔醇化合物0.2%

烷基三甲基溴化铵2%

香精和色素0.05%

去离子水余量

以上各成分的总重量为100%。

实施例5

氨基磺酸9%

酒石酸6%

有机磷酸1%

烷基胺0.3%

炔醇化合物0.2%

烷基三甲基溴化铵0.2%

香精和色素0.05%

去离子水余量

以上各成分的总重量为100%。

实施例6

氨基磺酸9%

酒石酸3%

苹果酸4%

有机磷酸0.4%

烷基胺0.1%

咪唑啉季铵盐0.05%

脂肪醇聚氧乙烯醚0.5%

香精和色素0.05%

去离子水余量

实施例7

氨基磺酸8%

酒石酸3%

柠檬酸5%

有机磷酸0.4%

烷基胺0.05%

咪唑啉季铵盐0.1%

炔醇化合物0.1%

脂肪醇聚氧乙烯醚0.2%

香精和色素0.05%

去离子水余量

比较例1：

配方同实施例1，但是将清洗剂中的氨基磺酸替换为相同含量的盐酸。

比较例2：

配方同实施例2，但是用乙酸代替清洗剂中的柠檬酸。

比较例3：

配方同实施例3，但是将清洗剂中的表面活性剂含量增加到5%。

比较例4：

配方同实施例4，但是将清洗剂中的有机磷酸换成相同含量的苯三唑。

性能测试与评价

因本发明的清洗剂适合于飞机管道中的积垢去除，属航空航天领域。针对本发明清洗剂的飞机金属材料适航安全性，提交中国民航总局测试中心按相关标准进行了下列试验：

1、全浸腐蚀

使用下列试件，按ASTMF483进行标准试验。将试片（符合AMS4049铝合金）用无水乙醇清洗后再用丙酮清洗，干燥后精确称重，垂直浸入225mL清洗剂中，在38℃±2℃反应24小时，取出试片，用蒸馏水反复冲洗，再用无水乙醇和丙酮清洗，烘干后精确称重，评估清洗剂对铝的腐蚀速率，以mg/cm².24h表示。清洗剂不应使试件产生明显的腐蚀，也不应使试件每24h单位面积的质量损失大于0.3mg/cm²。

2、对橡胶和塑料材质的影响实验

参照ASTMD471对塑料和橡胶材料影响实验进行试验，清洗剂不应使橡胶和塑料材质表面出现玷污、变色或明显膨胀现象，材料的拉伸强度和断裂伸长率降低不超过25%。

3、聚丙烯酸塑料应力腐蚀试验

按ASFMF484的规定，在25℃±2℃下进行试验，清洗剂不应使符合MIL-P-25690要求的聚丙烯酸塑料表面产生银纹、玷污或变色现象。

4、对涂层表面影响

按ASTMF502进行试验，清洗剂不应使涂层硬度降低超过2个铅笔硬度级，也不应使涂层产生条纹、起泡或变色。

5、稳定性

参照ASTMF1104标准储存12个月后的产品，进行符合性验证试验。

6、清洗效果（去垢能力）评价

本发明的清洗剂采用管道负压循环清洗方法进行室温清洗。清洗方式如下：用管路连接排水管道，使飞机管道形成相通的回路。清洗设备连接到管路上，开动真空泵，将清洗剂吸到管道中并进行循环清洗。清洗剂在管道中流动的过程中会溶解附在管壁上的积垢，使其软化脱落。清洗剂带着脱落的污垢经过沉淀、过滤后，重新从另一端进入循环。对飞机污水管道中的斜管或直管进行循环清洗，当污垢基本被洗掉，露出95%及以上面积的金属管道时停止，按清洗时间来评估清洗效率，清洗时间越长清洗效率越低。

结果如下：

从上述结果可知，本发明的实施例和比较例2和3均通过了全浸腐蚀测试要求，对铝的腐蚀速率很小，低于波音、空客飞机维护手册要求（0.3mg/cm².24h），可用于飞机污水管道的清洗，但是由于比较例2中未加入柠檬酸，清洗力与实施例2相比，有一定程度的下降。从实施例2、3、4、5可以看出，表面活性剂含量过高或过低，对其清洗效率都有一定的影响；从实施例6和7可以看出，三种有机酸进行复配后，清洗剂的清洗效率最高；而且清洗剂中加入的缓蚀剂最少。同时，从比较例3和实施例3的清洗力比较可以看出：较多的表面活性剂加入后，清洗剂的清洗力反而大幅下降。比较例1中由于使用了酸性很强的盐酸，尽管清洗力较好，但是对铝的腐蚀较大，不能满足标准要求，因此不能用于飞机管道清洗。而比较例4中由于没有使用有机磷酸缓蚀剂，清洗剂不仅对金属铝的洗脱大，而且清洗效率也有所降低。

实施例8

一种飞机污水管道用清洗剂包括有机酸、缓蚀剂、表面活性剂、助剂以及去离子水。

有机酸为复配有机酸，所述复配有机酸包括氨基磺酸，以及具有低pH缓冲值的有机酸，所述有机酸为柠檬酸、羟基乙酸、酒石酸、苹果酸中至少的一种，同时为了进一步提高清洗剂的pH缓冲容量，提高了具有缓冲功能的有机酸在复配有机酸中的比例，氨基磺酸与低pH缓冲值的有机酸的质量份数比例为（75~50）：（25~50），所述复配有机酸占总清洗剂的质量百分比为8~20%。

缓蚀剂包括有机磷酸、烷基胺以及炔醇化合物、低分子量聚羧酸、咪唑啉季铵盐中的至少一种，所述的缓蚀剂占总清洗剂的质量百分比为0.2~2%。

表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基三甲基氯（溴）化铵、氧化胺、脂肪醇二乙醇酰胺中的一种，所述的表面活性剂占总清洗剂的质量百分比为0.1~2%。

助剂为色素和香精，所述助剂的含量为200~300ppm；余量为去离子水。

实施例9

有机酸为复配有机酸，所述复配有机酸包括氨基磺酸，以及具有低pH缓冲值的有机酸，所述有机酸为柠檬酸、羟基乙酸、酒石酸、苹果酸中至少的一种，同时为了进一步提高清洗剂的pH缓冲容量，提高了具有缓冲功能的有机酸在复配有机酸中的比例，进一步的，所述复配有机酸为氨基磺酸与苹果酸或酒石酸的混合，所述氨基磺酸与苹果酸或酒石酸混合的质量份数比例为65：35，所述复配有机酸占总清洗剂的质量百分比为10~17%。

所述缓蚀剂为有机磷酸、烷基胺和低分子量聚羧酸复配而成，所述有机磷酸、烷基胺和低分子量聚羧酸的质量份数比例为80：10：10，所述的缓蚀剂占总清洗剂的质量百分比为0.5~1%。

实施例10

有机酸为复配有机酸，所述复配有机酸包括氨基磺酸，以及具有低pH缓冲值的有机酸，所述有机酸为柠檬酸、羟基乙酸、酒石酸、苹果酸中至少的一种，同时为了进一步提高清洗剂的pH缓冲容量，提高了具有缓冲功能的有机酸在复配有机酸中的比例，进一步的，所述复配有机酸为氨基磺酸、苹果酸和酒石酸，所述氨基磺酸与苹果酸和酒石酸的质量份数比例为55：20：25，所述复配有机酸占总清洗剂的质量百分比为10~17%；

所述缓蚀剂为有机磷酸、烷基胺、咪唑啉季铵盐复配而成，所述有机磷酸、烷基胺和咪唑啉季铵盐的质量份数比例为75：15：10，所述的缓蚀剂占总清洗剂的质量百分比为0.5~1%。

实施例11

一种飞机污水管道用清洗剂的制备方法为：在反应容器中，依次加入去离子水，复配有机酸，表面活性剂，缓蚀剂，搅拌转速为200~500rpm，搅拌10~30min后，再加入香精和色素，继续搅拌5~10min，使得各个组分分散均匀即可。有机酸为复配有机酸，所述复配有机酸包括氨基磺酸，以及具有低pH缓冲值的有机酸，所述有机酸为柠檬酸、羟基乙酸、酒石酸、苹果酸中至少的一种，同时为了进一步提高清洗剂的pH缓冲容量，提高了具有缓冲功能的有机酸在复配有机酸中的比例，氨基磺酸与低pH缓冲值的有机酸的质量份数比例为（75~50）：（25~50），所述复配有机酸占总清洗剂的质量百分比为8~20%。

本发明专利不限于上述所公开的实施方式，凡是在权利要求中所描述的内容以及组合都属于本发明保护。

Claims

1.一种飞机管道用清洗剂，其特征在于：包括有机酸、缓蚀剂、表面活性剂、助剂以及去离子水；

所述的缓蚀剂包括有机磷酸、烷基胺以及炔醇化合物、低分子量聚羧酸、咪唑啉季铵盐中的至少一种，所述的缓蚀剂占总清洗剂的质量百分比为0.2~2%；

所述的助剂为色素和香精，所述助剂的含量为200~300ppm；

余量为去离子水；

所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂，所述表面活性剂的质量百分比为0.1~1%。

2.根据权利要求1所述的一种飞机管道用清洗剂，其特征在于：所述复配有机酸为氨基磺酸与苹果酸或酒石酸的混合，所述氨基磺酸与苹果酸或酒石酸混合的质量份数比例为（75~60）：（25~40），所述复配有机酸占总清洗剂的质量百分比为10~17%。

3.根据权利要求1所述的一种飞机管道用清洗剂，其特征在于：所述复配有机酸为氨基磺酸、苹果酸和酒石酸，所述氨基磺酸与苹果酸和酒石酸的质量份数比例为55：20：25，所述复配有机酸占总清洗剂的质量百分比为10~17%。

4.根据权利要求1所述的一种飞机管道用清洗剂，其特征在于：所述缓蚀剂由有机磷酸类（称为A类）和烷基胺类（称为B类），以及炔醇化合物、低分子量聚羧酸、咪唑啉季铵盐中（称为C类）的至少一种复配而成，所述A、B、C类物质的质量份数比例为（80~60）：（10~20）：（10~20），所述的缓蚀剂占总清洗剂的质量百分比为0.2~2%。

5.根据权利要求1所述的一种飞机管道用清洗剂，其特征在于：所述的烷基胺类物质为伯胺类，其结构式如下所示：

R-NH₂，R表示烷基。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种飞机管道用清洗剂的制备方法，其特征在于：所述一种飞机管道用清洗剂的制备方法为：在反应容器中，依次加入去离子水，复配有机酸，表面活性剂，缓蚀剂，搅拌转速为200~500rpm，搅拌10~30min后，再加入香精和色素，继续搅拌5~10min，使得各个组分分散均匀即可。