CN1044265C - 包含复合组分的洗洁剂和利用这种洗洁剂的清洁方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种洗洁剂，它由可与水任何比例混溶的丙二醇烷基醚、只有在水的比例占50%(体积)或更低时才能与水混溶的丙二醇烷基醚的混合物组成，这种洗洁剂对油污具有高的去除力，而且是低毒的，由于油类物质不溶解于这种洗洁剂中，所有其肯有易于分离出油类物质的特性。
Description
本发明涉及用于去除诸如附着于金属部件上的脂类和油类等以及附着于电子元件上的焊剂与指印等污垢的洗洁剂和洗洁方法。
氟里昂溶剂或含卤的溶剂已常用于诸如金属部件、电子元件、半导体元件等物晶的除脂和清洁，这主要是因为它们不易燃烧、没有着火的危险以及具有优良的去垢性能。然而，近年来，基于对地球环境危害和对人体影响问题的关注，而正转为使用包含由表面活性剂和碱作为主成份的水性洗洁剂、烃类洗洁剂、醇类洗洁剂、或半水性洗洁剂，其中第三种即石油烃类是用表面活性剂分散于水中的。
但是，倘若采用使用含水洗洁剂的清洁方法则有下列问题：洗洁剂的发泡性太高而去垢力不足，腐蚀被清洁的物品，必须处理大量的废水等等。烃类和醇类洗洁剂二者均为高易燃性，具有着火的危险。此外，半水性洗洁剂则有下列缺点：当发生相分离时具有易燃性和去垢力的不均匀性，以及必须要处理大量废水等。
在日本专利公开51599/1993中提出了包含亚烷基乙二醇一苯基醚、乙二醇醚溶剂和表面活性剂作为主要成份的洗洁剂。然而，这种洗洁剂没有足够的去垢力，这可能是由于其含有不挥发组分，所以它们保留在被清洁的物体上并在那儿产生影响。此外，生物体的生长和繁殖受到乙二醇烷醚化合物的影响，它们的允许浓度是严格受限的，因此它的应用是不合需要的。
日本专利公开9498/1993公开了包括使用含有下式代表的化合物和水的组合物的清洁方法。
R-O-An-COCH3或
R-O-An-R
其中R是氢原子或低级烷基，A是乙氧基或丙氧基，n是1或2。然而，特别要指出的是，在所公开的清洁方法中作为被使用的具体化合物是在一定温度或高于该温度下溶解于水中的化合物，低于该温度则不溶解，例如丙二醇一甲醚醋酸酯以下的醋酸酯和乙二醇二乙醚，在此利用了它们的依赖于温度的溶解性。
因此，仍有必要提供一种洗洁剂，它既对粘附于被清洁物品上的油污具有很强的去除力，又由于其无需在特定温度下使用而易于处理，而且从生态观点出发使用安全。
考虑到丙二醇烷基醚比乙二醇烷基醚毒性低而安全性高，本发明者对各种丙二醇烷基醚的去垢力作了广泛深入的研究。结果发现一些水微溶性丙二醇烷基醚具有高去垢力，同时也具有高易燃性，另一方面，一些水易溶性丙二醇烷基醚与水混合时没有易燃性，但其去垢力有问题。
作为上述发现的结果，本发明者通过将上面具优良去垢性但微溶于水的丙二醇烷基醚与单独使用时无足够去垢力但易溶于水的且水至一定量时会失去易燃性的丙二醇烷基醚相混合而发明出一种去垢力优良的洗洁剂。因此，按照本发明，提供一种洗洁剂，它包括
(A)至少一种由式(Ⅰ)代表的水易溶的丙二醇烷基醚
其中R1和R2分别是氢原子、甲基或乙基；m和n分别是0或1至3的整数；如果R1和R2中的一个不是氢原子，则m+n是1至3，若R1和R2均不是氢原子，则取代基均为甲基，m是1,n是0；(B)至少一种由式(Ⅱ)代表的水微溶的丙二醇烷基醚
其中
R3和R4分别是氢原子、C1-4烷基；p和q分别是0或1至3的整数；
如果R3和R4之一不是氢原子，以及当R3和R4之一是氢原子，另一个是C3或更高级的烷基时，p+q为1至3；当R3和R4分别是甲基或乙基时，p+q是2或大于2的整数；和
(C)水；
它们形成单相物质，其中每种组分均溶于其它组分中。
此外，提供了包括使用上述洗洁剂来清洁如粘附有脂类和油类的金属件、电子元件或半导件元件等物品的方法。
图1是二丙二醇一甲醚和二丙二醇一丙醚和水的相图，在该图中
A是三组分的每一种组分均均匀地溶解于其它组分但溶液有其闪点的区域。
B是三组分的每一种组分均均匀地溶解于其它组分且溶液没有闪点的区域，和
C是三组分的每一种组分不能均匀地溶解于其它组分中的区域。
如上所述，由本发明提供的洗洁剂是归类为(A)的水易溶的丙二醇烷基醚、归类为(B)的水微溶的丙二醇烷基醚和归类为(C)的水的混合溶液。这种洗洁剂可以包含其它常用溶剂，只是其去垢力会受到它们的严重影响。
这里所用的术语“水易溶的”被用作一种衡量的概念，它指在60℃时组分和水之中的一种可以按任何相互比率溶解于另一种中，相反，术语“水微溶的”是指在60℃，只有在组分对50％体积或更少水的比率时，组分和水之中的一种才能溶于另一种中，但是这些术语并不是被上述溶解度严格限制的。因此，所有由上面式(Ⅰ)代表的化合物可述为前者所包括的化合物，所有由上面式(Ⅱ)所代表的化合物可述为后者所包括的化合物。
正如按定义理解的那样，这种构成组分(A)的式(Ⅰ)的化合物是丙二醇(或1,2-丙二醇)、二丙二醇(或双(2-羟丙基)醚)或者三丙二醇的一甲基、一乙基或二甲基醚。尽管不受作用机制的限制，作为组分(A)的丙二醇烷基醚具有增强后面所述的组分(B)和组分(C)即水之间的可混性的作用。这种丙二醇烷基醚包括丙二醇一甲醚、二丙二醇一甲醚、三丙二醇一甲醚、丙二醇一乙醚、二丙二醇一乙醚、丙二醇二甲醚等和它们中的二种或三种物质的混合物。
与式(Ⅰ)的化合物相比，构成组分(B)的式(Ⅱ)的化合物是水微溶的。这样，当它为上面的丙二醇、二丙二醇或三丙二醇的一烷基醚时，这种这里归于此类的化合物必须是一种这样的醚：它的烷基(R3或R4)是选自由C3或更多碳的烷基所组成的一组基团中的一种基团，这种基团的例子有正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基和叔丁基。此外，当式(Ⅱ)中的R3和R4各为甲基或乙基时，归于此类的化合物必须是二丙二醇或三丙二醇的二烷基醚，其中p+q是2或更大的数。除非另外特别定义，这里所指的丙基和丁基是指正烷基。
尽管其不受作用机制的限制，作为组分(B)的丙二醇烷基醚是展现去垢力的主要组分。这种丙二醇烷基醚包括丙二醇一丙醚、二丙二醇一丙醚、三丙二醇一丙醚、二丙二醇二甲醚、三丙二醇二甲醚、二丙二醇二乙醚、二丙二醇二丙醚等，以及它们中的二种或更多种组成的混合物。
当要按去油污能力和干燥特性例举出组分(A)和组分(B)中最适用于本发明的化合物时，对于组分A的化合物可以提出下列几种：二丙二醇一甲醚、丙二醇一乙醚和丙二醇二甲醚、作为组分B的化合物，最好的是丙二醇一丙醚、二丙二醇一丙醚和二丙二醇二甲醚，特别是以丙二醇一丙醚为最好。
作为组分(C)的水将与上述的组分(A)和(B)混合用以降低组分(A)和(B)的易燃性。
最好用丙二醇一丙醚或二丙二醇一丙醚，特别是后者作为组分(B)和组分(A)及组分(C)即水相混合，因为其混合物易干燥，而对油污的去除力不会降低，并且这种混合物很少表现出易燃性。在这样混合成的洗洁剂中，即使采用比较低水平的水量，产生易燃性方面问题的可能性也是极低的。
只要所有组分形成单相状态，其中每种组分均溶于其它组分中，组分(A)、组分(B)和组分(C)之中的混合比是没有限制的，因为在这种情况下均可以达到本发明的目的。但是，因为可看到互混性的差异取决于每种组分的种类，因此为了在使用时具有较高的稳定性和优良的去垢性，最好基于(A)、(B)和(C)的总体积计，按本发明的洗洁剂包含15％或以上的作为(A)组分的丙二醇烷基醚，10％或以上的(B)或15％或以上的(C)。既然本发明的洗洁剂含有作为不可缺少的组分的至少上面水平的组分(A)、(B)和(C)，那末其各自的含量上限则是：对于组分(A)，在75％(体积)以下，对于组分(B)，在70％(体积)以下，对于组分(C)，在75％(体积)以下。
尽管最好是使组分(B)的浓度尽可能的高，这样可以获得比较高的去垢力，但其太高的浓度将会导致相分离，因此将组分(B)的浓度调在50％(体积)以下，将组分(A)的浓度调在25％或以上，将组分(C)的浓度调到20％或以上将会更好。
图1显示的是由二丙二醇一甲醚作为组分(A)、二丙二醇一丙醚作为组分(B)和水作为组分(C)组成的三组分体系的相图。图1的区域C是三组分的每一种没有均匀地溶解于其它组分中、形成了油相和水相两相的区域。区域A和区域B是三组分的每一种均溶解于其它组分中并形成单相的区域。此外，画了影线的区域是洗沽剂展现出高易燃性的区域。尽管在上面区域A和区域B中任何组成的洗洁剂在本发明中均是可用的，但是落在区域A之内的洗洁剂由于它们的组成中水量低于20％(体积)而具有易燃性。因此，在本发明中最好使用具有区域B的组成的。不具易燃性的洗洁剂。当其它的组分(或化合物)被用作组分(A)和(B)时，本领域技术人员能够通过绘制这种相图而决定组分(A)、(B)和(C)的混合的最佳配比。
本发明的洗洁剂可以按本身已知的各种清洁步骤代替已知的洗洁剂使用。因此，本发明提供了包括使用上面洗洁剂来清洗玷污了脂类和油类的、诸如金属件、电子元件和半导体元件等物品的方法。
这种清洁方法可通过将所要清洁的物品和本发明的洗洁剂接触来进行。至于这种接触方法，可述及的有代表性的有：将待清洁物品浸泡到清洁剂中的方法或将清洁剂淋洒或喷雾于待清洁物品上的方法。这时，再配上诸如超声波清洁、振动或搅拌等方法将非常有效。
通常从被清洁的物体上除去的大部分油并不是溶解于洗洁剂中，而是以泡沫油或沉淀油的形式与洗洁剂分开。因此，可以通过油-水分离装置等处理清洗液而方便将油与洗洁剂分离。此外，回收的洗洁剂没有被油污染，可长期维持高去垢力。而对于通过溶解油而展现出高去垢力的常规的洗洁剂，如烃类溶剂、含氯溶剂和丙二醇烷基醚等，它们对于待清洁物品的去垢力受到溶解于洗洁剂中的油的浓度的影响，因此需要通过蒸馏来将洗洁剂和油污分离，然而，对于本发明的洗洁剂来说则没这种必要，它的高去污能力可以维持。
本发明的洗洁剂当然也可用来清洗器皿上的油脂，也可以在清洗器皿后用于漂洗器皿。此外，如果清洁的物品在粘附有本发明的洗洁剂情况下干燥，这种洗洁剂很容易干燥而不会对所清洁的物品带来坏的影响。此外，在清洁后当水被用于漂洗被清洁的物品时，它不需要使用大量的漂洗水，这与含水洗洁剂或半含水洗洁剂的情况是不同的。
因此，本发明的洗洁剂对被清洁物品上的油污有强的去除力，因为从被清洁物品洗脱下来的油污不溶于本洗洁剂。所以本洗洁剂是的易于和油污相分离的洗洁剂；本洗洁剂具有长的液态寿命。此外，因为通过适当地选择混合的水量可以使所述的洗洁剂没有可燃性，所以它可以在没有防爆装置的情况下安全地使用，而这种防爆装置在使用烃类或醇类洗浩剂的清洁设备中是需要的。
本发明的具体情况将通过下面的实施例来加以描述。但其内容并不限于这些实施例。
实施例1-14和比较例1-4
以大约50mg/片的量将工业机油粘于50mm×80mm×1mm的铝片上以制备测定件，使用具有表1所示的组成的均相的洗洁剂1L来清洗。各自通过在表1所示的清洗温度下将测定件浸泡于洗洁剂中2分钟来进行清洗。清洗后将测定件拿出用流水漂洗1分钟，然而在80℃干燥20分钟，按照称重法评价各测定件的油污去除率。
重复上述过程100次，去除掉洗洁剂中的浮油，残存于洗洁剂中的油类物质通过正己烷法分析。在与上面相同的条件下用这样得到的洗洁剂第二次清洁。
得到的油污去除率结果列于表1中。
此外，按照JISK-2265测定原油和石油制品的闪点的测定方法测定这些洗洁剂的闪点，其结果也列于表1中。JISK-2265的测定方法可归纳为下面几个步骤。
下列步骤是使用克利弗兰得开杯闪点试验器进行的。
①将样品注入油杯中直到刻度线(约80cc)。
②点燃试验火焰喷嘴。
③将样品加热(以15℃/min的加热速率一直加热至约60℃，此后将速率调为约5℃/min。
④在60℃或更高温度，将试验火焰平行通过油杯约1杯秒钟以经过油杯的中心，每次温度计的读数升高2℃。时，通过肉眼观察燃烧是否发生以及何时发生，记录下它的最低温度。
在表中的缩略词的含意如下。圆括号中的值是60℃时于水中的溶解度。组分(A)
DPM：二丙二醇一甲醚
TPM：三丙二醇一甲醚
PE：丙二醇一乙醚
PDM：丙二醇二甲醚组分(B)
PP：丙二醇一丙醚(28％(体积))
DPP：二丙二醇一丙醚(100％(体积))
PB：丙二醇一丁醚(6％(体积))
DPDM：二丙二醇二甲醚(36％(体积))
TPDM：三丙二醇二甲醚(24％(体积))
DPDM：二丙二醇二乙醚(5％(体积))
DPB：二丙二醇一丁醚(5％(体积))
TPB：三丙二醇一丁醚(2％(体积))其它组分
EPh：乙二醇一苯醚(2％(体积))
表1
| 组成(V/V％) | 闪点(℃) | 清洗温度(℃) | 去油率(％) | 在洗洁剂中的油浓度(重量％) | |||||
| A | B | 水 | 第一次 | 第二次 | |||||
| 编号 | DPM, TPM, PE, DPE, PDM | PP, DPP, DPDM, TPDM, DPDE, DPPM | |||||||
| 实施例 | 1 | 20 | 20 | 40 | 不燃烧 | 50 | 65 | 65 | 0.2 |
| ＂ | 2 | 15 | 10 | 75 | 不燃烧 | 40 | 88 | 85 | 0.1 |
| ＂ | 3 | 20 | 60 | 20 | 不燃烧 | 50 | 98 | 99 | 1.2 |
| ＂ | 4 | 25 | 10 | 66 | 不燃烧 | 50 | 90 | 99 | 0.1 |
| ＂ | 5 | 25 | 50 | 25 | 不燃烧 | 40 | 97 | 95 | 1.0 |
| ＂ | 6 | 30 | 40 | 30 | 不燃烧 | 40 | 95 | 96 | 0.8 |
| ＂ | 7 | 20 | 65 | 15 | 不燃烧 | 60 | 93 | 95 | 1.0 |
| ＂ | 8 | 35 | 35 | 30 | 不燃烧 | 60 | 93 | 93 | 0.2 |
| ＂ | 9 | 50 | 30 | 20 | 不燃烧 | 60 | 95 | 85 | 0.2 |
| ＂ | 10 | 50 | 30 | 20 | 不燃烧 | 60 | 92 | 93 | 0.3 |
| ＂ | 11 | 50 | 20 | 30 | 不燃烧 | 50 | 90 | 90 | 0.1 |
| ＂ | 12 | 25 | 30 | 45 | 不燃烧 | 50 | 92 | 92 | 0.5 |
| ＂ | 13 | 50 | 20 | 30 | 不燃烧 | 50 | 90 | 90 | 0.2 |
| ＂ | 14 | 50 | 20 | 30 | 不燃烧 | 60 | 88 | 89 | 0.1 |
表1(续表)
| 组成(V/V％) | 闪点(℃) | 清洗温度(℃) | 去油率(％) | 在洗洁剂中的油浓度(重量％) | |||||
| A | B | 水 | 第一次 | 第二次 | |||||
| 编号 | DPM, TPM, PE, DPE, PDM | PP,DPP,DPDM, TPDM, DPDE, DPPM | |||||||
| 对比例 | 1 | 70 | 30 | 72 | 60 | 65 | 65 | 以下0.1 | |
| ＂ | 2 | 70 | 30 | not inflamed | 60 | 67 | 65 | 以下0.1 | |
| ＂ | 3 | 15 | 85 | not inflamed | 60 | 54 | 50 | 以下0.1 | |
| ＂ | 4 | 12 | 88 | not inflamed | 60 | 50 | 50 | 以下0.1 | |
实施例15和16：作为组分(B)的DPB和PB的比较(从易燃性方面考虑)
用下面表2所示的组成的洗洁剂重复实施例1至14的过程。其结果一起列于表2中。
表2
*洗洁温度：50℃
| 实施例编号 | 组成(V/V％) | 闪点 去油率(℃) (％) |
| A B CDPM PB DPP 水 | ||
| 31516 | 20 60 2020 60 2030 40 30 | 不燃烧 9892 -不燃烧 95 |
尽管PB的闪点是62℃，但在本发明的三组分体系中，可能会大幅度地提高闪点，然而具有低水含量的组合物仍具有可燃性。这意味着当使用具有较高易燃性PB时，需要提高水量，另一方面，为了保证互溶性，也需要提高组分(A)的量，因此，当需要使其易燃性与使用DPP的体系相等时，去油率的下降是不可避免的。
实施例17至19：作为组分(B)的DPP、DPB和TPB之间的比较(从互混性方面考虑)
制备下面表3所示的、在50℃具有互混性的组合物。因为DPB和TPB在水中只有低的溶解度，因此，需要相对加大组分(A)的量以保证混合物为单相。按照前面实施例所述的方法进行去油试验。其结果一起列于表3中。
表3
| 实施例编号 | 组成(V/V％) | 去油率(％) |
| C B A水 DPP DPB TPB DPM | ||
| 171819 | 20 65 1520 50 3020 40 40 | 999392 |
Claims (6)
1．一种洗洁剂，它包括以下的组分：
(A)至少一种水易溶的丙二醇烷基醚，它选自丙二醇一甲基醚、二丙二醇一甲基醚、三丙二醇一甲基醚、丙二醇一乙基醚、二丙二醇一乙基醚，以及丙二醇二甲基醚，
(B)至少一种水微溶的丙二醇烷基醚，它选自丙二醇一丙基醚、二丙二醇一丙基醚、三丙二醇一丙基醚、二丙二醇二甲基醚、三丙二醇二甲苯醚、二丙二醇二乙基醚以及二丙二醇二丙基醚，
(C)水；
按组分(A)、(B)、(C)的总体积计，
纽分(A)的丙二醇烷基醚为15体积％或大于15体积％；
组分(B)的丙二醇烷基醚为10体积％或大于10体积％，
组分(C)的水为15体积％或多于15体积％。
2．根据权利要求1所述的洗洁剂，其中，所述组分(A)的丙二醇烷基醚为25体积％或大于25体积％；组分(B)的丙二醇烷基醚为20体积％或大于20体积％；组分(C)的水为20体积％或大于20体积％。所述组分均以洗洁剂的总体积为基计。
3．根据权利要求1或2所述的洗洁剂，其中组分(A)丙二醇烷基醚选自二丙二醇一甲醚、丙二醇一乙醚和丙二醇二甲醚、组分(B)的丙二醇烷基醚选自：丙二醇一丙醚、二丙二醇一丙醚和二丙二醇二甲醚。
4．根据权利要求1或2所述的洗洁剂，其中组分(A)的丙二醇烷基醚选自：二丙二醇一甲醚、丙二醇一乙醚和丙二醇二甲醚、组分(B)的丙二醇烷基醚是二丙二醇一丙醚。
5根据权利要求1或3所述的洗洁剂，其中组分(A)的丙二醇烷基醚选自：二丙二醇一甲醚、丙二醇一乙醚和丙二醇二甲醚、组分(B)的丙二醇烷基醚是二丙二醇一丙醚。
6．权利要求1-3中任何一项所述洗洁剂在清洁粘有油脂的金属件、电子元件和半导体元件中的应用。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| CX01 | Expiry of patent term |
Expiration termination date: 20150623 Granted publication date: 19990721 |