CN104711616A

CN104711616A - 一种水基型金属清洗剂及其制备方法

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Publication number: CN104711616A
Application number: CN201510131466.XA
Authority: CN
Inventors: 陈启明; 唐婧
Original assignee: Wuhan Institute of Technology
Current assignee: Wuhan Institute of Technology
Priority date: 2015-03-25
Filing date: 2015-03-25
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2035-03-25
Also published as: CN104711616B

Abstract

本发明公开了一种水基型金属清洗剂，各组分及其所占质量百分比为：阴离子表面活性剂1～5％，非离子表面活性剂Ⅰ1～10％，非离子表面活性剂Ⅱ1～10％，非离子表面活性剂Ⅲ1～10％，缓蚀剂2～5％，助剂1.5～2.2％，有机碱20～30.3％，消泡剂0.3～0.83％，余量为水。该清洗剂通过引入浊点较高的低泡型表面活性剂，有效提高其清洗效果；通过将氧化型缓蚀剂与吸附型缓蚀剂进行复配，提高其缓蚀效果；以有机膦代替无机磷，安全环保，实现了亚硝酸盐、硅酸盐和消耗臭氧层等物质的零添加。本发明所述的清洗剂具有较好的清洗和缓蚀效果，且低泡、易漂洗、性能稳定，涉及的制备工艺简单，具有重要的实际应用意义。

Description

一种水基型金属清洗剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种清洗剂，具体涉及一种水基型金属清洗剂及其制备方法。

背景技术

金属清洗剂的研制始于上个世纪，随着清洗环境、清洗对象的不同以及人们环保理念的加强，原有的金属清洗剂逐渐被取代。从最初的溶剂型清洗剂逐渐向水基型清洗剂过渡；从适用于酸性环境清洗逐渐向中性或弱碱性环境过渡。目前，水基型金属清洗剂仍存在以下问题：1)水基型清洗剂对于表面结构平整的工件清洗较有一定的除油力，然而，对于复杂结构的工件，却存在一定的清洗盲区，如附着在工件深孔中、缝隙内的残留物，间接导致后续工序的实行；2)水基清洗剂在低温时，除油速度较慢，难以与溶剂型清洗剂的清洗效果相提并论；3)工件的金属部分，如钢网、铸铁及元器件的引脚部位，若未及时干燥较容易氧化生锈或腐蚀；4)清洗后的废液处理困难，较难回收利用。

发明内容

本发明目的在于提供一种高效清洗、具有优异缓蚀防锈效果、低泡、可重复利用的水基型金属清洗剂。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种水基型金属清洗剂，各组分及其所占质量百分比为：阴离子表面活性剂1～5％，非离子表面活性剂Ⅰ1～10％，非离子表面活性剂Ⅱ1～10％，非离子表面活性剂Ⅲ1～10％，缓蚀剂2～5％，助剂1.5～2.2％，有机碱20～30.3％，消泡剂0.3～0.83％，余量为水。

根据上述方案，所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或烷基烷氧基醚脂肪酸钾。所述十二烷基苯磺酸钠由天津博迪化工有限公司提供，所述烷基烷氧基醚脂肪酸钾为英国禾大公司生产的NF-10。

根据上述方案，所述非离子表面活性剂Ⅰ为异构13C醇聚氧乙烯醚9EO。

根据上述方案，所述异构13C醇聚氧乙烯醚9EO为SIMULSOL OX1309L，由上海索凯实业有限公司提供。

根据上述方案，所述非离子表面活性剂Ⅱ为RHODOCLEAN MSC(萜烯聚醚)、脂肪醇EO-PO嵌段共聚物或乙二胺EO-PO嵌段共聚物型表面活性剂，均由上海索凯实业有限公司提供。

根据上述方案，所述非离子表面活性剂Ⅲ为Rhodafac H66，为膦酸酯结构，由南京古田化工有限公司提供。

根据上述方案，所述缓蚀剂由氧化型缓蚀剂和吸附型缓蚀剂复配而成。

根据上述方案，所述氧化型缓蚀剂为钼酸钠；吸附型缓蚀剂为PE1198 LA，由上海博宣国际贸易有限公司提供。PE1198 LA系有机膦类化合物，对金属铝有较好的缓蚀效果，主要是由于磷酰基中的磷原子以sp³轨道杂化成键，呈四面体分子构型，而磷原子上存在3d轨道键，与金属铝离子配位生成配位络合物。其中以电负性较大的O、N和P原子为中心组成了缓蚀剂分子的极性基团，而以C、H原子为中心组成了缓蚀剂分子的非极性基团。一方面，极性基团吸附在金属表面，改变了金属在溶液界面的双电层结构，提高金属离子化的活化能；另一方面，另一端非极性基团定向排列，形成疏水薄膜，在阻止腐蚀介质入侵的同时，阻碍了参与腐蚀反应的相关物质或电荷的转移，使得腐蚀反应得到抑制。

根据上述方案，所述氧化型缓蚀剂与吸附型缓蚀剂的质量比为(1.5～2):1，将氧化型缓蚀剂和吸附型缓蚀剂进行复配，氧化型缓蚀剂可有效提高缓蚀剂的缓蚀性能，且吸附型缓蚀剂可有效降低原料成本。

根据上述方案，所述有机碱为三乙醇胺，一方面具有防锈效果，另一方面具有调节pH值，改善清洗效果的作用。

根据上述方案，所述助剂为乙二胺四乙酸二钠。

根据上述方案，所述助剂和有机碱的质量比为(0.06363～0.07025):1，所述质量比取小值时，有利于铁系金属(如HT 300或45号碳钢等)的缓蚀防锈；取大值时，则有利于铝系金属的缓蚀防锈。

根据上述方案，所述的消泡剂为C740水性消泡剂，抑泡效果理想，与水介质相容性良好，高压喷淋时，不易漂油。

上述一种水基型金属清洗剂的制备方法，包括以下步骤：按配比称取原料，各原料所占质量百分比为：阴离子表面活性剂1～5％，非离子表面活性剂Ⅰ1～10％，非离子表面活性剂Ⅱ1～10％，非离子表面活性剂Ⅲ1～10％，缓蚀剂2～5％，助剂1.5～2.2％，有机碱20～30.3％，消泡剂0.3～0.83％，余量为水。首先加入阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂Ⅰ、非离子表面活性剂Ⅱ和非离子表面活性剂Ⅲ，然后加入缓蚀剂、助剂、有机碱和水，最后加入消泡剂，室温搅拌至溶液呈澄清，得所述水基型金属清洗剂。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1)低泡型表面活性剂通常由于疏水基的引入而具有相对较低的浊点，本发明选用浊点较高的异构13C醇聚氧乙烯醚9EO作为非离子表面活性剂，相对于市场上其他的非离子表面活性剂，具有较高的浊点(如巴斯夫的L64、L31)和较广的温度适用范围，可通过选择较高的清洗温度来提高目标物件的清洗效果。

2)目前，工业上所使用的油污基本是从天然煤矿、石油中提取出的，主要为矿物性油污，在清洗过程中，以乳化矿物油为主，以皂化动植物油为辅。本发明通过选择具有较高乳化性能的表面活性剂异构13C醇聚氧乙烯醚9EO来解决此类油污的问题，利用其仲醇的支链结构使其具有优异的乳化能力，从而提高清洗效果，并通过非离子表面活性剂Ⅲ的增溶作用，增加了表面活性剂在水基型清洗剂体系中的溶解度，同时非离子表面活性剂Ⅲ含有膦酸酯结构，可对金属铝起到一定的保护作用。

3)通过选用具有多重功效的有机碱代替无机碱，使配方产品易于漂洗，并可避免清洗剂对特定金属产生一定的腐蚀性。

4)通过氧化型缓蚀剂与吸附型缓蚀剂的复配，提高所得水基型金属清洗剂的缓蚀效果，并降低原料成本。

5)本发明制得的清洗剂实现了亚硝酸盐、硅酸盐和消耗臭氧层等物质的零添加，以有机膦代替无机磷，安全环保。此外，以良好清洗效果为前提，该清洗剂对大部分铝件(包括航空用铝)及部分钢铁类金属(如HT 300或45号碳钢等)具有较好的缓蚀防锈效果，且低泡、易漂洗、性能稳定，制备工艺简单。

6)本发明制得的清洗剂对油污的清洗效果良好，清洗后的油污浮于溶液上方，易于分离，循环使用效果理想。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下实施例中，如无具体说明，采用的试剂均为市售化学试剂。

所述的脱脂率测试方法为：将质量分数为3％的清洗剂稀释液清洗涂覆油污的试片，观察清洗剂洗涤效果，将试片在分析天平上称重，记录质量为m₀；然后，将试片浸入油污中，取出沥干，记录涂油后的试片质量为m_l，再将试片在规定工艺条件下除油，并使质量分数为3％的试液温度保持在40±2℃；最后，将清洗后的试片吊挂于70±2℃的恒温干燥箱中干燥0.5h，冷却至室温称重记录质量为m₂，计算清洗率X，见式1，以三次测得的平均值作为计算结果。

X = \frac{m_{1} - m_{2}}{m_{1} - m_{0}} \times 100 %

式1

所述的泡沫性能的测试方法为：根据GB/T13173.6-91的标准进行泡沫性能实验，用罗氏泡沫仪测量。

所述的防锈性能测试方法为：先将过滤纸平铺于玻璃皿中，将铸铁屑分散于过滤纸上，然后用滴管向铸铁屑上滴加质量分数为3％清洗剂稀释液，使得清洗剂稀释液完全浸湿铸铁屑，加盖，置于55℃烘箱上，每隔0.5h观察铸铁屑变化，依据锈水的生成与否或锈点的个数，判定清洗剂是否有防锈效果。

所述的防腐蚀性能测试方法为：待测金属浸入含有质量分数为3％清洗剂稀释液的玻璃杯中(待测金属表面四周不能与杯壁接触，用尼龙绳将金属片悬挂于玻璃棒上)，将烧杯置于55℃恒温水浴锅中，每隔0.5h观察待测金属表面变化，实验时间为4h。依据金属表面的变色情况和腐蚀情况，判定清洗剂是否有防腐效果。

实施例1

一种水基型金属清洗剂，各组分所占质量百分比为：十二烷基苯磺酸钠1.8％、SIMULSOLOX1309L 8.5％、RHODOCLEAN MSC 1.5％、Rhodafac H662.5％、缓蚀剂(钼酸钠4.5％，PE1198LA 0.25％)、乙二胺四乙酸二钠2.0％、三乙醇胺28.75％、C740水性消泡剂0.82％、蒸馏水余量，具体制备步骤如下：

按上述配比称取各原料，依次加入阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂Ⅰ(SIMULSOLOX1309L)、非离子表面活性剂Ⅱ(RHODOCLEAN MSC)和非离子表面活性剂Ⅲ(RhodafacH66)，然后加入缓蚀剂、乙二胺四乙酸二钠盐(助剂)、三乙醇胺(有机碱)和蒸馏水，最后加入消泡剂(以总量100g计)，室温搅拌30min至溶液呈澄清透明，得所述水基型金属清洗剂。

将本实施例制得的水基型金属清洗剂分别进行脱脂率、泡沫性能、防锈性能和防腐蚀性能测试，结果见表1。

实施例2

一种水基型金属清洗剂，各组分所占质量百分比为：烷基烷氧基醚脂肪酸钾1.5％、SIMULSOL OX1309L 2.5％、脂肪醇EO-PO嵌段共聚物5.5％、Rhodafac H662.0％、钼酸钠4.5％、PE1198 LA 0.25％、乙二胺四乙酸二钠1.75％、三乙醇胺27.5％、C740水性消泡剂0.52％、蒸馏水余量，其制备方法同实施例1。

实施例3

一种水基型金属清洗剂，各组分所占质量百分比为：十二烷基苯磺酸钠1.8％、SIMULSOLOX1309L 1.0％、乙二胺EO-PO嵌段共聚物型表面活性剂7.8％、Rhodafac H662.5％、钼酸钠4.5％、PE1198 LA 0.375％、乙二胺四乙酸二钠2.125％、三乙醇胺30.25％、C740水性消泡剂0.56％、蒸馏水余量，其制备方法同实施例1。

表1

上述结果表明，本发明制得的水基型金属清洗剂具有较好的清洗效果，且防腐防锈效果优良，低泡易漂洗，稳定性高。

本发明制得的水基型金属清洗剂清洗效果理想，泡沫较低，消泡迅速，缓蚀防锈效果良好，pH温和，选用的环保型表面活性剂SIMULSOL OX1309L取代了APEO类表面活性剂，有机膦缓蚀剂取代了无机磷缓蚀剂，并选用较强乳化效果的表面活性剂SIMULSOL OX1309L替代新型醇醚溶剂(丙二醇甲醚，乙二醇丁醚)，仲醇的支链结构使其具有优异的乳化能力，以达到获得较高的清洗效果，节省成本的目的。

以上实施例为本发明的较佳实施方式，但是，本发明的实施方式并不局限于此，但凡对本发明的各种等价形式的修改替换，均应在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种水基型金属清洗剂，各组分及其所占质量百分比为：阴离子表面活性剂1～5％，非离子表面活性剂Ⅰ1～10％，非离子表面活性剂Ⅱ1～10％，非离子表面活性剂Ⅲ1～10％，缓蚀剂2～5％，助剂1.5～2.2％，有机碱20～30.3％，消泡剂0.3～0.83％，余量为水。

2.根据权利要求1所述的水基型金属清洗剂，其特征在于，所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或烷基烷氧基醚脂肪酸钾。

3.根据权利要求1所述的水基型金属清洗剂，其特征在于，所述非离子表面活性剂Ⅰ为异构13C醇聚氧乙烯醚9EO。

4.根据权利要求1所述的水基型金属清洗剂，其特征在于，所述非离子表面活性剂Ⅱ为RHODOCLEAN MSC、脂肪醇EO-PO嵌段共聚物或乙二胺EO-PO嵌段共聚物型表面活性剂。

5.根据权利要求1所述的水基型金属清洗剂，其特征在于，所述非离子表面活性剂Ⅲ为Rhodafac H66，为膦酸酯结构。

6.根据权利要求1所述的水基型金属清洗剂，其特征在于，所述缓蚀剂由氧化型缓蚀剂和吸附型缓蚀剂组成，氧化型缓蚀剂与吸附型缓蚀剂的质量比为(1.5～2):1。

7.根据权利要求6所述的水基型金属清洗剂，其特征在于，所述氧化型缓蚀剂为钼酸钠，吸附型缓蚀剂为PE1198LA，为亚膦酸酯结构。

8.根据权利要求1所述的水基型金属清洗剂，其特征在于，所述有机碱为三乙醇胺。

9.根据权利要求1所述的水基型金属清洗剂，其特征在于，所述助剂为乙二胺四乙酸二钠，消泡剂为C740型水性消泡剂。

10.权利要求1～9所述水基型金属清洗剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按配比称取原料，各原料所占质量百分比为：阴离子表面活性剂1～5％，非离子表面活性剂Ⅰ1～10％，非离子表面活性剂Ⅱ1～10％，非离子表面活性剂Ⅲ1～10％，缓蚀剂2～5％，助剂1.5～2.2％，有机碱20～30.3％，消泡剂0.3～0.83％，余量为水；首先加入阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂Ⅰ、非离子表面活性剂Ⅱ和非离子表面活性剂Ⅲ，然后加入缓蚀剂、助剂、有机碱和水，最后加入消泡剂，室温搅拌至溶液呈澄清，得所述水基型金属清洗剂。