CN105821419A

CN105821419A - 水基金属清洗剂及其制备方法

Info

Publication number: CN105821419A
Application number: CN201610287251.1A
Authority: CN
Inventors: 唐洪林; 邓春阳; 邓金玲
Original assignee: Dalian Bi Cheng Environmental Protection Science And Technology Co Ltd
Current assignee: Dalian Bi Cheng Environmental Protection Science And Technology Co Ltd
Priority date: 2016-04-29
Filing date: 2016-04-29
Publication date: 2016-08-03

Abstract

本发明提供一种水基金属清洗剂及其制备方法，属于机械工业清洗剂领域，该水基金属清洗剂，包括以下质量百分比的原料：异丙醇6～10％、二甲基甲酰胺6～15％、十二烷基苯磺酸钠9～16％、三乙醇胺4～10％、脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠8～13％、聚乙二醇单十二烷基醚2～10％柠檬酸1～3％、EDTA 2～8％、去离子水余量。本发明水基金属清洗剂，清洗能力强，经洗涤后的金属表面不带可见油膜，脱脂率达到99％以上；对金属腐蚀性小，洗涤后的金属表面光滑亮洁；洗涤温度低，操作方便，绿色环保，节约能源；对人体无害，对环境污染小；原料价廉易得，制备工艺简单，适合大规模生产。

Description

水基金属清洗剂及其制备方法

技术领域

本发明属于机械工业清洗剂领域，特别涉及一种水基金属清洗剂及其制备方法。

背景技术

在化工、轻工、交通等行业中，管线、产品、设备、原材料等会因化学、生物学等作用，在表面沉积、残留和生成工业污垢，工业污垢一旦产生，不但影响生产过程各工序的顺利进行，而且还会引起被污染物受到腐蚀，缩短使用寿命，降低产品质量等问题。传统清洗剂是采用煤油、柴油、汽油等石油系、醇酮以及三氯乙烯、三氯三氟乙烷等氟氯系等有机溶剂作清洗主剂，不仅毒性大，易挥发，对人体的中枢神经有较强的刺激性，长期接触会引起神经衰弱等疾病，而且其使用污水排放会造成环境污染。因此，水基金属油污清洗剂逐步取代以上溶剂型清洗剂已是一种势在必行的发展趋势，将被广泛应用于机械制造、金属加工、机电、交通运输电镀喷涂等行业金属表面除油及其它异物。

发明内容

本发明为解决现有技术的不足，提供了一种水基金属清洗剂，该清洗剂不仅清洗效果好，腐蚀性能指标均达到国家标准，而且使用方便，适用范围广，是一种多用途油污清洗剂，除油能力强，适于钢、铜、铝等多种材质金属的清洗，具有广阔的推广前景。

本发明的技术构思是：通过有机胺、有机酸、络合剂和多元醇醚将非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂进行复配，研制出适合碳钢、铸铁、铝和黄铜表面的强效水基金属清洗剂。

为达到上述目的，本发明是这样实现的：水基金属清洗剂，包括以下质量百分比的原料：异丙醇6～10％、二甲基甲酰胺6～15％、十二烷基苯磺酸钠9～16％、三乙醇胺4～10％、脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠8～13％、聚乙二醇单十二烷基醚2～10％柠檬酸1～3％、EDTA2～8％、去离子水余量。

进一步的，上述原料优选为：异丙醇7～9％、二甲基甲酰胺7～14％、十二烷基苯磺酸钠10～15％、三乙醇胺5～9％、脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠10～12％、聚乙二醇单十二烷基醚4～8％柠檬酸2～3％、EDTA3～7％、去离子水余量。

作为本发明一个优选的实施例，该强效清洗剂包括以下质量百分比的原料：异丙醇8％、二甲基甲酰胺10％、十二烷基苯磺酸钠14％、三乙醇胺8％、脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠12％、聚乙二醇单十二烷基醚8％柠檬酸2％、EDTA6％、去离子水余量。

该清洗剂由以下方法制得：

按照各物质的质量百分比，将去离子水、三乙醇胺和十二烷基苯磺酸钠投入到反应釜内，在70～80℃下反应2h后，再依次加入脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠、异丙醇、二甲基甲酰胺、柠檬酸和EDTA于反应釜内，在室温下均匀搅拌1h后，再在反应釜中加入聚乙二醇单十二烷基醚，继续搅拌直至反应釜内的原料混合均匀，即得清洗剂。本发明中脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠可以采用市售的任一种产品，本发明优选采用以下方法制备得到的脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠：将硬脂酸、乙氧基化催化剂和十二烷基磺酸钠混合后真空吸入磁力搅拌高压釜，升温至90～100℃，于真空脱除系统中抽真空、充氮气至0.3MPa，升温至160～175℃，加入环氧乙烷反应2～4小时，冷却至20～30℃，真空脱除反应体系的环氧乙烷气体，充氮气出料；硬脂酸、乙氧基化催化剂和十二烷基磺酸钠的摩尔比为(1.0～1.4)：(0.05～0.3)：(0.5～0.8)。

本发明所提供的强效清洗剂是水基型金属油污清洗剂。水基型金属油污清洗剂是一种以表面活性剂为主体并加入其他助剂合成的洗涤剂，使用时以水为分散剂，配制成具有优异去污能力的多功能胶体溶液，因此该技术不仅要选择高效的表面活性剂以提高去污能力，同时要选择适当的助剂以提高产品的质量，使其具有多种功能，适用范围广。以脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠作为表面活性剂，去污过程中表面活性剂亲油基团吸附在油污表面并与之互溶，而亲水基团利用其亲水性，使清洗液能很好地在油污表面铺展、降低界面张力，降低油污与金属表面粘附力；十二烷基苯磺酸钠可以有效去除金属表面的极性污垢，同时，油污与水溶液间的界面张力降低，油污和水发生乳化作用；当表面活性剂达到临界胶束浓度时，表面活性剂分子会形成胶束，胶束的形成有助于增大表面活性剂对油污的溶解；在加热或借助于机械搅拌和泡沫流浮作用，最终使油污与金属基体剥离，达到除油效果。为提高脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠的相容性，加入EDTA、柠檬酸和聚乙二醇单十二烷基醚可以增强清洗剂的稳定性。在选择消泡剂和缓蚀剂时，应针对特定的组合，有些消泡剂和缓蚀剂对金属清洗剂的去油污能力有协同作用，有些可能会产生负作用，因此要根据合理的筛选才能得出最佳配方。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、清洗能力强，经洗涤后的金属表面不带可见油膜，脱脂率达到99％以上；

2、对金属腐蚀性小，洗涤后的金属表面光滑亮洁；

3、洗涤温度低，操作方便，绿色环保，节约能源；

4、对人体无害，对环境污染小；

5、原料价廉易得，制备工艺简单，适合大规模生产。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进一步详细描述，但该实施例不用于限制本发明的保护范围。

以下实施例中，采用的脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠按照以下方法得到：将摩尔比为1.0：0.3：0.6的硬脂酸、乙氧基化催化剂和十二烷基磺酸钠混合后真空吸入磁力搅拌高压釜，升温至90～100℃，于真空脱除系统中抽真空、充氮气至0.3MPa，升温至160～175℃，加入环氧乙烷反应2～4小时，冷却至20～30℃，真空脱除反应体系的环氧乙烷气体，充氮气出料；得到脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠。

实施例1

按以下配比称取各原料：异丙醇8％、二甲基甲酰胺8％、十二烷基苯磺酸钠13％、三乙醇胺8％、脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠10％、聚乙二醇单十二烷基醚8％柠檬酸3％、EDTA8％、去离子水余量。

按照各物质的质量百分比，将去离子水、三乙醇胺和十二烷基苯磺酸钠投入到反应釜内，在70～80℃下反应2h后，再依次加入脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠、异丙醇、二甲基甲酰胺、柠檬酸和EDTA于反应釜内，在室温下均匀搅拌1h后，再在反应釜中加入聚乙二醇单十二烷基醚，继续搅拌直至反应釜内的原料混合均匀，即得清洗剂。

实施例2

按以下配比称取各原料：异丙醇8％、二甲基甲酰胺10％、十二烷基苯磺酸钠14％、三乙醇胺8％、脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠12％、聚乙二醇单十二烷基醚8％柠檬酸2％、EDTA6％、去离子水余量。

实施例3

按以下配比称取各原料：异丙醇10％、二甲基甲酰胺15％、十二烷基苯磺酸钠15％、三乙醇胺10％、脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠13％、聚乙二醇单十二烷基醚2％柠檬酸1％、EDTA2％、去离子水余量。

实施例4

按以下配比称取各原料：异丙醇9％、二甲基甲酰胺12％、十二烷基苯磺酸钠16％、三乙醇胺5％、脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠11％、聚乙二醇单十二烷基醚6％柠檬酸3％、EDTA6％、去离子水余量。

试验例：

1、脱脂率测试

取不同材质(45#碳钢、HT300灰铸铁、LY12硬铝，黄铜、锌)规格为30mm×30mm×1mm的金属试片，用砂纸将试片打磨光亮，用丙酮浸泡擦洗干净，吹干后称重，其重量以m₀表示，存放于干燥器内备用。

按照锂基脂10％、羊毛脂6％、凡士林30％、原油46％，三氧化二氯8％的质量比配制人造油污，将人造油污均匀的涂抹在试片表面上。准确称重以m₁表示，然后在摆洗槽中倒入3％本发明实施例2所制备的清洗剂，将试片放入摆洗槽中，在40～60℃下浸泡3min，摆动距离45～50mm，摆动频率40～45次/min。摆动结束后，取出在70℃蒸馏水中漂洗3～5s，漂洗结束后，于干燥器中干燥，称重以m₂表示，脱脂率以失重法来表示。

脱脂率计算公式如下：

δm＝(m₁-m₂)/(m₁-m₀)×100％

其中，δm——脱脂率，％；

m₀——试片初始质量，g；

m₁——试片涂抹油污后质量，g；

m₂——试片清洗后质量，g。

表1脱脂率实验结果

2、腐蚀性测试

将打磨清洗过的试片称重得m₃,称重后悬挂于500ml广口瓶中，试片不得相互接触，把3％清洗剂预热至70℃倒入广口瓶中，并使清洗剂溶液高于试片顶端约10mm，然后加盖，置于70℃下恒温放置，有色金属放置2h，黑色金属放置4h。试验结束后，趁热取出试片，经去离子水漂洗后再用无水乙醇清洗，热风吹干，再次称量得m₄，与清洗好的试片对比检查外观，试片的质量变化Δm＝|m₃-m₄|。根据标准要求JB/T4323.1-1999，质量变化应≤2mg。

表2腐蚀性实验结果

通过清洗剂对金属腐蚀性测试，结果表明，本发明的清洗剂对多种金属都具有优异的保护性。按照水基金属清洗剂标准JB/T4323-1999标准中对外观、pH、消泡性能、漂洗性能、高温稳定性和低温稳定性的要求，以及相应的实验方法进行测试，各性能指标如下表所示。

表3清洗剂性能指标

综上可知，本发明所得强效清洗剂对45#碳钢、HT300灰铸铁、LY12硬铝，黄铜、锌表面水基原油清洗的性能均表现优异，40℃下清洗就可以使脱脂率达到99％以上，清洗效果很好，一段时间内无需做防锈处理；无非均匀腐蚀的现象；高低温下不分层稳定性良好；清洗后保持着原有的金属光泽；清洗操作也比较简便，容易被脱水油脱去；对清洗操作的人员也无任何健康伤害，在三废处理方面比较溶，对环境的污染也很小，符合国家提倡的绿色环保工业清洗，并且清洗剂的制作成本价格上比较低廉，适合大规模使用和生产。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.水基金属清洗剂，其特征在于，包括以下质量百分比的原料：

异丙醇6～10％、二甲基甲酰胺6～15％、十二烷基苯磺酸钠9～16％、三乙醇胺4～10％、脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠8～13％、聚乙二醇单十二烷基醚2～10％、柠檬酸1～3％、EDTA2～8％、去离子水余量。

2.根据权利要求1所述的水基金属清洗剂，其特征在于，包括以下质量百分比的原料：异丙醇7～9％、二甲基甲酰胺7～14％、十二烷基苯磺酸钠10～15％、三乙醇胺5～9％、脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠10～12％、聚乙二醇单十二烷基醚4～8％、柠檬酸2～3％、EDTA3～7％、去离子水余量。

3.根据权利要求1所述的水基金属清洗剂，其特征在于，包括以下质量百分比的原料：异丙醇8％、二甲基甲酰胺10％、十二烷基苯磺酸钠14％、三乙醇胺8％、脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠12％、聚乙二醇单十二烷基醚8％、柠檬酸2％、EDTA6％、去离子水余量。

4.一种如权利要求1所述的水基金属清洗剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将去离子水、三乙醇胺和十二烷基苯磺酸钠投入到反应釜内，在70～80℃下反应2h后，再依次加入脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠、异丙醇、二甲基甲酰胺、柠檬酸和EDTA于反应釜内，在室温下均匀搅拌1h后，再在反应釜中加入聚乙二醇单十二烷基醚，继续搅拌直至反应釜内的原料混合均匀，即得清洗剂。

5.根据权利要求4所述的水基金属清洗剂的制备方法，其特征在于，所述的脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠的制备方法为：将硬脂酸、乙氧基化催化剂和十二烷基磺酸钠混合后真空吸入磁力搅拌高压釜，升温至90～100℃，于真空脱除系统中抽真空、充氮气至0.3MPa，升温至160～175℃，加入环氧乙烷反应2～4小时，冷却至20～30℃，真空脱除反应体系的环氧乙烷气体，充氮气出料；硬脂酸、乙氧基化催化剂和十二烷基磺酸钠的摩尔比为(1.0～1.4)：(0.05～0.3)：(0.5～0.8)。