CN107326377A - 一种水基防锈脱脂除蜡清洗剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种金属的防锈脱脂除蜡清洗剂及其制备方法和应用，所述清洗剂由高分子表面活性剂、二乙醇胺油酸皂、烷醇酰胺磷酸酯6503、双烯基丁二酰亚胺T154、三聚磷酸钠、无水偏硅酸钠、渗透剂TA‑2、二烷基二硫代磷酸锌、聚乙二醇400和去离子水组成。该清洗液适用于各种金属制件，无需高温清洗，常温下即能够清除金属表面的抛光蜡、打磨蜡、油脂、油污等污垢，使用浓度低、渗透性强、低泡、除蜡效率高，不含强酸和氢氧化钠、不伤基体，清洗液物化稳定性好，使用寿命长，不含APEO非离子表面活性剂，绿色无毒，具有良好的防锈性能。

Description

一种水基防锈脱脂除蜡清洗剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及金属表面处理领域，具体涉及一种金属的防锈脱脂除蜡清洗剂及其制备方法和应用。

背景技术

金属工件经过抛光蜡抛光后，蜡垢就以机械吸附、分子间吸附和静电力吸附等粘附方式残留在工件上。抛光蜡的主要成分有矿物油、动植物油、石蜡、天然蜡、树脂、硬脂酸以及磨料等。目前金属除蜡渍、脱脂、去油污的方法主要有下列几类：有机溶剂法、化学法、电化学法和水基清洗剂法等。常用的有机溶剂不能完全去除抛光蜡，特别是其上的金属氧化物、碳化物等磨光料不能被有效清洗掉；而含氯溶剂不但毒性大，且有水解趋势，在湿性条件下，对工件会有腐蚀；同时，化学、电化学法除蜡脱脂都要用到强酸或强碱，会腐蚀金属，所以也不宜用于清洗。

水基型除蜡剂是以水为分散介质，绿色无毒，主要是通过表面活性剂的反转作用、润湿作用、渗透作用和净洗的作用，将附着在金属工件表面上的蜡清除掉。因此，它的使用效果是受温度控制的。通常，温度上升时，清洗剂的净洗能力增强，这是因为当温度升高，会加快蜡的溶解速度，但高温会造成资源浪费，也增加了操作成本。

此外，目前市场上的多种除蜡剂虽然可以在一定程度上清洗金属表面的抛光蜡和油脂，但是由于其组分、含量及工艺上的缺陷，防锈性很差，清洗后的金属制件容易生锈，且产品泡沫多，使用具有危险性，清洗效率差。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种水基金属防锈脱脂除蜡清洗剂及其制备方法和应用，适用于各种金属制件，如钢铁、不锈钢、铜、铝、锌及其合金表面，无需高温清洗，常温下即能够清除金属表面的抛光蜡、打磨蜡、油脂、油污、粉尘等污垢，具有使用浓度低、渗透性强、低泡、除蜡效率高等优点，不含强酸和氢氧化钠、不可燃，不伤基体，清洗液化学稳定性好，使用寿命长，不含APEO非离子表面活性剂，绿色无毒，并且具有良好的防锈性能。

为了实现上述目的，本发明提供一种水基金属防锈脱脂除蜡清洗剂，其由以下重量比的配方组成：

阴离子羧酸型高分子表面活性剂 15~20%，

二乙醇胺油酸皂 15~20%，

烷醇酰胺磷酸酯6503 12~18%

双烯基丁二酰亚胺T154 6~10%，

三聚磷酸钠 5~10%，

无水偏硅酸钠1~5%，

渗透剂TA-2 6~12%，

二烷基二硫代磷酸锌 1~3%，

聚乙二醇400 10~15%，

余量为去离子水。

其中，所述阴离子羧酸型高分子表面活性剂包括水溶性的聚丙烯酸及其共聚物、丁烯酸及其共聚物、丙烯酸马来酸酐共聚物等。高分子表面活性剂分子量高，除了具有良好的分散性、乳化性和稳泡性之外，与除蜡剂常用的低分子量阴离子表面活性剂相比，还具有低毒、良好的成膜性、粘附性，含有高分子表面活性剂的清洗剂能在金属清洗之后在其表面形成一层附着力良好的薄膜，与防锈剂、其他表面活性剂协同作用改善清洗剂的除蜡脱脂和防锈性能，尤其能提高清洗剂的持久防锈性能。

二乙醇胺油酸皂是一种低分子阴离子表面活性剂，相对于其它高级脂肪酸，油酸的水溶性、耐硬水性、高/低温除蜡能力皆较为突出，而且本团队在研究中发现，较单乙醇胺和三乙醇胺而言，二乙醇胺更具有良好的缓蚀、渗透、络合量等作用，因此本发明采用二乙醇胺油酸皂与羧酸型高分子表面活性剂作为复配型阴离子表面活性剂从而提高清洗剂的除蜡除油性能。本团队在研发过程中发现，油酸与二乙醇胺的摩尔比为1∶2的化合物除蜡性能最好，故选用该摩尔比形成的二乙醇胺油酸皂。

本发明采用非离子表面活性剂烷醇酰胺磷酸酯6503与阴离子表面活性剂复配，通过阴离子表面活性剂的加入，扩大了非离子表面活性剂的浊点范围，可以形成混合胶团。由于非离子表面活性剂分子的“插入”，使得阴离子表面活性剂之间离子部分的斥力降低，再通过两个表面活性剂憎水链胶束之间的相互作用，使得胶团的生成变得更容易，从而使溶液的临界胶束值下降，表面张力也下降，表面活性增高。烷醇酰胺磷酸酯6503在硬水和盐水中都有极强的去污能力，该物质没有浊点，无需高温即能对动物油或矿物油有良好的脱除能力，清洗过程中还具有良好的稳泡性、优异的乳化和防锈性能。优选的，阴离子羧酸型高分子表面活性剂和二乙醇胺油酸皂的总量与烷醇酰胺磷酸酯6503的重量比为(2.0-2.8)：1时，阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂协同作用可使除蜡去污效果达到最佳。

双烯基丁二酰亚胺T154为油溶性高分子分散剂，具有防锈性、突出的低温分散性、增溶作用和较好的高温稳定性，其在油性介质中的分散能力远远高于低分子分散剂，三聚磷酸钠是一种水溶性分散剂，其与双烯基丁二酰亚胺复配使用能增强双烯基丁二酰亚胺在水溶液中的分散性，进而增强双烯基丁二酰亚胺均匀分散其他组分的能力。三聚磷酸钠同时还是一种缓蚀剂，无水偏硅酸钠是一种金属清洗助剂，与三聚磷酸钠协同作用会形成沉淀型保护膜，产生很好的防腐防锈和去污能力。渗透剂TA-2低泡、高浊点，具有极好的附着力，渗透力较强，在高温或低温时均表现出一流的除油和除蜡能力，二烷基二硫代磷酸锌是一种腐蚀抑制剂，同其他组分协同作用进一步改善清洗剂的防锈性能。聚乙二醇400助溶剂可增加组分之间的溶解性，提高清洗液的物理和化学稳定性。

本发明还提供一种水基金属防锈脱脂除蜡清洗剂的制备方法，包括如下步骤：（1）按重量份称取各组分，首先将一半重量的去离子水加入到反应釜中，然后加入二乙醇胺油酸皂和烷醇酰胺磷酸酯，开动搅拌器充分拌搅，加热到60℃，待分散均匀后，降温冷却，得到溶液I；（2）依次将阴离子羧酸型高分子表面活性剂、双烯基丁二酰亚胺、三聚磷酸钠、无水偏硅酸钠、聚乙二醇400、渗透剂TA-2、二烷基二硫代磷酸锌加入到溶液I中，搅拌溶解，同时慢慢加入剩余的去离子水，加热到60℃，搅拌至呈淡黄色黏稠液体，冷却至室温，即得所述水基金属防锈脱脂除蜡清洗剂。其中步骤（1）和步骤（2）的搅拌速度分别为40~80rpm和120~160rpm。

此外，还提供上述清洗剂的应用方法，包括如下步骤：（1）稀释，将清洗剂与去离子水混合均与，配制成3%或5%工作液；（2）常温下，将待除蜡的金属制件浸没于工作液中进行浸泡清洗，或是超声波清洗，清洗时间5~10min；（3）清洗完毕后，用蒸馏水冲洗，最后用烘箱或电吹风吹干。

有益效果

本发明的技术方案具有如下的有益效果：

（1）本发明提供的清洗剂应用广泛，适用于各种金属制件，如钢铁、不锈钢、铜、铝、锌及其合金表面；

（2）不受限于温度控制，无需高温清洗，常温下即能够清除金属表面的抛光蜡、打磨蜡、油脂、油污、粉尘等污垢；

（3）使用浓度低、渗透性强、低泡、除蜡效率高，使用寿命长，金属在清洗之后可以起到防锈的效果；

（4）不含强酸和氢氧化钠、不可燃，不腐蚀基体，清洗液化学稳定性好，不含APEO非离子表面活性剂，绿色无毒；

（5）适应于超声波或浸泡清洗，操作方便，用时短，效率高；

（6）具有良好的低温和高温稳定性，均匀、无沉淀、不分层。

具体实施方式

实验材料：钢铁片5cm×10cm，市售抛光蜡。

工作液的制备方法包括如下步骤：（1）按重量份称取各组分，首先将一半重量的去离子水加入到反应釜中，然后加入二乙醇胺油酸皂和烷醇酰胺磷酸酯，开动搅拌器充分拌搅，加热到60℃，待分散均匀后，降温冷却，得到溶液I；（2）依次将阴离子羧酸型高分子表面活性剂、双烯基丁二酰亚胺、三聚磷酸钠、无水偏硅酸钠、聚乙二醇400、渗透剂TA-2、二烷基二硫代磷酸锌加入到溶液I中，搅拌溶解，同时慢慢加入剩余的去离子水，加热到60℃，搅拌至呈淡黄色黏稠液体，冷却至室温，即得所述水基金属防锈脱脂除蜡清洗剂。其中步骤（1）和步骤（2）的搅拌速度分别为60rpm和120rpm。

除蜡效果试验：(1) 将抛光蜡用小刀切割后，溶解于乙酸乙酯溶剂中，得到质量分数为 20%的溶液；(2)将清洗干净的钢铁片吹干，称重，记录其质量为 m ₀；(3) 将钢铁片浸入搅拌均匀的抛光蜡溶液中，提取后静置，晾干；(4) 将涂上抛光蜡的钢铁片置于烘箱中，150℃烘干30 min，冷却后称重，记录其质量为 m ₁；(5) 将钢铁片静置于以下实施例1-7的工作液（将清洗液用去离子水稀释为5%的浓度即得工作液）中超声波除蜡，8min后取出，用蒸馏水冲洗，吹干，称重，记录其质量为 m ₂； (6) 计算除蜡能力：(m ₂- m ₁)/( m ₁- m ₀) ×100%。

防锈性试验：将清洗后的钢铁片在常温下静置，观察其防锈性。

实施例1

按照表1的配方测试不同组成的醇胺型油酸皂对钢铁片表面的抛光蜡的去除能力。

表1 醇胺型油酸皂的除蜡能力

从表1可以看出，油酸与二乙醇胺的摩尔比为1∶2的化合物除蜡性能最好，故选用该摩尔比形成的二乙醇胺油酸皂进行以下的实施例。

实施例2

一种水基金属防锈脱脂除蜡清洗剂，其由以下重量比的配方组成：

聚丙烯酸或其共聚物、丁烯酸或其共聚物、丙烯酸马来酸酐共聚物18%，

二乙醇胺油酸皂 16%，

烷醇酰胺磷酸酯6503 14%，

双烯基丁二酰亚胺T154 8%，

三聚磷酸钠 6%，

无水偏硅酸钠2%，

渗透剂TA-2 7%，

二烷基二硫代磷酸锌 2%，

聚乙二醇400 15%，

余量为去离子水。

实施例3

一种水基金属防锈脱脂除蜡清洗剂，其由以下重量比的配方组成：

阴离子羧酸型高分子表面活性剂（与实施例2的组分相同）16%，

二乙醇胺油酸皂 16%，

烷醇酰胺磷酸酯6503 18%，

其它组分的添加量与实施例2相同，

余量为去离子水。

实施例4

一种水基金属防锈脱脂除蜡清洗剂，其由以下重量比的配方组成：

阴离子羧酸型高分子表面活性剂（与实施例2的组分相同）20%，

二乙醇胺油酸皂18%，

烷醇酰胺磷酸酯6503 12%

其它组分的添加量与实施例2相同，

余量为去离子水。

对比例1

一种水基金属防锈脱脂除蜡清洗剂，不含阴离子羧酸型高分子表面活性剂，含有二乙醇胺油酸皂34wt%（16%+18%），烷醇酰胺磷酸酯6503 14wt%，其余组分组成与实施例2相同。

对比例2

一种水基金属防锈脱脂除蜡清洗剂，不含二乙醇胺油酸皂，含有阴离子羧酸型高分子表面活性剂34wt%（18%+16%），烷醇酰胺磷酸酯6503 14wt%，其余组分组成与实施例2相同。

对比例3

一种水基金属防锈脱脂除蜡清洗剂，不含烷醇酰胺磷酸酯6503，其余组分组成与实施例2相同。

表2是实施例2-4与对比例1-3清洗液的除蜡效果统计，以n表示阴离子羧酸型高分子表面活性剂和二乙醇胺油酸皂的总量与烷醇酰胺磷酸酯6503的重量比。

表2 除蜡性能对比

由表2可见，由本发明提供的清洗液对抛光蜡的去除能力高于95%，除蜡效果显著，阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂复配可达到1+1>2的效果，尤其是阴离子表面活性剂/非离子表面活性剂的重量比在一定范围之内时，就本发明而言，为(2.0-2.8) :1，两种表面活性剂协同作用效果最佳，此时的表面活性最高，除蜡能力最强（实施例2）。

将钢铁片替换为不锈钢、铜、铝、锌及其合金，将抛光蜡替换为打磨蜡、油脂，获得与以上实施例和对比例相似趋势的结果。

实施例5-7

按以下重量配比配制清洗液，余量用去离子水补足100%。

由本发明实施例2-7所制得的清洗液的各项性能指标如下表所示。

以上所述是本发明的实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种水基防锈脱脂除蜡清洗剂，其特征在于，由以下重量比的组分组成，

阴离子羧酸型高分子表面活性剂 15~20%，

二乙醇胺油酸皂 15~20%，

烷醇酰胺磷酸酯6503 12~18%

双烯基丁二酰亚胺T154 6~10%，

三聚磷酸钠 5~10%，

无水偏硅酸钠1~5%，

渗透剂TA-2 6~12%，

二烷基二硫代磷酸锌 1~3%，

聚乙二醇400 10~15%，

余量为去离子水。

2.如权利要求1所述的清洗剂，其特征在于，所述阴离子羧酸型高分子表面活性剂包括聚丙烯酸及其共聚物、丁烯酸及其共聚物、丙烯酸马来酸酐共聚物。

3.如权利要求1或2所述的清洗剂，其特征在于，所述二乙醇胺油酸皂由油酸和二乙醇胺按1:2的摩尔比皂化而成。

4.如权利要求1~3任一项所述的清洗剂，其特征在于，阴离子羧酸型高分子表面活性剂和二乙醇胺油酸皂的总量与烷醇酰胺磷酸酯6503的重量比为(2.0-2.8) :1。

5.如权利要求1~4所述清洗剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）按重量份称取各组分，首先将一半重量的去离子水加入到反应釜中，然后加入二乙醇胺油酸皂和烷醇酰胺磷酸酯6503，开动搅拌器充分拌搅，加热到60℃，待分散均匀后，降温冷却，得到溶液I；（2）依次将阴离子羧酸型高分子表面活性剂、双烯基丁二酰亚胺T154、三聚磷酸钠、无水偏硅酸钠、聚乙二醇400、渗透剂TA-2、二烷基二硫代磷酸锌加入到溶液I中，搅拌溶解，同时慢慢加入剩余的去离子水，加热到60℃，搅拌至呈淡黄色黏稠液体，冷却至室温，即得所述金属防锈脱脂除蜡清洗剂。

6.如权利要求5所述的制备方法，其中步骤（1）和步骤（2）的搅拌速度分别为40~80rpm和120~160rpm。

7.如权利要求1~4所述清洗剂的应用方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）稀释，将所述清洗剂与去离子水混合均匀，配置成3%或5%的工作液；（2）常温下，将待除蜡的金属制件浸没于工作液中进行浸泡清洗，或是超声波清洗，清洗时间5~10min；（3）清洗完毕后，用蒸馏水冲洗金属制件，最后用烘箱或电吹风吹干。