CN108149264A - 一种水基型金属清洗剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水基型金属清洗剂及其制备方法，以硫脲、十六烷基三甲基溴化铵、二苯胍、硅酸镁、卡必醇、紫脲酸胺、硫代硫酸钠、异丙醇、二‑1,2‑亚乙基三胺五乙酸、四聚磷酸钠、异辛基磷酸酯、烷基苯磺酸钠、仲辛基聚氧乙烯醚、N‑B‑羟基乙基乙二胺三乙酸、N‑甲基咪唑和去离子水为原料，通过分阶段加入原料，并对各阶段的温度进行控制等简单易操作的制备方法得到水基型金属清洗剂。本发明旨在提供一种在硬水中稳定性好、高低温稳定性好、对金属腐蚀性小或无、除油能力强、脱脂率高、易漂洗及成本低的金属清洗剂。

Description

一种水基型金属清洗剂及其制备方法

本申请为分案申请，原案专利号为：201610290843.9，申请日为2016年04月27日，发明名称为：一种水基型金属清洗剂及其制备方法。

技术领域

本发明属于化工产品领域，涉及一种金属清洗剂，特别是涉及一种水基型金属清洗剂及其制备方法。

背景技术

过去,工业上广泛使用不同类型的溶剂、酸、碱清洗剂对金属进行清洗。但目前国外颁布的法规已经禁止或严格限制使用其中的多种溶剂。限制的对象包括挥发性有机化学品(VOC)、对大气臭氧层有潜在破坏性而导致全球变暖的化学品(ODI〕)以及那些对人体或环境造成危害的化学品。限用或禁用的溶剂有1,1,1-三氯乙烷、三氯三氟乙烷、二氯氟乙烷、二氯甲烷、乙烯和乙二醇丁醚。

大多数金属清洗剂用于金属加工的预处理,主要有零部件生产中的清洗、维护清洗等,其中涂装预处理中的清洗尤其重要。涂釉、彩饰、金属镀、油漆都属于涂装操作在金属表面涂装时,为了确保漆膜或其它涂层与金属基材粘结均匀和牢固,基材表面的清洁至关重要金属部件在送交用户之前也需要用金属清洗剂除去金属加工用润滑油和切削液。

用于清洗金属表面的传统清洗剂分为三个基本种类，分别是溶剂基、酸基、碱基清洗剂。溶剂以浸泡和快干的方式广泛用于各种金属的除油及脱脂。在大多数情况下，溶剂中不添加其他物质或仅仅添加少量的稳定剂或表面活性剂。但是由于回收/循环设备和操作程序价格昂贵、对VOC的限制和溶剂对环境和健康有危害,用100％溶剂进行清洗的情况正在减少。为了替代目前限制使用的VOC、ODP或有毒有害的传统溶剂,人们已经开发出较新的金属清洗剂配方。需要被替代的有1,l,1-三氯乙烷、三氯三氟乙烷、甲乙酮、溶剂油、三氯乙烯、四氯乙烯、二氯甲烷、二甲苯、甲苯、以及乙二醇乙醚和丁醚。水/表面活性剂已经成为倍受欢迎的溶剂替代品之一，乳液、反相微乳液也是倍受关注的新产品。但是这些新产品却相当昂贵,再加上用户对新的产品不够熟悉,在使用新产品方面不够积极。

发明内容

为了解决现有技术中金属清洗剂存在的问题，本发明公开了一种水基型金属清洗剂及其制备方法，旨在提供一种在硬水中稳定性好、高低温稳定性好、对金属腐蚀性小或无、除油能力强、脱脂率高、易漂洗、成本低及制备方法简单易操作的金属清洗剂。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

一种水基型金属清洗剂，是由如下重量份的物质配制而成的：

上述的十六烷基三甲基溴化铵、烷基苯磺酸钠为主要的表面活性剂，烷基苯磺酸钠属于阴离子表面活性剂，它的带电基团吸附在金属表面，也可以吸附在污垢的表面，使带有相同电荷的基团互相排斥，导致粘附降低，有利于污垢的去除。

上述的四聚磷酸钠可以螯合铁离子、钙离子和镁离子，当其与N-B-羟基乙基乙二胺三乙酸复配后，加强了螯合这些金属离子的能力。

水中的钙离子、镁离子会使表面活性剂的脱脂率降低，通过加入助剂可起到分散、配位防止油污在沉积的作用，并且能调节溶液的pH值，改善表面活性剂的脱脂能力，硅酸镁的加入会产生沉淀，而四聚磷酸钠、N-B-羟基乙基乙二胺三乙酸还起到调节pH的作用。

上述的紫脲酸胺是一种阳离子络合剂，能够螯合钙离子、钴离子、铜离子、镍离子、锌离子等和N-B-羟基乙基乙二胺三乙酸的加入使其螯合二价离子的能力越强，在一定的pH缓冲范围内，可以将金属材质表面的二价离子置换出。

N-甲基咪唑的咪唑环具有非常好的螯合作用，可以将金属表面的钴离子、镍离子、锌离子洗脱下来；二-1,2-亚乙基三胺五乙酸要比亚氨基乙二酸(IDA)多出三个相邻的羧基的，捕获钴离子、镍离子、锌离子等离子的能力更强，然后进一步通过N-甲基咪唑可以将捕获的钴离子、镍离子、锌离子进行清洗下来。

仲辛基聚氧乙烯醚的加入可以有效保护金属材料，可以防止或减缓金属材料腐蚀。

上述的异辛基磷酸酯对金属铝有很好的缓蚀效果，由于磷原子上存在3d轨道，与金属铝粒子配位生成配位络合物。其中以电负性较大的O、P原子为中心组合成了缓蚀剂分子的机型基团，而已C、H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。

上述的二-1,2-亚乙基三胺五乙酸和N-B-羟基乙基乙二胺三乙酸复合协同作用，可以螯合镍离子、钴离子、锌离子等二价金属离子。

本发明还公开了上述水基型金属清洗剂的制备方法，是通过如下步骤制备而成的：

1)、在室温条件下，将相应重量份的卡必醇、异丙醇和去离子水混合均匀得到混合液，然后将硅酸镁、四聚磷酸钠、N-B-羟基乙基乙二胺三乙酸、硫代硫酸钠加入到上述混合液中，直至完全溶解；

2)、加入二-1,2-亚乙基三胺五乙酸、N-甲基咪唑、十六烷基三甲基溴化铵、烷基苯磺酸钠、仲辛基聚氧乙烯醚，将温度控制在55～65℃，并保持此温度下搅拌2～3h；

3)、降温至30～40℃，在搅拌条件下缓慢加入二苯胍，10～20min后，缓慢加入异辛基磷酸酯；

4)、保持上述温度，依次一次性加入硫脲和紫脲酸胺，搅拌下反应30～45min，降至室温，即得到水基型金属清洗剂。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明采用环保型表面活性剂与二-1,2-亚乙基三胺五乙酸、N-甲基咪唑等物质协同配合使得清洗剂整体而言绿色、环保无害，在低温、常温、高温下都具有较强的去污能力，是一种很好的金属清洗剂；

2、本发明中利用二-1,2-亚乙基三胺五乙酸、N-B-羟基乙基乙二胺三乙酸、四聚磷酸钠进行螯合复配，利用N-甲基咪唑和其他助剂对金属离子进行清洗，，对铸铁、钢、铝、铜等金属的防锈性、腐蚀性均完全符合标准要求，完全能满足使用要求，且渗透性强。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

实施例1

本发明的第一种技术方案是提供一种水基型金属清洗剂，其重量百分比包括如下物质：

本发明为解决上述技术问题还提供一种上述的水基型金属清洗剂的制备方法，其中，包括如下步骤：

1)、在室温条件下，将相应重量份的卡必醇、异丙醇和去离子水混合均匀得到混合液，然后将硅酸镁、四聚磷酸钠、N-B-羟基乙基乙二胺三乙酸、硫代硫酸钠加入到上述混合液中，直至完全溶解；

2)、加入二-1,2-亚乙基三胺五乙酸、N-甲基咪唑、十六烷基三甲基溴化铵、烷基苯磺酸钠、仲辛基聚氧乙烯醚，将温度控制在60℃，并保持此温度下搅拌2h；

3)、降温至35℃，在搅拌条件下缓慢加入二苯胍，15min后，缓慢加入异辛基磷酸酯；

4)、保持上述温度，依次一次性加入硫脲和紫脲酸胺，搅拌下反应45min，降至室温，即得到水基型金属清洗剂。

实施例2

本发明的第二种技术方案是提供一种水基型金属清洗剂，其重量百分比包括如下物质：

本发明为解决上述技术问题还提供一种上述的水基型金属清洗剂的制备方法，其中，包括如下步骤：

1)、在室温条件下，将相应重量份的卡必醇、异丙醇和去离子水混合均匀得到混合液，然后将硅酸镁、四聚磷酸钠、N-B-羟基乙基乙二胺三乙酸、硫代硫酸钠加入到上述混合液中，直至完全溶解；

2)、加入二-1,2-亚乙基三胺五乙酸、N-甲基咪唑、十六烷基三甲基溴化铵、烷基苯磺酸钠、仲辛基聚氧乙烯醚，将温度控制在65℃，并保持此温度下搅拌2h；

3)、降温至40℃，在搅拌条件下缓慢加入二苯胍，10min后，缓慢加入异辛基磷酸酯；

4)、保持上述温度，依次一次性加入硫脲和紫脲酸胺，搅拌下反应30min，降至室温，即得到水基型金属清洗剂。

实施例3

本发明的第三种技术方案是提供一种水基型金属清洗剂，其重量百分比包括如下物质：

本发明为解决上述技术问题还提供一种上述的水基型金属清洗剂的制备方法，其中，包括如下步骤：

1)、在室温条件下，将相应重量份的卡必醇、异丙醇和去离子水混合均匀得到混合液，然后将硅酸镁、四聚磷酸钠、N-B-羟基乙基乙二胺三乙酸、硫代硫酸钠加入到上述混合液中，直至完全溶解；

2)、加入二-1,2-亚乙基三胺五乙酸、N-甲基咪唑、十六烷基三甲基溴化铵、烷基苯磺酸钠、仲辛基聚氧乙烯醚，将温度控制在55℃，并保持此温度下搅拌3h；

3)、降温至30℃，在搅拌条件下缓慢加入二苯胍，20min后，缓慢加入异辛基磷酸酯；

4)、保持上述温度，依次一次性加入硫脲和紫脲酸胺，搅拌下反应40min，降至室温，即得到水基型金属清洗剂。

实施例4

本发明的第四种技术方案是提供一种水基型金属清洗剂，其重量百分比包括如下物质：

本发明为解决上述技术问题还提供一种上述的水基型金属清洗剂的制备方法，其中，包括如下步骤：

1)、在室温条件下，将相应重量份的卡必醇、异丙醇和去离子水混合均匀得到混合液，然后将硅酸镁、四聚磷酸钠、N-B-羟基乙基乙二胺三乙酸、硫代硫酸钠加入到上述混合液中，直至完全溶解；

2)、加入二-1,2-亚乙基三胺五乙酸、N-甲基咪唑、十六烷基三甲基溴化铵、烷基苯磺酸钠、仲辛基聚氧乙烯醚，将温度控制在60℃，并保持此温度下搅拌2.5h；

3)、降温至33℃，在搅拌条件下缓慢加入二苯胍，17min后，缓慢加入异辛基磷酸酯；

4)、保持上述温度，依次一次性加入硫脲和紫脲酸胺，搅拌下反应30min，降至室温，即得到水基型金属清洗剂。

对以上实施例所得样品进行相关性能测试后得到的测试结果见表1。

表1不同的实施例配方所得样品性能测试结果

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (2)

1.一种水基型金属清洗剂的制备方法，其特征在于是通过如下步骤制备而成的：

1)、在室温条件下，将相应重量份的卡必醇、异丙醇和去离子水混合均匀得到混合液，然后将硅酸镁、四聚磷酸钠、N-B-羟基乙基乙二胺三乙酸、硫代硫酸钠加入到上述混合液中，直至完全溶解；

2)、加入二-1,2-亚乙基三胺五乙酸、N-甲基咪唑、十六烷基三甲基溴化铵、烷基苯磺酸钠、仲辛基聚氧乙烯醚，将温度控制在55～65℃，并保持此温度下搅拌2～3h；

3)、降温至30～40℃，在搅拌条件下缓慢加入二苯胍，10～20min后，缓慢加入异辛基磷酸酯；

4)、保持上述温度，依次一次性加入硫脲和紫脲酸胺，搅拌下反应30～45min，降至室温，即得到水基型金属清洗剂。

2.根据权利要求1所述的制备方法制得的一种水基型金属清洗剂，其特征在于是由如下重量份的物质配制而成的：