CN108166007B - 一种用于金属涂装前的环保功能型水基脱脂剂及其制备方法与应用 - Google Patents
一种用于金属涂装前的环保功能型水基脱脂剂及其制备方法与应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于金属涂装前的环保功能型水基脱脂剂，由以下质量百分含量的各个组分组成：碱1～2％、长碳链聚环氧乙烷类表面活性剂2～5％、长碳链聚环氧乙烷环氧丙烷表面活性剂2～5％、阴离子高分子聚合物1～10％、消泡剂0.01～3.00％以及余量水。本发明还公开了上述脱脂剂的制备方法和应用。本发明所述的脱脂剂是一种环保功能型无氮无磷水基金属脱脂剂，该无氮无磷水基脱脂剂对若干种市售车身冲压油/拉延油具有高清洗性能和高油水分离性，还可以降低涂装前处理中脱脂废液COD值、降低脱脂废液总量。
Description
技术领域
本发明属于脱脂剂技术，具体涉及一种用于金属涂装前的环保功能型水基脱脂剂及其制备方法与应用。
背景技术
目前，涂装前处理脱脂剂的环保性能要求主要体现在无氮、无磷方面，对于可以降低涂装前处理中脱脂废液COD值、降低脱脂废液总量的环保功能型脱脂剂的报道/产品甚少。涂装前处理脱脂废液水的处理及排放需要严格执行GB 26877-2011汽车维修业水污染排放标准，其处理的主要难题：(1)成分复杂；(2)高COD值(＞10000mg/L)难降解；(3)废液体量大；造成了废水处理的难度高、运行费用高。成分复杂、高COD废水通过水处理中的一级物化处理、二级生化处理很难达到排放要求，需要特殊水处理技术的深度处理，例如吸附、氧化、膜过滤浓缩结合蒸发结晶等等。一般汽车厂涂装线的脱脂槽大小为200-300t，脱脂槽液倒槽周期通常1-2月，换槽周期在3-6个月，可计算一个涂装线脱脂一般每年产生的废液为2000t。目前优异的乳化性能是提升脱脂液的清洗能力重要的方法，但是该方法同时使得脱脂槽液中的油难以分离出来，槽液油含量更快达到槽液寿命油含量，脱脂换槽倒槽频率增加，废液体量增大。并且，脱脂废液中高含量油品是废液高COD(化学需氧量)值的主要贡献者，所以，废液的高COD难以处理。
为了实现可以降低涂装前处理中脱脂废液COD值、降低脱脂废液总量的环保功能型脱脂剂，需要保证清洗能力、涂装质量的前提下，降低乳化性能，脱脂槽液中的油基本可以完全油水分离，使得槽液油含量下降、槽液寿命延长。本发明就此研制了一种脱脂剂。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种可以降低涂装前处理中脱脂废液COD值、降低脱脂废液总量的环保功能型水基金属脱脂剂，还公开了上述脱脂剂的制备方法和应用。
技术方案：本申请所述的用于金属涂装前的环保功能型水基脱脂剂，由以下质量百分含量的各个组分组成：碱1～2％、长碳链聚环氧乙烷类表面活性剂2～5％、长碳链聚环氧乙烷环氧丙烷表面活性剂2～5％、阴离子高分子聚合物1～10％、消泡剂0.01～3.00％以及余量水。
其中，所述碱选自四甲基氢氧化铵、氢氧化钠、氢氧化钾、单乙醇胺、柠檬酸钠、酒石酸钠、葡萄糖酸钠、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸四钠中的一种或多种。
所述长碳链聚环氧乙烷类表面活性剂选自直链型8～12碳聚氧乙烯醚(5～13EO)、异构化8～12碳聚氧乙烯醚(5～13EO)和环状8～12碳聚氧乙烯醚(5～13EO)中的至少一种。
所述长碳链聚环氧乙烷环氧丙烷表面活性剂选自直链型8～12碳聚氧乙烯聚氧丙烯醚(2～10EO+2～10PO)、异构化8～12碳聚氧乙烯聚氧丙烯醚(2～10EO+2～10PO)和环状8～12碳聚氧乙烯聚氧丙烯醚(2～10EO+2～10PO)中的至少一种。
所述阴离子高分子聚合物选自聚丙烯酸盐、聚丙烯酸盐-马来酸盐共聚物、聚丙烯酸盐-乙烯基磺酸盐共聚物、聚丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚物、聚丙烯酰胺-乙烯基磺酸盐共聚物或聚丙烯酸盐-聚丙烯酰胺-乙烯基磺酸盐共聚物中的任一种。
进一步的，所述阴离子高分子聚合物的分子量为10000-20000。
所述消泡剂选自聚醚类或者聚醚改性硅类中的至少一种。
上述脱脂剂的配制方法包括以下步骤：取配方量的水加入搅拌釜，开启搅拌，逐次加入配方量的碱、阴离子高分子聚合物、长碳链聚环氧乙烷类表面活性剂、长碳链聚环氧乙烷环氧丙烷表面活性剂，并且确保每一种搅拌澄清后再加入下一种物料，最后缓慢在搅拌旋涡处加入配方量的消泡剂，消泡剂完全分散后完成制备。
上述脱脂剂组分中的长碳链聚环氧乙烷类表面活性剂/长碳链聚环氧乙烷环氧丙烷表面活性剂的种类及其浓度的选择对脱脂剂的清洗能力起到决定性作用，并且实现低泡性能，满足各种工况的使用；阴离子高分子聚合物因其双电层压缩作用、吸附-中和作用、吸附-架桥作用对油水分离性能有正相关的作用，基本实现各种油(油泥)与脱脂液在油水分离器中的迅速分离。
上述脱脂剂可以在20-60℃温度区间内用于钢铁件和锌件等金属工件的脱脂除油处理，工作现场使用浓度为1-10％，处理方式为浸泡、喷淋或超声波清洗使用。
经过上述脱脂剂处理后，清洗率达到97％以上，脱脂剂与油混合后的经油水分离性能COD值＜1000mg/L。
有益效果：本发明所述的脱脂剂是一种环保功能型无氮无磷水基金属脱脂剂，该无氮无磷水基脱脂剂对若干种市售车身冲压油/拉延油具有高清洗性能和高油水分离性，还可以降低涂装前处理中脱脂废液COD值、降低脱脂废液总量。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本申请作出详细说明。
实施例1
一种涂装前处理的环保功能型无氮无磷水基脱脂剂，由以下质量百分含量的组分配制而成：
氢氧化钠：1％；
直链型8碳聚氧乙烯醚(6EO)：5％；
直链型8碳聚氧乙烯聚氧丙烯醚(2EO+10PO)：2％；
聚丙烯酸钠-马来酸钠共聚物(分子量15000)：10％；
聚醚类消泡剂：0.03％；
水：余量。
配制方法：首先取配方量的水加入搅拌釜，开启搅拌，逐次加入配方量的氢氧化钠、聚丙烯酸钠-马来酸钠共聚物(分子量15000)、直链型8碳聚氧乙烯醚(6EO)、直链型8碳聚氧乙烯聚氧丙烯醚(2EO+10PO)，并且确保每一种搅拌澄清后再加入下一种物料，最后缓慢在搅拌旋涡处加入配方量的聚醚类消泡剂，消泡剂完全分散后完成制备。
该脱脂剂用于钢铁件和锌件等金属工件的脱脂处理，工作现场使用浓度为10％，处理温度为20℃，处理方式为超声波，处理时间为5分钟，清洗性能满足涂装前处理生产线的使用要求。
对比例1
一种涂装前处理的环保功能型无氮无磷水基脱脂剂，由以下质量百分含量的组分配制而成：
氢氧化钠：1％；
直链型8碳聚氧乙烯醚(6EO)：5％；
直链型8碳聚氧乙烯聚氧丙烯醚(2EO+10PO)：2％；
聚醚类消泡剂：0.03％；
水：余量。
配制方法：首先取配方量的水加入搅拌釜，开启搅拌，逐次加入配方量的氢氧化钠、直链型8碳聚氧乙烯醚(6EO)、直链型8碳聚氧乙烯聚氧丙烯醚(2EO+10PO)，并且确保每一种搅拌澄清后再加入下一种物料，最后缓慢在搅拌旋涡处加入配方量的聚醚类消泡剂，消泡剂完全分散后完成制备。
该脱脂剂用于钢铁件和锌件等金属工件的脱脂处理，工作现场使用浓度为10％，处理温度为20℃，处理方式为超声波，处理时间为5分钟，清洗性能满足涂装前处理生产线的使用要求。
实施例2
一种涂装前处理的环保功能型无氮无磷水基脱脂剂，由以下质量百分含量的组分配制而成：
氢氧化钾：1％；
葡萄糖酸钠：1％；
直链型10碳聚氧乙烯醚(5EO)：2％；
直链型10碳聚氧乙烯聚氧丙烯醚(10EO+2PO)：5％；
聚丙烯酸钠共聚物(分子量20000)：5％；
聚醚类消泡剂：0.01％；
水：余量。
配制方法：首先取配方量的水加入搅拌釜，开启搅拌，逐次加入配方量的氢氧化钾、直链型10碳聚氧乙烯醚(5EO)、直链型10碳聚氧乙烯聚氧丙烯醚(10EO+2PO)，并且确保每一种搅拌澄清后再加入下一种物料，最后缓慢在搅拌旋涡处加入配方量的聚醚类消泡剂，消泡剂完全分散后完成制备。
该脱脂剂用于钢铁件和锌件等金属工件的脱脂处理，工作现场使用浓度为3％，处理温度为40℃，处理方式为浸泡，处理时间为5分钟，清洗性能满足涂装前处理生产线的使用要求。
对比例2
一种涂装前处理的环保功能型无氮无磷水基脱脂剂，由以下质量百分含量的组分配制而成：
氢氧化钾：1％；
葡萄糖酸钠：1％；
直链型10碳聚氧乙烯醚(5EO)：2％；
直链型10碳聚氧乙烯聚氧丙烯醚(10EO+2PO)：5％；
聚醚类消泡剂：0.01％；
水：余量。
配制方法：首先取配方量的水加入搅拌釜，开启搅拌，逐次加入配方量的氢氧化钾、直链型10碳聚氧乙烯醚(5EO)、直链型10碳聚氧乙烯聚氧丙烯醚(10EO+2PO)，并且确保每一种搅拌澄清后再加入下一种物料，最后缓慢在搅拌旋涡处加入配方量的聚醚类消泡剂，消泡剂完全分散后完成制备。
该脱脂剂用于钢铁件和锌件等金属工件的脱脂处理，工作现场使用浓度为3％，处理温度为40℃，处理方式为浸泡，处理时间为5分钟，清洗性能满足涂装前处理生产线的使用要求。
实施例3
一种涂装前处理的环保功能型无氮无磷水基脱脂剂，由以下质量百分含量的组分配制而成：
酒石酸钠：1％；
直链型8碳聚氧乙烯醚(13EO)：1％；
直链型12碳聚氧乙烯醚(5EO)：1％；
直链型10碳聚氧乙烯聚氧丙烯醚(2EO+10PO)：2％；
聚丙烯酸盐-聚丙烯酰胺-乙烯基磺酸盐(分子量10000)：1％；
聚醚类消泡剂：3％；
水：余量。
配制方法：首先取配方量的水加入搅拌釜，开启搅拌，逐次加入配方量的酒石酸钠、聚丙烯酸盐-聚丙烯酰胺-乙烯基磺酸盐(分子量10000)、直链型12碳聚氧乙烯醚(5EO)、直链型10碳聚氧乙烯聚氧丙烯醚(2EO+10PO)，并且确保每一种搅拌澄清后再加入下一种物料，最后缓慢在搅拌旋涡处加入配方量的聚醚类消泡剂，消泡剂完全分散后完成制备。
该脱脂剂用于钢铁件和锌件等金属工件的脱脂处理，工作现场使用浓度为2％，处理温度为50℃，处理方式为浸泡，处理时间为5分钟，清洗性能满足涂装前处理生产线的使用要求。
对比例3
一种涂装前处理的环保功能型无氮无磷水基脱脂剂，由以下质量百分含量的组分配制而成：
酒石酸钠：1％；
直链型8碳聚氧乙烯醚(13EO)：1％；
直链型12碳聚氧乙烯醚(5EO)：1％；
直链型10碳聚氧乙烯聚氧丙烯醚(2EO+10PO)：2％；
聚醚类消泡剂：3％；
水：余量。
配制方法：首先取配方量的水加入搅拌釜，开启搅拌，逐次加入配方量的酒石酸钠、直链型12碳聚氧乙烯醚(5EO)、直链型10碳聚氧乙烯聚氧丙烯醚(2EO+10PO)，并且确保每一种搅拌澄清后再加入下一种物料，最后缓慢在搅拌旋涡处加入配方量的聚醚类消泡剂，消泡剂完全分散后完成制备。
该脱脂剂用于钢铁件和锌件等金属工件的脱脂处理，工作现场使用浓度为2％，处理温度为50℃，处理方式为浸泡，处理时间为5分钟，清洗性能满足涂装前处理生产线的使用要求。
性能测试：
取实施例1、实施例2、实施例3配制所得无氮无磷脱脂剂和某市售无氮无磷脱脂剂进行清洗力的测试以及油水分离测试。其中，脱脂剂的清洗力测试按照标准JB/T4323.2-1999(《水基金属清洗剂试验方法》)中“6.清洗能力试验方法”进行。测试温度为25℃，测试油品为某市售油品1、某市售油品2、某市售油品3、某市售油品4、某市售油品5、某市售油品6，清洗时间为5min。
油水分离性能的评价参考GB/T 7305-2003(《石油和合成液油水分离性测试方法》)，以油水完全分离时间为评价。测试温度为70℃，测试油品同上，测试搅拌速度为1500r/min，油水体积比例为90：10。
COD值测试参考GB 11914(《化学需氧量的测定》)。
测试结果如表1和表2所示。
表1各脱脂液不同性能对比
表2各脱脂液油水分离后COD值(mg/L)
根据表1和表2测试结果可见，实施例1、实施例2、实施例3无氮无磷脱脂剂的清洗性能优越于某市售无氮无磷脱脂剂。实施例1、实施例2、实施例3无氮无磷脱脂剂的油水分离性能优越于某市售无氮无磷脱脂剂。实施例1、实施例2、实施例3无氮无磷脱脂剂与油混合后的经油水分离性能COD值＜1000mg/L，远低于市售无氮无磷脱脂剂(约10000mg/L)。对比例1、对比例2、对比例3的脱脂剂的油水分离性能明显差于实施例1、实施例2、实施例3，对比例1、对比例2、对比例3中脱脂剂与油混合后的经油水分离性能COD值明显高于实施例1、实施例2、实施例3，验证阴离子高分子聚合物的加入使得油水分离性能有正相关的作用，基本实现各种油(油泥)与脱脂液在油水分离器中的迅速分离，从而降低了与油分离后的脱脂液的COD值。
Claims (7)
1.一种用于金属涂装前的环保功能型水基脱脂剂，其特征在于，由以下质量百分含量的各个组分组成：碱1～2％、长碳链聚环氧乙烷类表面活性剂2～5％、长碳链聚环氧乙烷环氧丙烷表面活性剂2～5％、阴离子高分子聚合物1～10％、消泡剂0.01～3.00％以及余量水；
所述阴离子高分子聚合物选自聚丙烯酸盐、聚丙烯酸盐-马来酸盐共聚物、聚丙烯酸盐-乙烯基磺酸盐共聚物、聚丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚物、聚丙烯酰胺-乙烯基磺酸盐共聚物或聚丙烯酸盐-聚丙烯酰胺-乙烯基磺酸盐共聚物中的任一种；
所述长碳链聚环氧乙烷类表面活性剂选自直链型8～12碳聚氧乙烯醚(5～13EO)、异构化8～12碳聚氧乙烯醚(5～13EO)和环状8～12碳聚氧乙烯醚(5～13EO)中的至少一种；
所述长碳链聚环氧乙烷环氧丙烷表面活性剂选自直链型8～12碳聚氧乙烯聚氧丙烯醚(2～10EO+2～10PO)、异构化8～12碳聚氧乙烯聚氧丙烯醚(2～10EO+2～10PO)和环状8～12碳聚氧乙烯聚氧丙烯醚(2～10EO+2～10PO)中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的脱脂剂，其特征在于，所述碱选自四甲基氢氧化铵、氢氧化钠、氢氧化钾、单乙醇胺、柠檬酸钠、酒石酸钠、葡萄糖酸钠、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸四钠中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的脱脂剂，其特征在于，所述阴离子高分子聚合物的分子量为10000-20000。
4.根据权利要求1所述的脱脂剂，其特征在于，所述消泡剂选自聚醚类或者聚醚改性硅类中的至少一种。
5.权利要求1-4中任一所述脱脂剂的配制方法，其特征在于，包括以下步骤：取配方量的水加入搅拌釜，开启搅拌，然后逐次加入配方量的碱、阴离子高分子聚合物、长碳链聚环氧乙烷类表面活性剂和长碳链聚环氧乙烷环氧丙烷表面活性剂，并且确保加入每一种组分搅拌澄清后再加入下一种组分，最后缓慢在搅拌旋涡处加入配方量的消泡剂，消泡剂完全分散后完成制备。
6.权利要求1-4中任一所述脱脂剂在金属涂装前处理中的应用，其特征在于，在20-60℃用于钢铁件和锌件金属工件的脱脂除油处理，使用浓度为1-10％，处理方式为浸泡、喷淋或超声波清洗。
7.根据权利要求6所述应用，其特征在于，所述脱脂剂的清洗率达到97％以上，脱脂剂与油混合后的经油水分离性能COD值＜1000mg/L。
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