CN108286052B - 一种生物降解水基型金属清洗剂及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物降解水基型金属清洗剂，是由以下重量份的组分制成：表面活性剂4‑60份、防锈缓蚀剂0.1‑5份、络合剂0.1‑5份、助洗剂0‑10份、助溶剂0‑10份、水30‑85份。所述表面活性剂是由以下重量份的组分组成：脂肪酸甲酯乙氧基化物1‑20份、油脂乙氧基化物1‑20份、天然脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠1‑10份、异构醇聚氧乙烯醚1‑10份。本发明提供的生物降解水基型金属清洗剂，与常规的表面活性剂相比，易于生物降解，并且由于渗透性及清洗能力强，对油性污垢增溶效果突出，因而对金属脱脂效率高，且对金属表面无腐蚀，并具有优异的生物降解性，能有效地减少脱脂废液对环境的污染。

Description

一种生物降解水基型金属清洗剂及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及机械工业清洗剂技术领域，具体地说，涉及一种生物降解水基型金属清洗剂及其制备方法与应用。

背景技术

金属清洗是金属制件在加工、装配、贮存和维修等过程中必不可少的工艺环节，最大的应用领域为钢铁和汽车工业。目前，市场上广泛使用的金属清洗剂为碱性或酸性的水基清洗剂、溶剂型清洗剂或采用汽油、煤油等混合烃类为主的有机清洗剂，化学成分的存在不仅会给金属表面带来一定的损害，而且也会对环境造成一定的危害。同时也存在清洗时间长、防锈效果不好、成本高、不易降解的缺陷。

因此，亟待开发一种新型的对环境危害低、成本低廉、清洗效果优异的生物降解水基型金属清洗剂。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种生物降解水基型金属清洗剂，能有效降低清洗剂废液对环境污染的程度，清洗效率大大提高，对金属表面没有腐蚀。

本发明的另一个目的是提供一种所述生物降解水基型金属清洗剂的制备方法。

本发明的再一个目的是提供一种所述生物降解水基型金属清洗剂在金属制件的加工、装配、贮存和维修等过程中的应用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的第一方面，提供了一种生物降解水基型金属清洗剂，是由以下重量份的组分制成：

所述表面活性剂是由以下重量份的组分组成：

所述脂肪酸甲酯乙氧基化物的结构式为：

RCO(CH₂CH₂O)_nOCH₃，

其中：R为C8-C18脂肪链，0<n≤40。

优选的，所述脂肪酸甲酯乙氧基化物为棕榈酸甲酯乙氧基化物、大豆油甲酯乙氧基化物、椰油甲酯乙氧基化物中的至少一种。

所述油脂乙氧基化物的结构式为：

其中：R为C8-C18脂肪链，20≤n≤80。

所述油脂包括：大豆油、椰子油、棕榈油等天然油脂。

优选的，所述油脂乙氧基化物为大豆油乙氧基化物、椰子油乙氧基化物、棕榈油乙氧基化物中的至少一种。

所述异构醇聚氧乙烯醚为十碳异构醇醚或十三碳异构醇醚中的至少一种。

所述防锈缓蚀剂为亚磷酸酯、三乙醇胺、苯甲酸钠、苯骈三氮唑中的至少一种。

所述络合剂为乙二胺四乙酸二钠(EDTA二钠盐)、柠檬酸钠、草酸钠中的至少一种。

所述助洗剂为碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。

所述助溶剂为乙醇、丙二醇丁醚、异丙醇等有机溶剂中的至少一种。

本发明的第二方面，提供了一种所述生物降解水基型金属清洗剂的制备方法，包括以下步骤：

按照所述配比，向水中加入助洗剂搅拌，升温搅拌溶解，加入表面活性剂搅拌溶解，继续加入络合剂搅拌溶解，再加入防锈缓蚀剂搅拌溶解，降至室温后加入助溶剂搅拌均匀，获得所述生物降解水基型金属清洗剂。

所述升温搅拌溶解的温度为10～50℃。

本发明的第三方面，提供了一种所述生物降解水基型金属清洗剂在金属制件的加工、装配、贮存和维修等过程中的应用。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点和有益效果：

本发明提供的生物降解水基型金属清洗剂，配方中使用了以天然植物油脂为起始原料合成的油脂乙氧基化物，是清洗剂中的主要表面活性剂，其结构与油脂相似，增加了对油性污垢的增溶性，与普通清洗剂相比，去油污性能大大提高，由于油脂乙氧基化物自身就是一种生物降解性很好的产品，降低了清洗剂废液对环境污染的程度，由其配置的清洗剂刺激性小、水溶速度快，使用温度宽，并且能重复使用。

本发明提供的生物降解水基型金属清洗剂，配方中所用表面活性剂均以可再生天然油脂为起始原料，与常规的表面活性剂相比，脂肪酸甲酯乙氧基化物在新型催化剂作用下制得，其渗透性及清洗能力强；油脂乙氧基化物的结构与油脂更为相似，对油性污垢增溶效果更为突出，由它们复合的清洗剂对金属脱脂效率高，且对金属表面无腐蚀，并具有优异的生物降解性，能有效地减少脱脂废液对环境的污染；可用于碳钢、铸铁、合金钢等多种金属表面的去污。配方中使用的表面活性剂均为天然油脂的衍生物，易于生物降解且为可再生原料，符合国家提出的绿色环保，可持续发展的方针、政策。

本发明提供的生物降解水基型金属清洗剂，与常规的表面活性剂相比，易于生物降解，并且由于渗透性及清洗能力强，对油性污垢增溶效果突出，因而对金属脱脂效率高，且对金属表面无腐蚀，并具有优异的生物降解性，能有效地减少脱脂废液对环境的污染。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

本发明所用试剂和原料均市售可得或可按文献方法制备。除非另外说明，否则百分比和份数按重量计算。

棕榈酸甲酯乙氧基化物FMEE-P-6805、大豆油甲酯乙氧基化物FMEE-S-2408、椰油甲酯乙氧基化物FMEE-C-2410、大豆油乙氧基化物NOE-S-42、椰子油乙氧基化物NOE-C-75、棕榈油乙氧基化物NOE-P-15、异构醇聚氧乙烯醚C1009、异构醇聚氧乙烯醚C1305、异构醇聚氧乙烯醚C1307均购自中轻日化科技有限公司，天然脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES购自中轻化工绍兴有限公司。

实施例1

一种生物降解水基型金属清洗剂，是由表1中重量份的组分制成：

表1

名称	重量份
		棕榈酸甲酯乙氧基化物FMEE-P-6805	5
大豆油乙氧基化物NOE-S-42	20
		天然脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES	10
异构醇聚氧乙烯醚C1009	3
		亚磷酸酯	1
碳酸钠	3
		EDTA二钠盐	5
异丙醇	10
		蒸馏水	43

一种生物降解水基型金属清洗剂的制备方法包括以下步骤：

先称量43份蒸馏水放入生产装置中，开启搅拌，在缓慢搅拌的状况下加入3份助洗剂碳酸钠，并且升温至40℃，搅拌至碳酸钠完全溶解。继续加入5份棕榈酸甲酯乙氧基化物FMEE-P-6805、20份大豆油乙氧基化物NOE-S-42、10份天然脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES、3份异构醇聚氧乙烯醚C1009，恒温搅拌至所有表面活性剂完全溶解。继续加入5份络合剂EDTA二钠盐，充分搅拌，使其溶解，搅拌混合均匀。继续加入1份防锈缓蚀剂亚磷酸酯，充分搅拌，待各组分完全混合均匀后降至室温，加入10份助溶剂异丙醇，充分搅拌，混合均匀得到所述生物降解水基型金属清洗剂。

实施例2

一种生物降解水基型金属清洗剂，是由表2中重量份的组分制成：

表2

名称	重量份
		大豆油甲酯乙氧基化物FMEE-S-2408	20
椰子油乙氧基化物NOE-C-75	3
		天然脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES	3
异构醇聚氧乙烯醚C1305	5
		三乙醇胺	1.5
氢氧化钠	5
		草酸钠	1
丙二醇丁醚	4
		蒸馏水	57.5

一种生物降解水基型金属清洗剂的制备方法包括以下步骤：

先称量57.5份蒸馏水放入生产装置中，开启搅拌，在缓慢搅拌的状况下加入5份助洗剂氢氧化钠，并且升温至40℃，搅拌至氢氧化钠完全溶解。继续加入20份大豆油甲酯乙氧基化物FMEE-S-2408、3份椰子油乙氧基化物NOE-C-75、3份天然脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES、5份异构醇聚氧乙烯醚C1305，恒温搅拌至所有表面活性剂完全溶解。继续加入1份络合剂草酸钠，充分搅拌，使其溶解，搅拌混合均匀。继续加入1.5份防锈缓蚀剂三乙醇胺，充分搅拌，待各组分完全混合均匀后降至室温，加入4份助溶剂丙二醇丁醚，充分搅拌，混合均匀得到所述生物降解水基型金属清洗剂。

实施例3

一种生物降解水基型金属清洗剂，是由表3中重量份的组分制成：

表3

一种生物降解水基型金属清洗剂的制备方法包括以下步骤：

先称量56份蒸馏水放入生产装置中，开启搅拌，加入10份椰油甲酯乙氧基化物FMEE-C-2410、10份棕榈油乙氧基化物NOE-P-15、6份天然脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES、8份异构醇聚氧乙烯醚C1307，恒温搅拌至所有表面活性剂完全溶解。继续加入2份络合剂柠檬酸钠，充分搅拌，使其溶解，搅拌混合均匀。继续加入3份防锈缓蚀剂苯骈三氮唑，充分搅拌，待各组分完全混合均匀后降至室温，加入5份助溶剂乙醇，充分搅拌，混合均匀得到所述生物降解水基型金属清洗剂。

实施例4

一种生物降解水基型金属清洗剂，是由表4中重量份的组分制成：

表4

名称	重量份
		棕榈酸甲酯乙氧基化物FMEE-P-6805	1
大豆油乙氧基化物NOE-S-42	18
		天然脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES	9
异构醇聚氧乙烯醚C1009	4
		亚磷酸酯	2.5
柠檬酸钠	3
		蒸馏水	62.5

一种生物降解水基型金属清洗剂的制备方法包括以下步骤：

先称量62.5份蒸馏水放入生产装置中，开启搅拌，升温至40℃，加入1份棕榈酸甲酯乙氧基化物FMEE-P-6805、18份大豆油乙氧基化物NOE-S-42、9份天然脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES、4份异构醇聚氧乙烯醚C1009，恒温搅拌至所有表面活性剂完全溶解。继续加入3份络合剂柠檬酸钠，充分搅拌，使其溶解，搅拌混合均匀。继续加入2.5份防锈缓蚀剂亚磷酸酯，充分搅拌，待各组分完全混合均匀后降至室温，得到所述生物降解水基型金属清洗剂。

实施例5

一种生物降解水基型金属清洗剂，是由表5中重量份的组分制成：

表5

名称	重量份
		棕榈酸甲酯乙氧基化物FMEE-P-6805	18
大豆油乙氧基化物NOE-S-42	1
		天然脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES	8
异构醇聚氧乙烯醚C1009	10
		亚磷酸酯	4
柠檬酸钠	2.5
		蒸馏水	56.5

一种生物降解水基型金属清洗剂的制备方法包括以下步骤：

先称量56.5份蒸馏水放入生产装置中，开启搅拌，升温至40℃，加入18份棕榈酸甲酯乙氧基化物FMEE-P-6805、1份大豆油乙氧基化物NOE-S-42、8份天然脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES、10份异构醇聚氧乙烯醚C1009，恒温搅拌至所有表面活性剂完全溶解。继续加入2.5份络合剂柠檬酸钠，充分搅拌，使其溶解，搅拌混合均匀。继续加入4份防锈缓蚀剂亚磷酸酯，充分搅拌，待各组分完全混合均匀后降至室温，得到所述生物降解水基型金属清洗剂。

实施例6

一种生物降解水基型金属清洗剂，是由表6中重量份的组分制成：

表6

一种生物降解水基型金属清洗剂的制备方法包括以下步骤：

先称量57份水放入生产装置中，开启搅拌，升温至40℃，加入15份棕榈酸甲酯乙氧基化物FMEE-P-6805、15份大豆油乙氧基化物NOE-S-42、1份天然脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES、6份异构醇聚氧乙烯醚C1009，恒温搅拌至所有表面活性剂完全溶解。继续加入4份络合剂柠檬酸钠，充分搅拌，使其溶解，搅拌混合均匀。继续加入2份防锈缓蚀剂亚磷酸酯，充分搅拌，待各组分完全混合均匀后降至室温，得到所述生物降解水基型金属清洗剂。

实施例7

一种生物降解水基型金属清洗剂，是由表7中重量份的组分制成：

表7

名称	重量份
		棕榈酸甲酯乙氧基化物FMEE-P-6805	20
大豆油乙氧基化物NOE-S-42	5
		天然脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES	4
异构醇聚氧乙烯醚C1009	1
		亚磷酸酯	1
碳酸钠	5
		柠檬酸钠	3.5
异丙醇	5
		蒸馏水	55.5

一种生物降解水基型金属清洗剂的制备方法包括以下步骤：

先称量55.5份蒸馏水放入生产装置中，开启搅拌，在缓慢搅拌的状况下加入5份助洗剂碳酸钠，并且升温至40℃，搅拌至碳酸钠完全溶解。继续加入20份棕榈酸甲酯乙氧基化物FMEE-P-6805、5份大豆油乙氧基化物NOE-S-42、4份天然脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES、1份异构醇聚氧乙烯醚C1009，恒温搅拌至所有表面活性剂完全溶解。继续加入3.5份络合剂柠檬酸钠，充分搅拌，使其溶解，搅拌混合均匀。继续加入1份防锈缓蚀剂亚磷酸酯，充分搅拌，待各组分完全混合均匀后降至室温，加入5份助溶剂异丙醇，充分搅拌，混合均匀得到所述生物降解水基型金属清洗剂。

实施例8

一种生物降解水基型金属清洗剂，是由表8中重量份的组分制成：

表8

名称	重量份
		棕榈酸甲酯乙氧基化物FMEE-P-6805	20
大豆油乙氧基化物NOE-S-42	20
		天然脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES	10
异构醇聚氧乙烯醚C1009	10
		亚磷酸酯	5
碳酸钠	1
		柠檬酸钠	0.1
异丙醇	1
		蒸馏水	32.9

一种生物降解水基型金属清洗剂的制备方法包括以下步骤：

先称量蒸馏水32.9份水放入生产装置中，开启搅拌，在缓慢搅拌的状况下加入1份助洗剂碳酸钠，并且升温至40℃，搅拌至碳酸钠完全溶解。继续加入20份棕榈酸甲酯乙氧基化物FMEE-P-6805、20份大豆油乙氧基化物NOE-S-42、10份天然脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES、10份异构醇聚氧乙烯醚C1009，恒温搅拌至所有表面活性剂完全溶解。继续加入0.1份络合剂柠檬酸钠，充分搅拌，使其溶解，搅拌混合均匀。继续加入5份防锈缓蚀剂亚磷酸酯，充分搅拌，待各组分完全混合均匀后降至室温，加入1份助溶剂异丙醇，充分搅拌，混合均匀得到所述生物降解水基型金属清洗剂。

实施例9

一种生物降解水基型金属清洗剂，是由表9中重量份的组分制成：

表9

名称	重量份
		棕榈酸甲酯乙氧基化物FMEE-P-6805	1
大豆油乙氧基化物NOE-S-42	1
		天然脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES	1
异构醇聚氧乙烯醚C1009	1
		亚磷酸酯	0.1
碳酸钠	10
		柠檬酸钠	5
异丙醇	10
		蒸馏水	70.9

一种生物降解水基型金属清洗剂的制备方法包括以下步骤：

先称量70.9份蒸馏水放入生产装置中，开启搅拌，在缓慢搅拌的状况下加入10份助洗剂碳酸钠，并且升温至40℃，搅拌至碳酸钠完全溶解。继续加入1份棕榈酸甲酯乙氧基化物FMEE-P-6805、1份大豆油乙氧基化物NOE-S-42、1份天然脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES、1份异构醇聚氧乙烯醚C1009，恒温搅拌至所有表面活性剂完全溶解。继续加入5份络合剂柠檬酸钠，充分搅拌，使其溶解，搅拌混合均匀。继续加入0.1份防锈缓蚀剂亚磷酸酯，充分搅拌，待各组分完全混合均匀后降至室温，加入10份助溶剂异丙醇，充分搅拌，混合均匀得到所述生物降解水基型金属清洗剂。

实施例10

一种生物降解水基型金属清洗剂，是由表10中重量份的组分制成：

表10

一种生物降解水基型金属清洗剂的制备方法包括以下步骤：

先称量37份蒸馏水放入生产装置中，开启搅拌，在缓慢搅拌的状况下加入8份助洗剂碳酸钠，并且升温至40℃，搅拌至碳酸钠完全溶解。继续加入20份棕榈酸甲酯乙氧基化物FMEE-P-6805、20份大豆油乙氧基化物NOE-S-42、5份天然脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠AES、5份异构醇聚氧乙烯醚C1009，恒温搅拌至所有表面活性剂完全溶解。继续加入1.5份络合剂柠檬酸钠，充分搅拌，使其溶解，搅拌混合均匀。继续加入3.5份防锈缓蚀剂亚磷酸酯，充分搅拌，待各组分完全混合均匀后降至室温，得到所述生物降解水基型金属清洗剂。

将实施例1、2、3中制得的生物降解水基型金属清洗剂各稀释30倍后，按照中华人民共和国机械行业标准JB/T4323.2-1999分别进行清洗能力、腐蚀性能测试，结果见表11所示：

表11

序号	洗油率(％)	腐蚀性
			实施例1	95.8	0级
实施例2	96.5	0级
			实施例3	92.3	0级

表11结果表明，本发明制得的生物降解水基型金属清洗剂使用了能生物降解的以天然植物油脂合成的油脂乙氧基化物，不仅改善了酸性、碱性金属清洗剂对构件的腐蚀性，降低了清洗废液造成环境污染的程度，而且在常温下能正常使用，节约了能耗，洗油率大大提高，并且可以重复使用。

将实施例4-10中制得的生物降解水基型金属清洗剂各稀释30倍后，按照中华人民共和国机械行业标准JB/T4323.2-1999分别进行清洗能力的性能测试，结果见表12所示：

表12

序号	实施例4	实施例5	实施例6	实施例7	实施例8	实施例9	实施例10
								洗油率％	90.6	94.8	95.1	94.5	96.1	85.6	99.7

表12结果表明，本发明制得的生物降解水基型金属清洗剂使用了能生物降解的以天然植物油脂合成的油脂乙氧基化物，不仅改善了酸性、碱性金属清洗剂对构件的腐蚀性，降低了清洗废液造成环境污染的程度，而且在常温下能正常使用，节约了能耗，洗油率大大提高，并且可以重复使用。

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说明本发明的原理，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范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种生物降解水基型金属清洗剂，其特征在于：是由以下重量份的组分制成：

所述表面活性剂是由以下重量份的组分制成：

所述防锈缓蚀剂为亚磷酸酯、三乙醇胺、苯甲酸钠、苯骈三氮唑中的至少一种；

所述络合剂为柠檬酸钠、草酸钠中的至少一种；

所述助洗剂为氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种；

所述助溶剂为丙二醇丁醚、异丙醇中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的生物降解水基型金属清洗剂，其特征在于：所述脂肪酸甲酯乙氧基化物的结构式为：

RCO(CH₂CH₂O)_nOCH₃，

其中：R为C8-C18脂肪链，0<n≤40。

3.根据权利要求2所述的生物降解水基型金属清洗剂，其特征在于：所述脂肪酸甲酯乙氧基化物为棕榈酸甲酯乙氧基化物、大豆油甲酯乙氧基化物、椰油甲酯乙氧基化物中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的生物降解水基型金属清洗剂，其特征在于：所述油脂乙氧基化物的结构式为：

其中：R为C8-C18脂肪链，20≤n≤80。

5.根据权利要求4所述的生物降解水基型金属清洗剂，其特征在于：所述油脂乙氧基化物为大豆油乙氧基化物、椰子油乙氧基化物、棕榈油乙氧基化物中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的生物降解水基型金属清洗剂，其特征在于：所述异构醇聚氧乙烯醚为十碳异构醇醚或十三碳异构醇醚中的至少一种。

7.一种权利要求1至6任一项所述的生物降解水基型金属清洗剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

按照所述配比，向水中加入助洗剂搅拌，升温搅拌溶解，加入表面活性剂搅拌溶解，继续加入络合剂搅拌溶解，再加入防锈缓蚀剂搅拌溶解，降至室温后加入助溶剂搅拌均匀，获得所述生物降解水基型金属清洗剂。

8.根据权利要求7所述的生物降解水基型金属清洗剂的制备方法，其特征在于：所述升温搅拌溶解的温度为10～50℃。

9.一种权利要求1至6任一项所述的生物降解水基型金属清洗剂在金属制件的加工、装配、贮存和维修中的应用。