CN110158107A - 一种用于金属抛光件的除蜡水及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于金属抛光件的除蜡水及其制备工艺，涉及金属清洁剂技术领域。其技术要点是：一种用于金属抛光件的除蜡水，包括如下重量份数的组分：水52‑52.5份；油酸2.5‑3.0份；有机溶剂2.5‑3.0份；有机碱18.0‑20.0份；无磷螯合剂5.0‑10.0份；表面活性剂30‑40份；所述表面活性剂由聚醚改性聚硅氧烷以及异构醇油酸皂复配而成，本发明具有除蜡效果良好、安全性高且对环境友好的优点。

Description

一种用于金属抛光件的除蜡水及其制备工艺

技术领域

本发明涉及金属清洁剂技术领域，更具体地说，它涉及一种用于金属抛光件的除蜡水及其制备工艺。

背景技术

各种金属和金属合金在加工前处理时为了提高其综合性能，表面光洁度以及装饰效果，常需对其采用专用的抛光蜡进行机械抛光处理，例如汽车外壳以及手机外壳的抛光工艺。金属工件经过抛光蜡处理后，表面残留有各种蜡垢需要进行除蜡清洗，除蜡作为金属工件加工前处理的第一道工序，其快慢、清楚效果对加工效率和综合经济效益影响显著。

目前，金属除蜡渍、脱脂、去油污的方法主要有有机溶剂法、化学法和水基清洗剂法等。前两种方法因毒性以及污染问题应用较少，而一般的金属清洗剂主要用来清洗普通的油污，对蜡垢的清洗效果不佳，难以达到洁净光亮的要求，有些甚至向清洗剂内添加含磷助剂，造成环境的二次污染。例如，CN102212836A公开了一种用于清洗抛光工件表面蜡垢的除蜡水及其配制方法，但上述除蜡水的配方中含有大量三聚磷酸钠，排放的含磷废液容易引发水体富营养化，造成水体污染。

因此，开发一种除蜡效果良好、安全性高且对环境友好的除蜡水是本发明要解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种用于金属抛光件的除蜡水，其具有除蜡效果良好、安全性高且对环境友好的优点。

本发明的目的二在于提供一种用于金属抛光件的除蜡水的制备工艺，其具有能够制备除蜡效果良好、安全性高且对环境友好的除蜡水的优点。

为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：

一种用于金属抛光件的除蜡水，包括如下重量份数的组分：水52-52.5份；油酸2.5-3.0份；有机溶剂2.5-3.0份；有机碱18.0-20.0份；无磷螯合剂5.0-10.0份；表面活性剂30-40份；所述表面活性剂由聚醚改性聚硅氧烷以及异构醇油酸皂复配而成。

通过采用上述技术方案，聚醚改性聚硅氧烷类表面活性剂作为一种高分子型的表面活性剂在工业中获得了大量应用，其由性能差别很大的聚醚链段和聚硅氧烷链段通过化学键连接而成，亲水的聚醚链段赋予其良好的水溶性，聚硅氧烷链段又赋予其较低的表面张力，乳化稳定性高，可使溶液中的污物较好地悬浮在乳液当中且保持稳定，此外，聚醚改性聚硅氧烷类表面活性剂还可利用其他功能官能团对其进行再次改性，使其兼具如消泡性高、生物降解性好、进一步提升亲水性等适用于除蜡水生产的特性；异构醇油酸皂属非离子型表面活性剂，溶解蜡质污垢能力强，且本身带有一定的除油、防锈效果，与聚醚改性聚硅氧烷复配能够起到协同效果，使制备出的除蜡水兼具良好的除蜡性能以及除油、防锈的效果。

进一步优选为，所述聚醚改性聚硅烷的改性方法为：步骤一，将聚乙二醇置于容器A中，加入丁二酸酐以及醋酸丁酯，升温至85-90℃，氮气保护下反应至其酸值恒定得溶液A；步骤二，将上述溶液A降温至60-65℃，加入亚硫酰氯，65-70℃恒温反应2-3h，冷却至室温得溶液B；步骤三，往容器B中加入羟基硅油以及溶剂，65-70℃及通氮条件下机械搅拌1-2h，然后往反应后的溶液中滴加上述步骤二中得到的溶液B，滴加完成后保温反应至酸值恒定得溶液C；步骤四，将溶液C加热至100-110℃，减压蒸馏除去溶剂，制得聚醚改性聚硅氧烷。

通过采用上述技术方案，上述改性方法在合成聚醚改性聚硅氧烷时，首先在聚醚链端引入羧基，然后再利用合成的聚醚链末端的羧基与亚硫酰氯反应使链的末端带上酰氯基，再通过酰氯基与羟基硅油链末端的羟基反应，合成聚醚改性聚硅氧烷，聚醚改性聚硅氧烷通过亲水性聚醚的接枝改性，可赋予聚硅氧烷以水溶性，使其既具有传统聚硅氧烷的耐高温、抗老化、低表面张力等优异性能，又具有润滑、柔软、良好的铺展性和乳化稳定性等，由此能够使除蜡水溶液的均匀性与效果均得到进一步地提升。

进一步优选为，所述聚醚改性聚硅氧烷以及异构醇油酸皂的质量比为1：(2-3)。

通过采用上述技术方案，当聚醚改性聚硅氧烷以及异构醇油酸皂按一定比例进行复配时，会产生一定的协同效应，在聚醚改性聚硅氧烷的质量超过异构油酸皂太多时，溶液性能以聚醚改性聚硅氧烷为主，其整体的除蜡能力减弱；反之，溶液性能以异构醇油酸皂为主，其溶液的乳化稳定性减弱；因此只有在二者质量比处于一定的比例时，才能获得兼具较高的除蜡能力与乳化稳定性的除蜡水。

进一步优选为，所述无磷螯合剂为纳米级硅酸钠、纳米级硅酸钾、纳米级硅酸锂中的至少一种。

通过采用上述技术方案，作为洗涤剂的主要成分的表面活性剂如果与水中的金属离子结合，其活性效果就会降低，因此现有的除蜡水通常使用三聚磷酸钠作为无磷螯合剂来吸收这类组分，但含磷物质容易引起水质富营养化的问题；硅酸盐作为三聚磷酸钠的替代物，其不含有磷元素，可替代含磷的无磷螯合剂与溶液中的金属离子反应，起到防止金属离子与除蜡水中的其他成分反应降低除蜡效果的目的，同时能够对环境保护起到一定的效果；纳米级硅酸钠、纳米级硅酸钾、纳米级硅酸锂能够与溶液中的物质获得更高的接触面积，提高其螯合效果。

进一步优选为，还包括抗污物再沉积剂1.0-2.0份，所述抗污物再沉积剂包括羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。

通过采用上述技术方案，羧甲基纤维素钠是一种阴离子型纤维素醚，易于分散在水中形成透明胶状溶液，具有良好的乳化稳定性，能够使溶液形成稳定的均质液体，用在除蜡水的生产中可用作抗污物再沉积剂，使脱除下的蜡质污垢稳定漂浮在溶液中，防止其再次沉积在工件表面；聚乙烯吡咯烷酮具有抗污垢再沉淀性能，可用于配制透明液体或重污垢洗涤剂，具有很好的防转色效果，而且可以增强净洗能力。

进一步优选为，还包括渗透剂9.0-10.0份，所述渗透剂为壬基酚聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯醚。

通过采用上述技术方案，渗透剂为小分子的表面活性剂，容易接近基体，吸附在基体和污垢间，协同非离子和阴离子表面活性剂，达到润湿、渗透、乳化、卷离污垢的效果；壬基酚聚氧乙烯醚是以壬基酚和环氧乙烷在催化剂作用下缩合反应的非离子表面活性剂，脂肪醇聚氧乙烯醚是由聚乙二醇(PEG)与脂肪醇缩合而成的醚，二者广泛用作水包油型乳化剂，用作金属工件的洗涤剂，能够在溶液的表面定向排列并能使表面张力显著下降，协同其他表面活性剂促进除蜡水中的有效成分对工件表面蜡质污垢的有效渗透。

进一步优选为，所述有机溶剂为松节油、柠檬油或甘油中的任意一种。

通过采用上述技术方案，有机溶剂具有对蜡垢油污的溶解性能，同时可以调节除蜡剂的黏度，增加除蜡剂在水中的溶解能力，且有机溶剂本身对于除蜡水的消泡能力也有加强效果；松节油是油脂、蜡、树脂的优良溶剂，其溶解能力介于石油溶剂与苯之间，沸点较高，使用时安全性较好；柠檬油由橙皮、橘皮、柠檬片蒸馏提炼而成，原料来源较广，溶解蜡质能力强；甘油即丙三醇，对金属无腐蚀性，能够用于除蜡水的调配中，溶解各类原料，帮助其溶解。

为实现上述目的二，本发明提供了一种用于金属抛光件的除蜡水的制备工艺，包括以下步骤：步骤一，将相应重量份数的油酸与有机碱混合，常温下搅拌均匀，然后加热到60-70℃，冷却后得到溶液一；步骤二，将相应重量份数的无磷螯合剂加入水中，常温下充分搅拌后得澄清的溶液二；步骤三，将上述溶液二倒入溶液一中，充分搅拌，再加入配方中的其余组分，加热至60-80℃，冷却至室温，得到除蜡水。

通过采用上述技术方案，除蜡水制备的关键是对各种表面活性剂、有机碱、有机溶剂等的合理复配,通过降低表面张力,改善润湿渗透性能和乳化、溶解、增溶等性能,从而加强渗透能力和溶解能力，通过上述制备工艺，能够将聚醚改性聚硅氧烷与异构醇油酸皂进行复配，使其与其他组分形成合理搭配，协同对蜡质污垢进行清理，产生更好的蜡质清理效果。

综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)聚醚改性聚硅氧烷兼具高水溶性与低表面张力，且乳化稳定性高，而异构醇油酸皂则具有较强的蜡质污垢溶解能力，二者复配能够制备出兼具良好除蜡效果以及乳化稳定性好的除蜡水；

(2)作为洗涤剂的主要成分的表面活性剂如果与水中的金属离子结合，其活性效果就会降低，在除蜡水中加入硅酸盐则能够达到螯合水中金属离子，保持除蜡水除蜡能力的效果；同时硅酸盐不含磷，能够对水体环境的保护起到一定的作用；纳米级硅酸钠、纳米级硅酸钾、纳米级硅酸锂能够与溶液中的物质获得更高的接触面积，提高其螯合效果。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1：一种用于金属抛光件的除蜡水，各组分及其相应的重量份数如表1所示。其中，表面活性剂由聚醚改性聚硅氧烷以及异构醇油酸皂复配而成，且其质量比为1：5；有机碱为二乙醇胺和二乙烯三胺，且其质量比为1:1，分别购自上海阿拉丁科技股份有限公司的二乙醇胺D112359以及南京莽原之旭化工有限公司的二乙烯三胺111-40-0；异构醇油酸皂为购自深圳市佳能洗涤用品有限公司的异构醇油酸皂JN-108；无磷螯合剂为购自河北协同环保科技股份有限公司的亚氨基二琥珀酸钠盐IDS；有机溶剂为购自上海远逸化工有限公司的甘油56-81-5。

聚醚改性聚硅烷的制备工艺包括以下步骤：

步骤一，将聚乙二醇置于容器A中，加入丁二酸酐以及醋酸丁酯，升温至85℃，氮气保护下反应，每5min测其酸值，0.5h后每10min测其酸值至恒定得溶液A；

步骤二，将上述溶液A降温至60℃，加入亚硫酰氯，65℃恒温反应2h，冷却至室温得溶液B；

步骤三，往容器B中加入羟基硅油以及溶剂，65℃及通氮条件下机械搅拌1h，然后往反应后的溶液中滴加上述步骤二中得到的溶液B，滴加完成后保温反应至酸值恒定得溶液C；

步骤四，将上述步骤三所得溶液C加热至100℃，减压蒸馏除去溶剂，制得聚醚改性聚硅氧烷。

上述含聚醚改性聚硅烷的除蜡水的制备工艺，包括以下步骤：

步骤一，按照重量份数称取52份水、3.0份油酸、2.5份有机溶剂、20份有机碱、10份无磷螯合剂以及30份表面活性剂，并将相应重量份数的油酸与有机碱混合，常温下搅拌均匀，然后加热到70℃，冷却后得到溶液一；

步骤二，将相应重量份数的无磷螯合剂加入水中，常温下充分搅拌后得澄清的溶液二；

步骤三，将上述溶液二倒入溶液一中，充分搅拌，再加入配方中的其余组分，加热至60℃，冷却至室温，得到除蜡水。

实施例2-5：一种用于金属抛光件的除蜡水，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表1所示。

表1实施例1-5中各组分及其重量份数

实施例6：一种用于金属抛光件的除蜡水，与实施例1的不同之处在于，除蜡水的制备工艺中，步骤一的表面活性剂中聚醚改性聚硅氧烷以及异构醇油酸皂的质量比为1:1。

实施例7：一种用于金属抛光件的除蜡水，与实施例1的不同之处在于，除蜡水的制备工艺中，步骤一的表面活性剂中聚醚改性聚硅氧烷以及异构醇油酸皂的质量比为1:2。

实施例8：一种用于金属抛光件的除蜡水，与实施例1的不同之处在于，除蜡水的制备工艺中，步骤一的表面活性剂中聚醚改性聚硅氧烷以及异构醇油酸皂的质量比为1:3。

实施例9：一种用于金属抛光件的除蜡水，与实施例1的不同之处在于，除蜡水的制备工艺中，步骤一的无磷螯合剂为纳米级硅酸钠。

实施例10：一种用于金属抛光件的除蜡水，与实施例1的不同之处在于，除蜡水的制备工艺中，步骤一的无磷螯合剂为纳米级硅酸钠和纳米级硅酸钾，且其质量比为1:1。

实施例11：一种用于金属抛光件的除蜡水，与实施例1的不同之处在于，除蜡水的制备工艺中，步骤一的无磷螯合剂为纳米级硅酸钠、纳米级硅酸钾以及纳米级硅酸锂，且其质量比为1:1:1。

实施例12：一种用于金属抛光件的除蜡水，与实施例1的不同之处在于，除蜡水的配方中，还加入了1份抗污物再沉积剂，抗污物再沉积剂为羧甲基纤维素钠。

实施例13：一种用于金属抛光件的除蜡水，与实施例1的不同之处在于，除蜡水的配方中，还加入了2份抗污物再沉积剂，抗污物再沉积剂为羧甲基纤维素钠与聚乙烯吡咯烷酮，且其质量比为1:1。

实施例14：一种用于金属抛光件的除蜡水，与实施例1的不同之处在于，除蜡水的配方中，还加入了9份渗透剂，渗透剂为壬基酚聚氧乙烯醚。

实施例15：一种用于金属抛光件的除蜡水，与实施例1的不同之处在于，除蜡水的配方中，还加入了10份渗透剂，渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。

实施例16：一种用于金属抛光件的除蜡水，与实施例1的不同之处在于，除蜡水的制备工艺中，步骤一的有机溶剂为松节油。

实施例17：一种用于金属抛光件的除蜡水，与实施例1的不同之处在于，除蜡水的制备工艺中，步骤一的有机溶剂为柠檬油。

对比例1：一种用于金属抛光件的除蜡水，采用公告号为CN102212836A的中国发明专利中公开的配方和方法制成。

对比例2：一种用于金属抛光件的除蜡水，与实施例1的不同之处在于，除蜡水的制备工艺中未加入聚醚改性聚硅氧烷。

对比例3：一种用于金属抛光件的除蜡水，与实施例1的不同之处在于，除蜡水的制备工艺中未加入异构醇油酸皂。

对比例4：一种用于金属抛光件的除蜡水，与实施例1的不同之处在于，除蜡水的制备工艺中所加入的表面活性剂为聚硅氧烷以及异构醇油酸皂，且其质量比为1:5。

对比例5：一种用于金属抛光件的除蜡水，与实施例1的不同之处在于，除蜡水的制备工艺中，步骤一的无磷螯合剂为5份的三聚磷酸钠。

测试方法：

本发明的测试方法参考行业标准ZBY43003-1986《通用水基金属净洗剂试验方法》进行测定。

除蜡能力测试：

将附蜡的Q235钢试片(质量为W1)置于除蜡水中，超声波清洗3分钟，漂洗，烘干承重(质量为W2)。

除蜡效率的计算公式为：

其中，X—除蜡效率，％；

W₀—未浸蜡前钢块的质量，g；

W₁—浸蜡后钢块的质量，g；

W₂—清洗后钢块的质量，g；

泡沫性能测试：采用罗氏泡沫仪进行测定。

腐蚀性测定：将试样钢片干燥称重，然后浸入到80℃的除蜡水中，2小时后，取出试片，用蒸馏水漂洗、丙酮脱水、吹干，称重。计算变化质量作为腐蚀量，以mg表示。腐蚀量＝清洗前的质量-清洗后的质量。

将上述实施例1-17以及对比例1-5中所制得的除蜡水编号为1-22号，按照上述检测步骤进行检测，所得测试结果如表2所示。

表21-22号样品检测结果

由样品1-5以及样品18的检测结果可知，在除蜡水的配方中加入聚醚改性硅氧烷以及异构醇油酸皂，其除蜡能力由81.6增长至93.3-94.6，由此可得其能够显著增强除蜡水的除蜡能力以及耐腐蚀性和消泡能力。

由样品1、样品6、样品7、样品8以及样品18的除蜡能力结果可知，在聚醚改性硅氧烷以及异构醇油酸皂的质量比为1:3时，,相较于未加入聚醚改性硅氧烷以及异构醇油酸皂的样品18，其除蜡能力的增长率为22.18％，达到最佳；而当二者比例为1:1或1:5时，其除蜡能力增长率分别为13.48％和14.34％，证明当聚醚改性硅氧烷以及异构醇油酸皂的质量比处于1:(2-3)范围内时，其除蜡效果处于较佳范围。

由样品1、样品9、样品10、样品11以及样品22的检测结果可知，螯合剂为三聚磷酸钠时，其除蜡能力为95.6，而用硅酸盐代替三聚磷酸钠后，其除蜡能力为95.7、96.2、96.4，其除蜡能力相当，因此可知硅酸盐能够起到替代作用，防止使用三聚磷酸钠造成的水体环境污染问题；同时，纳米级硅酸钠、纳米级硅酸钾以及纳米级硅酸锂的单独使用或混用时，其除蜡能力由93.3增长至95.7-96.4，因此可知纳米级硅酸钠、纳米级硅酸钾以及纳米级硅酸锂的单独使用或混用能够起到增强除蜡效果的作用。

由样品1、样品12以及样品13的检测结果可知，加入抗污物再沉积剂后，除蜡水的除蜡能力由93.3增长至97.8以及98.6，其除蜡能力得到增强，且当羧甲基纤维素钠以及聚乙烯比咯烷酮混用时，其除蜡能力为98.6，大于羧甲基纤维素钠单独使用时的除蜡能力，因此二者混用能够使除蜡能力得到进一步加强。

由样品1、样品13以及样品14的检测结果可知，以松节油、柠檬油或甘油其中之一作为有机溶剂时，除蜡水的气泡高度分别为34mm、32mm、34mm，其5min后气泡高度分别为12mm、16mm、15mm，相较于其他样品，其气泡产生时的高度以及5min后的气泡高度均处于较低水平，由此可得其具有较为显著的消泡能力，其中以松节油达到的消泡效果最佳。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于金属抛光件的除蜡水，其特征在于，包括如下重量份数的组分：

水52-52.5份；

油酸2.5-3.0份；

无磷螯合剂5.0-10.0份；

有机碱18.0-20.0份；

有机溶剂2.5-3.0份；

表面活性剂30-40份；

所述表面活性剂由聚醚改性聚硅氧烷以及异构醇油酸皂复配而成。

2.根据权利要求1所述的一种用于金属抛光件的除蜡水，其特征在于，所述聚醚改性聚硅烷的改性方法为：

步骤一，将聚乙二醇置于容器A中，加入丁二酸酐以及醋酸丁酯，升温至85-90℃，氮气保护下反应至其酸值恒定得溶液A；

步骤二，将上述溶液A降温至60-65℃，加入亚硫酰氯，65-70℃恒温反应2-3h，冷却至室温得溶液B；

步骤三，往容器B中加入羟基硅油以及溶剂，在65-70℃以及通氮条件下机械搅拌1-2h，然后往反应后的溶液中滴加上述步骤二中得到的溶液B，滴加完成后保温反应至酸值恒定得溶液C；

步骤四，将溶液C加热至100-110℃，减压蒸馏除去溶剂，制得聚醚改性聚硅氧烷。

3.根据权利要求1所述的一种用于金属抛光件的除蜡水，其特征在于，所述聚醚改性聚硅氧烷以及异构醇油酸皂的质量比为1：（2-3）。

4.根据权利要求1所述的一种用于金属抛光件的除蜡水，其特征在于，所述无磷螯合剂为纳米级硅酸钠、纳米级硅酸钾、纳米级硅酸锂中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种用于金属抛光件的除蜡水，其特征在于，还包括抗污物再沉积剂1.0-2.0份，所述抗污物再沉积剂包括羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的一种用于金属抛光件的除蜡水，其特征在于，还包括渗透剂9.0-10.0份，所述渗透剂为壬基酚聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯醚。

7.根据权利要求1所述的一种用于金属抛光件的除蜡水，其特征在于，所述有机溶剂为松节油、柠檬油或甘油中的任意一种。

8.一种用于金属抛光件的除蜡水的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将相应重量份数的油酸与有机碱混合，常温下搅拌均匀，然后加热到60-70℃，冷却后得到溶液一；

步骤二，将相应重量份数的无磷螯合剂加入水中，常温下充分搅拌后得澄清的溶液二；

步骤三，将上述溶液二倒入溶液一中，充分搅拌，再加入配方中的其余组分，加热至60-80℃，冷却至室温，得到除蜡水。