CN110230065B - 一种高温氧化皮的中性去除剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温氧化皮的中性去除剂及其制备方法。所述去除剂包括炔醇5‑9份、植物表面活性分散剂9‑12份、还原剂10‑18份，螯合剂17‑34份，PH调节剂2‑3份，其余为去离子水。植物表面活性分散剂中的芦荟胶需去皮后制备提取液。制备时采用先固后液最后添加还原剂及具有起泡效果溶液的基本顺序将各组分混合，滴加酸碱调节PH为6.5‑7.5。所述去除剂为中性，能够完全取代喷沙、强酸酸洗等去除黑氧化皮的方式，对基材不会产生渗氢现象及过度腐蚀，保持基材原有机械性能；本方案中炔醇、植物表面活性剂、还原剂及螯合剂协同作用，具有去除速度快及去除彻底的效果；本发明的去除剂废液环保，使用中对操作人员不会产生健康安全危害，同时能够有效回收单金属粉末。

Description

一种高温氧化皮的中性去除剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及清洗剂技术领域，具体涉及一种高温氧化皮的中性去除剂及其制备方法。

背景技术

在一些军工及民用产业中，会使用大量高强度或超强度钢等高品质基材，这种基材多采用高温热处理优化机械性能，但热处理后表面会形成较厚黑色氧化层，后期做防护涂装处理时，去除有一定困难，此黑色氧化层相较于普通的氧化锈蚀物，去除难度更大。传统主要采用高速喷丸或酸洗等方式，喷丸对表面粗糙度有很大影响，且异型等角落喷不到，车间灰尘污染大。酸洗挥发性强，设备腐蚀性大，对操作工人身有危害，基材失重大，特别是渗“氢”严重，基材机械性能降低，为整机带来一定隐患。目前高强度钢黑色氧化皮使用磷酸酒精腐蚀溶液去除是一种折中的方法，其与盐酸、硫酸等强酸相比，对基体材料的“渗氢”量只是单位之间内相对降低，并没有完全杜绝腐蚀过程中的“渗氢”现象。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明所要解决的技术问题是：提供一种高温氧化皮的中性去除剂及其制备方法，得到一种不添加无机酸的呈中性、不含溶剂、不含重金属的去除剂，能够快速浸泡实现氧化皮的去除，同时有效避免渗氢作用，不破坏基体材料原有机械性能。

本发明的技术方案如下：

一种高温氧化皮的中性去除剂，以总重量为100份计，包括炔醇5-9份、植物表面活性分散剂9-12份、还原剂10-18份，螯合剂17-34份，PH调节剂2-3份，其余为去离子水。

进一步地，所述螯合剂为多聚磷酸钠、植酸钠、草酸钾及三乙醇胺中的一种或多种。

进一步地，所述表面活性分散剂为皂角液和芦荟胶的混合。

进一步地，所述还原剂为葡萄糖、甲基硼烷和维生素C的混合。

进一步地，所述炔醇包括丁炔二醇、丙炔醇以及其它具有表面活性的炔醇类物质。

进一步地，以总重量为100份计，包含以下重量份组分：多聚磷酸钠3-7份、皂角液8-10份、芦荟胶1-2份、植酸钠2-4份、草酸钾4-8份、甲基硼烷2-4份、葡萄糖5-7份、维生素C3-7份、三乙醇胺8-15份、炔醇5-9份、PH调节植酸2-3份、其余为去离子水。

作为本发明的一个优选实施例，以总重量为100份计，包含以下重量份组分：多聚磷酸钠5份、皂角液9份、芦荟胶1.5份、植酸钠3份、草酸钾6份、甲基硼烷3份、葡萄糖6份、三乙醇胺10份、维生素C5份，炔醇7份，PH调节植酸2.5份，其余为去离子水。

本方案还发明了一种上述中性去除剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，准备原料，准备上述配方中的原料，制备芦荟胶和皂角液，并准确称量其它的成分；

步骤2，混合条件设置：在不锈钢搅拌釜中加入部分的去离子水，之后利用间接蒸汽加热至45-55℃，开起贴壁式超声波，频率设置为25-30赫兹、搅拌棒转速为60-80转/分；

步骤3，第一次混合：首先在搅拌釜中加入多聚磷酸钠，之后每隔20-25分钟依次加入植酸钠、草酸钾、甲基硼烷、葡萄糖、三乙醇胺、炔醇、芦荟胶，搅拌釜继续运作45-55分钟；

步骤4，第二次混合：待第一次混合搅拌完毕后，将维生素C加入搅拌釜内，搅拌釜运作20-25分钟后加入皂角液、剩余的去离子水，搅拌至溶液混合均匀；

步骤5，PH值测定：对步骤4混合完成后的溶液进行PH值测定，通过添加试剂调节PH值处于6.5-7.5之间。

进一步地，所述步骤1中芦荟胶制备时，首先清洁用具，预防细菌进入芦荟胶中；其次收割新鲜芦荟，人工去皮；将去皮后的新鲜芦荟放入制汁机里制汁，之后对制得的芦荟汁进行粗过滤后再进行一次精过滤，并将过滤后的芦荟汁放入冰箱中冷藏，就得到可使用的芦荟胶。

进一步地，所述步骤1中皂角液制备时，通过将干燥的皂角粉碎，粒径控制在2-3mm之间，然后将1份皂角粉碎物配合9份去离子水在50-60℃下浸泡24小时，之后经粗过滤后，在50-60℃下搅拌50-60分钟，然后经过精过滤，再加入去离子水将溶液补至10份得到所述皂角液。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果如下：

1)本发明增加植物提取物皂角液和芦荟胶充分替代传统的表面活性剂制取去除剂，其成分安全，而且环境友好，容易自然降解，解决了成分残留可能造成安全隐患以及环境污染的问题；采用将芦荟去皮，仅用内部组织制备提取物，能够显著延长芦荟胶使用的保质时间，推测其原因在于，新鲜的芦荟和仙人掌的外皮中含有大量的多酚类物质和显色物质，用新鲜原料进行提取，这些物质缺少干物质的束缚作用，极易被溶解释放出来，而这些成分在放置过程中容易变质，从而缩短保质期。

2)所述去除剂为中性，不含有机或无机酸，浸蚀原理与各种酸性浸蚀不同，分解金属氧化物的过程中并不产生氢气，工作液pH值为6.5-7.5，接近中性，此条件下的（H⁺）≈（10^-6.5～10^-7.5）mol/L，此时氢离子浓度可以忽略不记，从而在理论上可以实现浸蚀过程基体不出现渗氢现象，原有机械性能不变，完成取代喷丸、强酸酸洗等方式。

3）炔醇在现有技术中一般用于酸性去除剂中作为缓蚀剂，但本发明将炔醇添加到组合物中作为一种复合型功能剂，具有表面活性、还原及防锈的综合效果。炔醇由于具有两个亲水基团和两个亲油基团，两个双亲基对称连接而成，其界面活性远高于传统的表面活性剂，因此在体系中具有较快的迁移速度，使得去除剂在去除过程中能够迅速润湿基材；炔醇中不饱和键的存在使得炔醇具有优异的还原性，能够在自身快速迁移浸润的条件下同时具有还原效果，并且与传统的还原剂协同作用，能够实现对高温氧化皮这种难以去除的物质的快速去除。采用还原剂、螯合剂与表面活性分散剂相互协同作用，由植物表面活性分散剂促进还原剂与络合剂对高温氧化皮的渗透与润湿，由还原剂与金属氧化物发生反应，再与螯合剂螯合反应，共同协同作用提高了还原剂与螯合剂对高温氧化皮的反应效果。

4）选择葡萄糖、甲基硼烷及维生素C作为混合还原剂，提供弱还原剂与强还原的复合并控制强弱还原剂的用量，保证还原的安全；其中甲基硼烷与维生素C为强还原剂，能够有效还原金属氧化物；选择维生素C作为主还原剂，具有来源易得和安全无害的特点，同时由于通常高温氧化皮存在的基材均为高品质基材，维生素C在还原效果上相对温和，不会在还原完毕的后续过程中损害基材；葡萄糖作为弱还原剂，能够辅助强还原剂进行还原，另外葡萄糖由于含有羟基，在清洗完成后容易在金属表面形成膜，阻滞金属的溶解，这也避免了强还原剂的还原作用在氧化皮去除后对基材本体的影响，同时在后期使用中具有阻锈功能，结合炔醇的缓蚀功能强化阻锈效果。

5）本去除剂使用方法简单，可在室温浸泡，相比于强酸酸洗，中性条件有利于保证使用者的安全。

具体实施方式

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

一种高温氧化皮的中性去除剂，以总重量为100份计，包含以下重量份组分：多聚磷酸钠5份、皂角液9份、芦荟胶1.5份、植酸钠3份、草酸钾6份、甲基硼烷3份、葡萄糖6份、三乙醇胺10份、维生素C5份、1-4-丁炔二醇7份、PH调节植酸2.5份、其余为去离子水。

上述去除剂的制备方法如下：

步骤1，准备原料，准备上述配方中的原料，制备芦荟胶和皂角液，并准确称量其它的成分；所述步骤1中芦荟胶制备时，首先清洁用具，预防细菌进入芦荟胶中；其次收割新鲜芦荟，人工去皮；将去皮后的新鲜芦荟放入制汁机里制汁，之后对制得的芦荟汁进行粗过滤后再进行一次精过滤，并将过滤后的芦荟汁放入冰箱中冷藏，得到可使用的芦荟胶。所述步骤1中皂角液制备时，通过将干燥的皂角粉碎，粒径控制在2-3mm之间，然后将1份皂角粉碎物配合9份去离子水在55℃下浸泡24小时，之后经粗过滤后，在55℃下搅拌55分钟，然后经过精过滤，再加入去离子水将溶液补至10份得到所述皂角液。

步骤2，混合条件设置：在不锈钢搅拌釜中加入一半的去离子水，之后利用间接蒸汽加热至50℃，开起贴壁式超声波，频率设置为28赫兹、搅拌棒转速为70转/分；

步骤3，第一次混合：首先在搅拌釜中加入多聚磷酸钠，之后每隔20-25分钟依次加入植酸钠、草酸钾、甲基硼烷、葡萄糖、三乙醇胺、炔醇、芦荟胶，搅拌釜继续运作50分钟；

步骤4，第二次混合：待第一次混合搅拌完毕后，将维生素C加入搅拌釜内，搅拌釜运作20-25分钟后加入皂角液及剩余的另一半去离子水，搅拌至溶液混合均匀；

步骤5，PH值测定：对步骤4混合完成后的溶液进行PH值测定，通过20%的碳酸钠和/或10%的植酸调节PH值处于6.5-7.5之间。

实施例2

一种高温氧化皮的中性去除剂，以总重量为100份计，包含以下重量份组分：皂角液9份、芦荟胶1.5份、植酸钠4份、草酸钾6份、甲基硼烷3份、葡萄糖6份、三乙醇胺14份、维生素C5份，炔醇7份、PH调节植酸2份、其余为去离子水。

所述中性去除剂的制备方法中，取消在搅拌釜中加入多聚磷酸钠的步骤，其余同实施例1。

实施例3

一种高温氧化皮的中性去除剂，以总重量为100份计，包含以下重量份组分：多聚磷酸钠3份、皂角液9份、芦荟胶1.5份、草酸钾8份、甲基硼烷3份、葡萄糖6份、三乙醇胺14份、维生素C3份，1-4-丁炔二醇8份、PH调节植酸2份、其余为去离子水。

所述中性去除剂的制备方法同实施例1。

实施例4

一种高温氧化皮的中性去除剂，以总重量为100份计，包含以下重量份组分：多聚磷酸钠4份、皂角液10份、芦荟胶1份、植酸钠4份、草酸钾6份、甲基硼烷3份、葡萄糖7份、维生素C4份、1-4-丁炔二醇7份、PH调节植酸2份，其余为去离子水。

所述中性去除剂的制备方法同实施例1。

实施例5

一种高温氧化皮的中性去除剂，以总重量为100份计，包含以下重量份组分：多聚磷酸钠5份、皂角液9份、芦荟胶1.5份、植酸钠3份、草酸钾6份、甲基硼烷3份、葡萄糖6份、三乙醇胺10份、维生素C7份、1-4-丁炔二醇5份、PH调节植酸2.5份、其余为去离子水。

所述中性去除剂的制备方法同实施例1。

实施例6

一种高温氧化皮的中性去除剂，以总重量为100份计，包含以下重量份组分：多聚磷酸钠5份、皂角液10.5份、芦荟胶2份、植酸钠3份、草酸钾6份、甲基硼烷3份、葡萄糖6份、三乙醇胺10份、维生素C5份、1-4-丁炔二醇5份、PH调节植酸2.5份、其余为去离子水。

所述中性去除剂的制备方法同实施例1。

对比例1

一种高温氧化皮的中性去除剂，以总重量为100份计，包含以下重量份组分：多聚磷酸钠5份、皂角液9份、芦荟胶1.5份、植酸钠3份、草酸钾6份、甲基硼烷3份、葡萄糖6份、三乙醇胺10份、维生素C5份、PH调节植酸2.5份，其余为去离子水。

所述中性去除剂的制备方法同实施例1。

对比例2

一种高温氧化皮的中性去除剂，以总重量为100份计，包含以下重量份组分：多聚磷酸钠5份、植酸钠3份、草酸钾6份、甲基硼烷3份、葡萄糖6份、三乙醇胺10份、维生素C5份，丁炔二醇7份，PH调节植酸2.5份，其余为去离子水。

所述中性去除剂的制备方法中，取消芦荟胶和皂角液的制取步骤，其余同实施例1。

对比例3

一种高温氧化皮的中性去除剂，以总重量为100份计，包含以下重量份组分：多聚磷酸钠5份、皂角液9份、芦荟胶1.5份、植酸钠3份、草酸钾6份、甲基硼烷6份、三乙醇胺10份、维生素C8份，丁炔二醇7份，PH调节植酸2.5份，其余为去离子水。

所述中性去除剂的制备方法同实施例1。

对比例4

以总重量为100份计，包含以下重量份组分：多聚磷酸钠5份、皂角液9份、芦荟胶1.5份、植酸钠3份、草酸钾6份、甲基硼烷8份、葡萄糖6份、三乙醇胺10份、丁炔二醇7份，PH调节植酸2.5份，其余为去离子水。

所述中性去除剂的制备方法中，取消第二次混合中添加维生素C的步骤，其余同实施例1。

实施例7

实施例7为应用实施例，针对若干生成有高温氧化皮的需要去除的基材，根据基材的的大小取各实施例及对比例中适宜量的去除剂，将去除剂稀释一倍，在室温下将基材在去除剂中浸泡50分钟，浸泡40分钟后对基材的剩余氧化皮厚度进行观察，其中包括实施例1-6、对比例1-4的各去除剂，增加对比例5为市售去除剂，主要成分为盐酸与工业表面活性剂的复合，各实施例及对比例的测得结果如下：

浸泡40分钟后取出观察，实施例1已完成去除氧化皮，实施例2-6的未完全去除氧化皮，剩余氧化皮量按照实施例4、6、5、2、3的顺序依次逐渐降低。对比例3的氧化皮接近完全去除，对比例1、2、4的剩余氧化皮量均高于各实施例，对比例5接近完全去除。

浸泡50分钟完成后，实施例1-6、对比例3、5的氧化皮完全去除，对比例1、2、4的表面还剩余少量氧化皮。实施例1-6、对比例4已去除的基体露出基材本色，露出面表面光滑，对比例3表面光滑度较之实施例1-6有所下降，对比例5表面粗糙，存在基体腐蚀现象，会影响基材后续结合牢度，出现例如弹簧断裂等现象。

浸泡过程中，实施例1-6，对比例1-4无气泡及烟雾产生，对比例5有气泡及烟雾产生。

去除剂再利用：在实施例1-6的使用完成后，随着使用次数的增多，逐渐有沉淀产生，可通过对沉淀过滤后，再添加去除剂，实现清洗剂的循环利用。对比例5使用完成后，随着使用次数的增加，PH逐渐升高，但由于酸中的离子依然存在于体系中，因此即使补加新的酸洗溶剂，可由于离子浓度的限制使得酸反应的速率下降较多，无法再回收使用。

由实验结果可得知：还原剂和螯合剂共同主导了对氧化皮的去除，氧化皮去除速率与还原剂和螯合剂的组合有重要关系，而植物表面活性剂对氧化皮去除速率产生促进作用。炔醇由于其具有表面活性的改善及还原作用，作为协同对于氧化皮的去除有重要影响。葡萄糖的存在作为强还原剂还原时的缓冲，促进了对基体表面的防护，有利于基材的后续加工使用。采用酸性清洗剂进行清洗，尽管也能快速去除氧化皮，但其对于基材有重要的侵蚀作用，产生渗氢效果，会对后续的基材加工造成安全隐患。而本发明的各实施例均具有氧化皮去除速率快、无基体腐蚀的作用效果，的产生废液环保，使用中对操作人员不会产生健康安全危害，同时能够有效回收使用。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任何一个新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (6)

1.一种高温氧化皮的中性去除剂，其特征在于：以总重量为100份计，包括炔醇5-9份、植物表面活性分散剂9-12份、还原剂10-18份，螯合剂17-34份，pH 调节剂2-3份，其余为去离子水；

所述螯合剂为多聚磷酸钠、植酸钠、草酸钾及三乙醇胺中的一种或多种；

所述表面活性分散剂为皂角液和芦荟胶的混合；

所述还原剂为葡萄糖、甲基硼烷和维生素C的混合。

2.根据权利要求1所述的中性去除剂，其特征在于：以总重量为100份计，包含以下重量份组分：多聚磷酸钠3-7份、皂角液8-10份、芦荟胶1-2份、植酸钠2-4份、草酸钾4-8份、甲基硼烷2-4份、葡萄糖5-7份、维生素C 3-7份、三乙醇胺8-15份、炔醇5-9份、pH 调节剂植酸2-3份、其余为去离子水。

3.根据权利要求2所述的中性去除剂，其特征在于：以总重量为100份计，包含以下重量份组分：多聚磷酸钠5份、皂角液9份、芦荟胶1.5份、植酸钠3份、草酸钾6份、甲基硼烷3份、葡萄糖6份、三乙醇胺10份、维生素C 5份，炔醇7份，pH 调节剂植酸2.5份，其余为去离子水。

4.一种权利要求2或3所述的中性去除剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，准备原料：准备上述配方中的原料，制备芦荟胶和皂角液，并准确称量其它的成分；

步骤2，混合条件设置：在不锈钢搅拌釜中加入部分的去离子水，之后利用间接蒸汽加热至45-55℃，开起贴壁式超声波，频率设置为25-30赫兹、搅拌棒转速为60-80转/分；

步骤3，第一次混合：首先在搅拌釜中加入多聚磷酸钠，之后每隔20-25分钟依次加入植酸钠、草酸钾、甲基硼烷、葡萄糖、三乙醇胺、炔醇、芦荟胶，搅拌釜继续运作45-55分钟；

步骤4，第二次混合：待第一次混合搅拌完毕后，将维生素C加入搅拌釜内，搅拌釜运作20-25分钟后加入皂角液、剩余的去离子水，搅拌至溶液混合均匀；

步骤5，pH 值测定：对步骤4混合完成后的溶液进行pH 值测定，再通过添加pH 调节剂调节pH 值处于6.5-7.5之间。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1中芦荟胶制备时，首先清洁用具，预防细菌进入芦荟胶中；其次收割新鲜芦荟，人工去皮；之后将去皮后的新鲜芦荟放入制汁机里制汁，对制得的芦荟汁进行粗过滤后再进行一次精过滤，并将过滤后的芦荟汁放入冰箱中冷藏，得到可使用的芦荟胶。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1中皂角液制备时，通过将干燥的皂角粉碎，粒径控制在2-3mm之间，然后将1份皂角粉碎物配合9份去离子水在50-60℃下浸泡24小时，之后经粗过滤后，在50-60℃下搅拌50-60分钟，后经过精过滤，再加入去离子水将溶液补至10份得到所述皂角液。