CN111020604A - 用于超高压喷淋的水基清洗剂及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明公开用于超高压喷淋的水基清洗剂及其制备方法和用途,所述用于超高压喷淋的水基清洗剂包括非封端型的EO(环氧乙烷)/PO(环氧丙烷)的嵌段共聚物、聚乙烯亚胺阳离子、EO/PO非离子以及去离子水，其中所述非封端型的EO(环氧乙烷)/PO(环氧丙烷)的嵌段共聚物、聚乙烯亚胺阳离子以及EO/PO非离子的质量百分含量比为(0.3～1)：(1～2)：(0.1～0.4)。

Description

用于超高压喷淋的水基清洗剂及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及一种清洗剂，尤其涉及一种用于超高压喷淋的水基清洗剂及其制备方法和用途。
背景技术
在金属加工行业中，诸多金属工件如铁质工件和/或铝制工件上或多或少会有一些毛刺，金属工件上还会有一些加工后小孔。为了除去金属工件上的毛刺和彻底清除小孔内部的污物，在金属工件被制成后，最优的方式是将采用超高压机器人喷淋清洗的方式对金属工件进行清洗。采用超高压喷淋清洗时，存在一些重要的技术要求，比如：1、低泡沫甚至无泡沫；2、和高压喷淋去毛刺清洗剂的其他配方组成能够兼容形成一个稳定的配方体系；3、有较好的清洗能力，以能够去除金属表面机械加工后残留的化学品和金属碎屑；4、在清洗周期(一到二个月)整个过程都能够控制清洗工作液的泡沫，维持在低泡甚至无泡的水平；5、对铁有很好的防锈性能，对铝有很好的腐蚀保护性能；6、清洗后的金属工件上不能有明显的化学品残留痕。
早期在用于超高压喷淋的清洗剂为了避免超高压产生大量的泡沫，清洗机的配方中均不使用表面活性剂。但是无表面活性的清洗剂存在诸多的问题，比如：清洗性能低，同时如果待清洗的金属工件附带乳化型切削液，清洗剂使用一段时间后泡沫将会大量出现，导致高压泵停机或者损坏。
为了解决这些问题，目前的超高压喷淋的清洗剂的配方中添加有阳离子抗杂油添加剂。大多数效果好的抗杂油添加剂都含有氯离子，氯离子的引入会金属造成腐蚀。现实的生产加工过程中，如果抗杂油添加剂中含有氯离子后，容易在铁质工件上出现锈蚀和在铝件工件上出现点蚀。但不含氯的阳离子需要接入一定量的EO(环氧乙烷)以增加清洗剂与水的相容性，但由于接入的EO会引起大量的泡沫，所以不适合用于超高压喷淋清洗剂配方中。
此外，为了使清洗后的金属工件上无明显的残留，配方中就需要添加润湿剂。为了控制泡沫又只能提高清洗温度，但普通结构的润湿剂一旦遇到乳化液，清洗剂的泡沫会迅速增高。
尽管无氯型阳离子聚乙烯亚胺及其乙氧基化衍生物的被应用在高压喷淋清洗剂的配方中，但是聚乙烯亚胺破乳虽然很强却不容易和水基清洗剂兼容，而乙氧基化后聚乙烯亚胺易于和水性清洗剂兼容，但破乳能力大大下降，同时自身也能产生泡沫。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种用于超高压喷淋的水基清洗剂及其制备方法和用途，其中所述用于超高压喷淋的水基清洗剂具有较宽的液温使用环境，如能够适于20～60℃的液温环境。
本发明的另一个目的在于提供一种用于超高压喷淋的水基清洗剂及其制备方法和用途，其中所述用于超高压喷淋的水基清洗剂能够很好地满足超高压喷淋所要求的技术要求。
本发明的另一个目的在于提供一种用于超高压喷淋的水基清洗剂及其制备方法和用途，其中所述用于超高压喷淋的水基清洗剂具有较高的稳定性、润湿性能。
本发明的另一个目的在于提供一种用于超高压喷淋的水基清洗剂及其制备方法和用途，其中所述用于超高压喷淋的水基清洗剂在被用以清洗金属工件时，能够在金属工件表面形成均匀的保护膜，保护金属不受到腐蚀。
本发明的另一个目的在于提供一种用于超高压喷淋的水基清洗剂及其制备方法和用途，其中所述用于超高压喷淋的水基清洗剂能够有效地控制超高压喷淋过程中产生的泡沫，并能够及时地排出混入的杂油，延长所述用于超高压喷淋的水基清洗剂的使用周期。
为实现上述至少一个目的，本发明提供一种用于超高压喷淋的水基清洗剂，其包括用于超高压喷淋的水基清洗剂，所述用于超高压喷淋的水基清洗剂包括非封端型的EO(环氧乙烷)/PO(环氧丙烷)的嵌段共聚物、聚乙烯亚胺阳离子、EO/PO非离子以及去离子水，其中所述非封端型的EO(环氧乙烷)/PO(环氧丙烷)的嵌段共聚物、聚乙烯亚胺阳离子以及EO/PO非离子的质量百分含量比为(0.3～1)：(1～2)：(0.1～0.4)。
根据本发明一实施例，所述非封端型的EO(环氧乙烷)/PO(环氧丙烷)的嵌段共聚物、所述聚乙烯亚胺阳离子、所述EO/PO非离子占总的质量比为2.5～5％。
根据本发明一实施例，其中所述用于超高压喷淋的水基清洗剂中所述非封端型的EO(环氧乙烷)/PO(环氧丙烷)的嵌段共聚物的分子量为2000～3000。
根据本发明一实施例，所述聚乙烯亚胺阳离子的分子量小于等于3000。
根据本发明一实施例，EO/PO非离子中C原子的数量为n1，其中n1的值为8～10。
根据本发明一实施例，所述用于超高压喷淋的水基清洗剂进一步包括：
有机胺9～15％；
有机磷酸1～4％；
有机酸6～10％；以及
缓蚀剂0.1～1％。
根据本发明一实施例，有机胺被实施为选自单乙醇胺、三乙醇胺、1-氨基-2-丙醇异丙醇胺中的一种或两种以上的组合。
根据本发明一实施例，所述有机磷酸被实施为选自辛基磷酸或氨基三甲叉磷酸ATMP中的一种或两种以上的组合，有机酸被实施为选自辛基磷酸、葵二酸、月桂酸、异壬酸、2-乙基-2,5-二甲基己酸、十二酸中的一种或两种以上的组合，其中所述缓蚀剂为苯并三氮唑。
为实现上述至少一个目的，根据本发明的另一个方面，本发明提供用于超高压喷淋的水基清洗剂的制备方法，其特征在于，其中用于超高压喷淋的水基清洗剂的制备方法包括以下步骤：
(1)将配方量的水和有机胺混合，得到第一混合液；
(2)将所述第一混合液与配方量的有机磷酸和缓蚀剂混合，得到第二混合液；
(3)将所述第二混合物与配方量的有机酸混合，得到第三混合液；
(4)将所述第三混合液与配方量的非封端型的EO(环氧乙烷)/PO(环氧丙烷)的嵌段共聚物、聚乙烯亚胺阳离子、EO/PO非离子混合，得到所述超高压喷淋清洗剂。
根据本发明一实施例，所述用于超高压喷淋的水基清洗剂用于高压喷淋清洗领域。
具体实施方式
为了进一步了解本发明，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。
依本发明一较佳实施例的一用于超高压喷淋的水基清洗剂将在以下被详细地阐述，其中所述用于超高压喷淋的水基清洗剂能够被用于超高压喷淋的清洗液中，以去除金属工件上的毛刺及死角的污垢。值得一提的是，使用所述用于超高压喷淋的水基清洗剂，不仅能够起到良好的清洗效果，而且所述用于超高压喷淋的水基清洗剂不会对金属工件，尤其是对铁质工件和铝制工件产生腐蚀。
具体地，所述用于超高压喷淋的水基清洗剂包括非封端型的EO(环氧乙烷)/PO(环氧丙烷)的嵌段共聚物、聚乙烯亚胺阳离子、EO/PO非离子以及水，其中EO/PO非离子中C原子的数量为n1，其中n1的值为8～10，其中所述封端型的EO(环氧乙烷)/PO(环氧丙烷)的嵌段共聚物、聚乙烯亚胺阳离子以及EO/PO非离子的质量比为(0.3～1)：(1～2)：(0.1～0.4)。
优选地，所述非封端型的EO(环氧乙烷)/PO(环氧丙烷)的嵌段共聚物、所述聚乙烯亚胺阳离子、所述EO/PO非离子占总的质量比为2.5～5％。此时，所述用于超高压喷淋的水基清洗剂，不仅能够起到良好的清洗效果，而且所述用于超高压喷淋的水基清洗剂不会对金属工件，尤其是不会对铁质工件和铝制工件产生腐蚀，并且不会产生大量的泡沫。
优选地，当所述n1的值为8时，所述用于超高压喷淋的水基清洗剂具有特别好的的降低泡沫性能。当所述n1的值为10时，所述用于超高压喷淋的水基清洗剂具有最好的湿润性能。
优选地，所述封端型的EO(环氧乙烷)/PO(环氧丙烷)的嵌段共聚物、聚乙烯亚胺阳离子以及EO/PO非离子的质量比为1.2：2.5：0.4。此时，所述用于超高压喷淋的水基清洗剂在20℃下混入20％的乳化液，在超高压状态下仍然维持低泡，并且与此同时，所述用于超高压喷淋的水基清洗剂对重油污(粘度为20mm2/s的矿物油)在40℃，1Mpa的压力下去污力>90％。同比含氯抗杂油高压喷淋清洗剂，湿热抗锈蚀时间从2小时延长到超过24小时。
优选地，所述用于超高压喷淋的水基清洗剂中所述非封端型的EO(环氧乙烷)/PO(环氧丙烷)的嵌段共聚物的分子量为2000～3000。采用分子量为2000～3000的所述非封端型的EO(环氧乙烷)/PO(环氧丙烷)的嵌段共聚物，其表活在高压等强机械力的作用下仍然可以保持较低的泡沫，同时其自身具有很好的增溶性能，并且能够将与水基清洗剂兼容性不强的聚乙烯亚胺增溶入体系中，形成稳定的产品。
优选地，所述聚乙烯亚胺阳离子的分子量小于等于3000。采用分子量小于等于3000的所述聚乙烯亚胺阳离子，使得其具有很强的进入两相界面(气液界面)的能力，而与此同时又不能形成牢固的界面膜，以使得泡沫迅速破灭，乳化颗粒破裂。也就是说，所述聚乙烯亚胺阳离子在所述用于超高压喷淋的水基清洗剂中起到破乳和消泡的作用。并且乳化颗粒被破乳后，油水分离，其中油又可以起到消泡作用。同时油水分离后清洗剂水层能够不被油污垢污染，仍然具有很强的清洗能够，以进一步延长清洗剂的使用寿命。
此外，在本发明中，使用8～10的C原子的EO/PO非离子，能够使得整个所述EO/PO非离子碳链较短，从而在所述用于超高压喷淋的水基清洗剂过程中不容易形成泡沫。此外，所述EO/PO非离子与所述非封端型的EO/PO嵌段共聚物同时存在的情况下对润湿铺展能力有很强的协同作用，使得所述用于超高压喷淋的水基清洗剂能够在金属工件表面形成一层均匀的保护膜，起到防锈抗腐蚀的作用，同时金属表面表现为无明显的不均匀的痕迹残留。
值得一提的是，通过实验证明，所述用于超高压喷淋的水基清洗剂，能够适于20～60℃的液温环境，且在该液温环境中使用所述用于超高压喷淋的水基清洗剂，不会产生大量的泡沫。
具体地，在使用所述用于超高压喷淋的水基清洗剂清洗金属工件时，采集的具体的技术参数如下：
1、防锈能力：在50℃、>90％的湿热条件下，2％去离子水稀释液0.1ml滴在R36标准钢板上，经90℃烘干后的标准R36测试钢板的无锈蚀时间>48h；
2、清洗力：3％8DH水的稀释液，40℃清洗对防锈油的去污力>80％；
3、泡沫：在1MPa，3％去离子水的清洗剂稀释液混合3％的乳化型切削工作液，在20℃和50℃下循环3小时的泡沫高度<0.5cm。
应用范围：
>20Mpa超高压喷淋清洗生产线；
使用温度：20℃～60℃；
换液周期可达二个月。
优选地，所述用于超高压喷淋的水基清洗剂进一步包括有机胺9～15％、有机磷酸1～4％、有机酸6～10％以及缓蚀剂0.1～1％。更优选地，所述缓蚀剂为苯并三氮唑。
值得一体的是，所述有机胺被实施为选自单乙醇胺、三乙醇胺、1-氨基-2-丙醇异丙醇胺中的一种或两种以上的组合。
同样值得一提的是，所述有机磷酸被实施为选自辛基磷酸或氨基三甲叉磷酸ATMP中的一种或两种以上的组合。
所述有机酸被实施为选自辛基磷酸、葵二酸、月桂酸、异壬酸、2-乙基-2,5-二甲基己酸、十二酸中的一种或两种以上的组合。
在本发明第一个实施例中，所述用于高压喷淋的水基清洗剂进一步包括：
1-氨基-2-丙醇异丙醇胺10％、三乙醇胺5％、辛基磷酸1％、葵二酸10％以及苯并三氮唑0.1％。在本实施例中，所述用于超高压喷淋的水基清洗剂包括EO/PO非离子0.4％、非封端环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物1％以及聚乙烯亚胺1.5％，其余为去离子水。
在本发明的第二个实施例中，所述用于高压喷淋的水基清洗剂包括：1-氨基-2-丙醇异丙醇胺11％、辛基磷酸1.0％、苯并三氮唑1.0％、异壬酸3％、2-乙基-2,5-二甲基己酸5％、EO/PO非离子0.4％、非封端环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物0.6％以及聚乙烯亚胺1.6％，其余为去离子水。
在本发明的第三个实施例中，所述用于高压喷淋的水基清洗剂包括1-氨基-2-丙醇异丙醇胺10％、三乙醇胺5％、辛基磷酸1％、葵二酸10％、苯并三氮唑0.1％、EO/PO非离子0.4％、非封端环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物1％、聚乙烯亚胺1.5％，其余为去离子水。
在本发明的第四个实施例中，所述用于高压喷淋的水基清洗剂包括单乙醇胺9％、辛基磷酸4％、十二酸6％、苯并三氮唑1％、EO/PO非离子0.6％、非封端环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物1.5％以及聚乙烯亚胺2.7％，其余为去离子水。
在本发明的第五个实施例中，所述用于高压喷淋的水基清洗剂包括1-氨基-2-丙醇异丙醇胺15％、氨基三甲叉磷酸ATMP4％、月桂酸8％、苯并三氮唑1％、EO/PO非离子0.5％、非封端环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物1％以及聚乙烯亚胺2.2％，其余为去离子水。
在本发明的第六个实施例中，所述用于高压喷淋的水基清洗剂包括单乙醇胺10％、辛基磷酸2.5％、月桂酸7％、苯并三氮唑0.5％、EO/PO非离子0.4％、非封端环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物1.2％以及聚乙烯亚胺2.5％，其余为去离子水。
将上述六个实施例中的所述用于高压喷淋的水基清洗剂进行性能测试：
1、润湿力采用在相同时间内相同体积的清洗剂对金属润湿的面积大小进行评测，润湿面积越大越好，具体为：
(1)将R36钢板用240#砂纸打磨光洁，并用无水乙醇溶剂清洗干净；
(2)配置2％8DH水(水的硬度为150ppm)的稀释液；
(3)用定量枪将0.1mL的稀释液滴在打磨好的钢板上，在90C烘箱干燥15mins记录液滴铺展的面积大小。
(4)同一块R36钢板测试两个样品，一个为实施例样品，另一个为传统产品。
(5)润湿力＝实施例铺展面积/传统产品铺展面积
对上述实施例和对比例得到的产品进行润湿力测试，测试结果如表1所示：
Figure BDA0002345435150000061
表1
2、清洗性能采用在相同温度、浓度机械力条件下去除油污垢的百分比进行评测，百分比越大表明清洗能力越强，测试条件如表2所示：
Figure BDA0002345435150000062
Figure BDA0002345435150000071
表2
对上述实施例和对比例得到的产品进行清洗力测试，测试结果如表3所示：
Figure BDA0002345435150000072
表3
3、泡沫性能测试采用1MPa的小型高压喷淋清洗设备进行评测，泡沫高度越值越小表明泡沫性能越好，测试条件具体为：在1MPa下，2％8DH水的清洗剂稀释液混合20％的乳化型切削工作液，在20℃～25℃下循环3小时的泡沫高度。
对上述实施例和对比例得到的产品进行泡沫性能测试，测试结果如表4所示：
Figure BDA0002345435150000073
表4
5、抗锈蚀能力采用在相同时间内相同体积和浓度的清洗剂在湿热条件下出现锈点的时间越长越好，具体为：
(1)将R36钢板先后用240#，320#，800#砂纸打磨光亮，并用无水乙醇溶剂清洗干净；
(2)配置2％软水的稀释液；
(3)用定量枪将0.05mL的稀释液滴在打磨好的钢板上，在90℃烘箱干燥30mins。
(4)待钢板温度降至室温，将钢板移入恒温恒湿箱(>90的湿度，50℃)，每隔一小时取出观测锈蚀情况，记录锈蚀时间。
对上述实施例和对比例得到的产品进行润湿力测试，测试结果如表5所示：
Figure BDA0002345435150000081
表5
此外，本发明还提供一种如上所述的用于超高压喷淋的水基清洗剂的制备方法，其中所述用于超高压喷淋的水基清洗剂的制备方法包括以下步骤：
(1)将配方量的水和有机胺混合，得到第一混合液；
(2)将所述第一混合液与配方量的有机磷酸和缓蚀剂混合，得到第二混合液；
(3)将所述第二混合物与配方量的有机酸混合，得到第三混合液；
(4)将所述第三混合液与配方量的非封端型的EO(环氧乙烷)/PO(环氧丙烷)的嵌段共聚物、聚乙烯亚胺阳离子、EO/PO非离子混合，得到所述超高压喷淋清洗剂。
由此可以看到本发明目的可被充分有效完成。用于解释本发明功能和结构原理的该实施例已被充分说明和描述，且本发明不受基于这些实施例原理基础上的改变的限制。因此，本发明包括涵盖在附属权利要求书要求范围和精神之内的所有修改。

Claims (10)

1.用于超高压喷淋的水基清洗剂，其特征在于，所述用于超高压喷淋的水基清洗剂包括非封端型的EO(环氧乙烷)/PO(环氧丙烷)的嵌段共聚物、聚乙烯亚胺阳离子、EO/PO非离子以及去离子水，其中所述非封端型的EO(环氧乙烷)/PO(环氧丙烷)的嵌段共聚物、聚乙烯亚胺阳离子以及EO/PO非离子的质量百分含量比为(0.3～1)：(1～2)：(0.1～0.4)。
2.根据权利要求1所述用于超高压喷淋的水基清洗剂，其特征在于，所述非封端型的EO(环氧乙烷)/PO(环氧丙烷)的嵌段共聚物、所述聚乙烯亚胺阳离子、所述EO/PO非离子占总的质量比为2.5～5％。
3.根据权利要求1或2所述用于超高压喷淋的水基清洗剂，其特征在于，其中所述用于超高压喷淋的水基清洗剂中所述非封端型的EO(环氧乙烷)/PO(环氧丙烷)的嵌段共聚物的分子量为2000～3000。
4.根据权利要求1所述用于超高压喷淋的水基清洗剂，其特征在于，所述聚乙烯亚胺阳离子的分子量小于等于3000。
5.根据权利要求1至3中任一所述用于超高压喷淋的水基清洗剂，其特征在于，其中EO/PO非离子中C原子的数量为n1，其中n1的值为8～10。
6.根据权利要求4所述用于超高压喷淋的水基清洗剂，其特征在于，其中所述用于超高压喷淋的水基清洗剂进一步包括：
有机胺9～15％；
有机磷酸1～4％；
有机酸6～10％；以及
缓蚀剂0.1～1％。
7.根据权利要求6所述用于超高压喷淋的水基清洗剂，其特征在于，有机胺被实施为选自单乙醇胺、三乙醇胺、1-氨基-2-丙醇异丙醇胺中的一种或两种以上的组合。
8.根据权利要求6所述用于超高压喷淋的水基清洗剂，其特征在于，所述有机磷酸被实施为选自辛基磷酸或氨基三甲叉磷酸ATMP中的一种或两种以上的组合，有机酸被实施为选自辛基磷酸、葵二酸、月桂酸、异壬酸、2-乙基-2,5-二甲基己酸、十二酸中的一种或两种以上的组合，其中所述缓蚀剂为苯并三氮唑。
9.用于超高压喷淋的水基清洗剂的制备方法，其特征在于，其中用于超高压喷淋的水基清洗剂的制备方法包括以下步骤：
(1)将配方量的水和有机胺混合，得到第一混合液；
(2)将所述第一混合液与配方量的有机磷酸和缓蚀剂混合，得到第二混合液；
(3)将所述第二混合物与配方量的有机酸混合，得到第三混合液；
(4)将所述第三混合液与配方量的非封端型的EO(环氧乙烷)/PO(环氧丙烷)的嵌段共聚物、聚乙烯亚胺阳离子、EO/PO非离子混合，得到所述超高压喷淋清洗剂。
10.根据权利要求1至8所述用于超高压喷淋的水基清洗剂的用途，其中所述用于超高压喷淋的水基清洗剂用于高压喷淋清洗领域。
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