CN112064044B - 一种钛材高效表面清洗剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钛材高效表面清洗剂，其按原料重量百分比计包括如下组分：非离子型表面活性剂10～15％、阴离子型表面活性剂3～5％、乙酸乙酯5～8％、氢氧化钾5～10％、渗透剂0.5～2.5％、增溶剂5～15％、无水乙醇15～25％、水余量。本发明通过调整表面清洗剂的原料组分及配比，使其能够快速高效地清除钛材表面的各种润滑油脂及切削过程中所粘附的油污，其兼具乳化性强、渗透能力强、使用过程中无需超声波等辅助清洗设备、无需加热、环保节能、洗涤过程中泡沫倾向性极低等优点，可适用于多种常温条件下的清洗方式，有利于钛材后续的漂洗工艺。本发明的制备方法工艺简单，可操控性强，有利于大规模工业化生产。

Description

一种钛材高效表面清洗剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及金属表面处理领域，特别涉及一种钛材高效表面清洗剂及其制备方法。

背景技术

钛材在挤压、轧制的过程中会使用各种各样的润滑油以减少和避免在加工过程中对钛材表面的损伤，以及运输的过程中相互碰撞摩擦产生的划痕。在钛材加工成成品的过程中，会涉及到切割、冲压、磨铣等工艺，又会使用相关切削液或切削油，用于加工过程需要对钛材的保护，而最终产品流通到消费者手中时是被要求表面清洁无污染的，所以加工时对钛材进行清洗除油就显得格外关键。

目前钛材表面处理清洗除油中，大多数是采用碱+超声波+加热的方式进行清洗，首先是各种类型的润滑油及切削油大部分为矿物油，只使用碱性清洗根本无法将油污乳化分散到清洗剂中，清洗效果非常有限，其次是使用过程中需要超声波进行辅助清洗，需要有设备条件及场地条件，使用过程中需要消耗能源还会产生噪声污染，然后是需要加热清洗，加热清洗是因为清洗剂的清洗力较弱，对其作辅助清洗，但是使用过程中需要消耗能量。显然这些传统清洗方式并不符合当前的所倡导的高效环保、节能减排理念的。因此，亟需开发一种无需辅助设备、无需加热且环保高效的钛材表面清洗剂。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种钛材高效表面清洗剂及其制备方法。

本发明所采取的技术方案是：一种钛材高效表面清洗剂，其按原料重量百分比计包括如下组分：

具体地，本发明中的氢氧化钾作为碱性清洗剂，具有较强活性，可以快速与钛材表面的部分动植物油污进行反应，且使得该表面清洗剂具有优异的稳定性，有利于维持良好的清洁力度。而本发明中的乙酸乙酯兼具极性基团和非极性基团，因此能够在水相和油相之间起到很好的双亲作用，大大提高了矿物油污在水中的分散性。同时，本发明的氢氧化钾与乙酸乙酯具有协同作用，其辅以非离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂、渗透剂和增溶剂，可于常温条件下快速高效地清楚钛材表面的各种润滑油脂和切削过程中所粘附的油污。

作为上述方案的进一步改进，所述非离子型表面清洗剂为烷基酚聚氧乙烯醚。具体地，本发明所述的烷基酚聚氧乙烯醚具体可选用OP-10，TX-10及NP-10。该类型的表面活性剂，其分子结构均由两部分构成。分子的一端为非极亲油的疏水基，有时也称为亲油基；分子的另一端为极性亲水的亲水基，有时也称为疏油基或形象地称为亲水头。两类结构与性能截然相反的分子碎片或基团分处于同一分子的两端并以化学键相连接，形成了一种不对称的、极性的结构，因而赋予了该类特殊分子既亲水、又亲油，但又不是整体亲水或亲油的特性。这就使得含有该类型的表面活性剂在清洗矿物油类的油污时清洗效果大幅度的提高，因为矿物油主要是石油原油中提炼的长碳链的液态烷烃的混合物，难以与酸性物质及碱性物质反应，因此使用该种类型的表面活性剂，其中的亲水基团可以与水结合，其亲油基团与矿物油结合，极大的减小微粒与水相的界面张力，因此可以将其溶于水性的清洗液中，油污就从金属表面被清洗到清洗剂中。

作为上述方案的进一步改进，所述阴离子型表面活性剂由脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基甲基甜菜碱、十二烷基苯磺酸钠混合而成。具体地，本发明中脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基甲基甜菜碱、十二烷基苯磺酸钠按重量比优选为(0.5～2)：(1～3)：(0.25～1)。其中的阴离子表面活性剂有很好的脱脂能力并有很好的降低水的表面张力和润湿、渗透和乳化的性能，其化学性质稳定，在酸性或碱性介质中以及加热条件下都不会分解，且与次氯酸钠过氧化物等氧化剂混合使用也不会分解，还可以用烷基苯经过磺化反应制备，原料来源充足，成本低，制造工艺成熟，产品纯度高。本发明将阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂复配使用时，表现出极好的协同作用，进一步提升清洗油污的效果，其优异的润湿、渗透及乳化能力能够有效解决工件夹缝位置盲孔位置等常规表面活性剂难以渗透的位置的油污清洗问题。

本发明中的非离子型表面清洗剂和阴离子型表面活性剂通过选用C8～C12的表面活性剂组合形成复合表面活性剂，其具有优异的亲油性，与矿物油之间有良好的相容性，且利用其中醚基优异的亲水性，可快速高效地使油污乳化分散在该表面清洗剂中，从而获得相辅相成的乳化、分散效果。

作为上述方案的进一步改进，所述渗透剂选自氨基乙基哌嗪、氧化聚乙烯蜡、渗透剂JFC中的至少一种。具体地，其与本发明表面清洗剂中的其它原料组分具有良好的适配性，可进一步提高该表面清洗剂整体的渗透、乳化及清洗能力，能其够有效渗透到难溶性油污内部及夹缝孔洞内部与油污反应，将油污乳化分散到清洗剂中。

作为上述方案的进一步改进，所述增溶剂由聚山梨酯和聚氧乙烯脂肪酸酯混合而成。具体地，本发明中聚山梨酯和聚氧乙烯脂肪酸酯按重量比优选为1：(2～3)，其可有效增加表面活性剂在强碱及高盐度的溶液中的溶解量。

本发明中的渗透剂和增溶剂作为复合助剂，其中渗透剂及渗透剂与配方体系中的其他组分起到协同与增效的作用。配方中的氢氧化钾主要是提供碱性物质，用于清洗动植物油脂以及保持碱性的清洗环境，利于表面活性剂发挥作用。表面活性剂的加入主要是用于清洗矿物性油污。而渗透剂因为有较强的渗透性及润湿性，在一些清洗及难以渗透触及的夹缝位置，利用渗透剂则可以将清洗剂渗透到夹缝及孔洞的位置，对油污进行清洗，而渗透剂本身也是一类表面活性剂也具有一定的清洗能力，对整个清洗剂的清洗能力有一定的提升。而乙酸乙酯则是利用其对于矿物油及动植物油脂的良好溶解能力，对于部分难溶性的油污，则可以直接采用该种双亲型的溶剂将其溶解。因此各个组分分别发挥不同作用，使得清洗剂的效果更加全面，其中各种组分的效果分别得到加强。

一种如上所述的钛材高效表面清洗剂的制备方法，其包括如下工艺步骤：按原料重量百分比计先用水搅拌溶解氢氧化钾，后依次加入并逐一搅拌溶解无水乙醇、增溶剂、乙酸乙酯、渗透剂、非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂。

本发明的有益效果是：

本发明通过调整表面清洗剂的原料组分及配比，使其能够快速高效地清除钛材表面的各种润滑油脂及切削过程中所粘附的油污，其兼具乳化性强、渗透能力强、使用过程中无需超声波等辅助清洗设备、无需加热、环保节能、洗涤过程中泡沫倾向性极低等优点，可适用于多种常温条件下的清洗方式，有利于钛材后续的漂洗工艺。

本发明的制备方法工艺简单，可操控性强，有利于大规模工业化生产。

附图说明

本发明图1是经实施例1成品处理后的钛材表面表观情况照片；

本发明图2是经对比例1成品处理后的钛材表面表观情况照片。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行具体描述，以便于所属技术领域的人员对本发明的理解。有必要在此特别指出的是，实施例只是用于对本发明做进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术熟练人员，根据上述发明内容对本发明作出的非本质性的改进和调整，应仍属于本发明的保护范围。同时下述所提及的原料未详细说明的，均为市售产品；未详细提及的工艺步骤或制备方法为均为本领域技术人员所知晓的工艺步骤或制备方法。

实施例1

一种钛材高效表面清洗剂，其按原料重量百分比计包括如下组分：

其中，所述非离子型表面清洗剂为OP-10；所述阴离子型表面活性剂由脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基甲基甜菜碱、十二烷基苯磺酸钠按原料重量份比为1:1:1混合而成；所述渗透剂为氨基乙基哌嗪；所述增溶剂由聚山梨酯和聚氧乙烯脂肪酸酯按原料重量份比为1:2混合而成。

制备方法：

1)常温条件下，先按原料重量百分比计在水中加入氢氧化钾，不断搅拌直至氢氧化钾完全溶解；

2)后依次加入无水乙醇、增溶剂、乙酸乙酯、渗透剂、非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂，每种原料加入后先充分搅拌直至完全溶解后再加入下一种原料，各原料组分混合均匀，即得实施例1成品。

将实施例1成品按浓度为10％与水混合开槽使用，无需加热、无需其他清洗设备，直接取槽液对钛材进行表面清洗处理，处理时间为5min，处理效果如附图1所示，由于经实施例1成品处理后的钛材表面无油污，因此水膜连续完整。

对比例1

将市售的普通清洗剂，其购自奥星公司的CIP100，按浓度3％与水混合开槽使用，使用超声波清洗，温度50℃，取槽液对钛材进行表面清洗处理，处理时间为5min，处理效果如附图2所示，由于经该普通清洗剂处理后的钛材表面的油污仍未被清除干净，因此水膜不连续完整。

对比例2

一种表面清洗剂，其按原料重量百分比计包括如下组分：

其中，所述非离子型表面清洗剂为OP-10；所述阴离子型表面活性剂由脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基甲基甜菜碱、十二烷基苯磺酸钠按原料重量份比为1:1:1混合而成；所述渗透剂为氨基乙基哌嗪；所述增溶剂由聚山梨酯和聚氧乙烯脂肪酸酯按原料重量份比为1:2混合而成。

制备方法：

1)常温条件下，先按原料重量百分比计在水中加入氢氧化钾，不断搅拌直至氢氧化钾完全溶解；

2)后依次加入无水乙醇、增溶剂、渗透剂、非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂，每种原料加入后先充分搅拌直至完全溶解后再加入下一种原料，各原料组分混合均匀，即得对比例2成品。

将对比例2成品按浓度为10％与水混合开槽使用，无需加热、无需其他清洗设备，直接取槽液对钛材进行表面清洗处理，处理时间为5min，处理效果与对比例1情况相似，由于经对比例2成品处理后的钛材表面的油污仍未被清除干净，因此水膜不连续完整。

对比例3

一种表面清洗剂，其按原料重量百分比计包括如下组分：

其中，所述非离子型表面清洗剂为OP-10；所述渗透剂为氨基乙基哌嗪；所述增溶剂由聚山梨酯和聚氧乙烯脂肪酸酯按原料重量份比为1:2混合而成。

制备方法：

1)常温条件下，先按原料重量百分比计在水中加入氢氧化钾，不断搅拌直至氢氧化钾完全溶解；

2)后依次加入无水乙醇、增溶剂、乙酸乙酯、渗透剂和非离子表面活性剂，每种原料加入后先充分搅拌直至完全溶解后再加入下一种原料，各原料组分混合均匀，即得对比例3成品。

将对比例3成品按浓度为10％与水混合开槽使用，无需加热、无需其他清洗设备，直接取槽液对钛材进行表面清洗处理，处理时间为5min，处理效果与对比例1情况相似，由于经对比例3成品处理后的钛材表面的油污仍未被清除干净，因此水膜不连续完整。

对比例4

一种表面清洗剂，其按原料重量百分比计包括如下组分：

其中，所述非离子型表面清洗剂为OP-10；所述阴离子型表面活性剂由脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基甲基甜菜碱、十二烷基苯磺酸钠按原料重量份比为1:1:1混合而成。制备方法：

1)常温条件下，先按原料重量百分比计在水中加入氢氧化钾，不断搅拌直至氢氧化钾完全溶解；

2)后依次加入无水乙醇、乙酸乙酯、非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂，每种原料加入后先充分搅拌直至完全溶解后再加入下一种原料，各原料组分混合均匀，即得对比例4成品。

将对比例4成品按浓度为10％与水混合开槽使用，无需加热、无需其他清洗设备，直接取槽液对钛材进行表面清洗处理，处理时间为5min，处理效果与对比例1情况相似，由于经对比例4成品处理后的钛材表面的油污仍未被清除干净，因此水膜不连续完整。

实施例2

一种钛材高效表面清洗剂，其按原料重量百分比计包括如下组分：

其中，所述非离子型表面清洗剂为TX-10；所述阴离子型表面活性剂由脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基甲基甜菜碱、十二烷基苯磺酸钠按原料重量份比为0.5:3:0.25混合而成；所述渗透剂为氧化聚乙烯蜡；所述增溶剂由聚山梨酯和聚氧乙烯脂肪酸酯按原料重量份比为1:3合而成。

制备方法：

1)常温条件下，先按原料重量百分比计在水中加入氢氧化钾，不断搅拌直至氢氧化钾完全溶解；

2)后依次加入无水乙醇、增溶剂、乙酸乙酯、渗透剂、非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂，每种原料加入后先充分搅拌直至完全溶解后再加入下一种原料，各原料组分混合均匀，即得实施例2成品。

将实施例2成品按浓度为5％与水混合开槽使用，无需加热、无需其他清洗设备，直接取槽液对钛材进行表面清洗处理，处理时间为10min，处理效果与实施例1相同，由于经实施例2成品处理后的钛材表面无油污，因此水膜连续完整。

实施例3

一种钛材高效表面清洗剂，其按原料重量百分比计包括如下组分：

其中，所述非离子型表面清洗剂为NP-10；所述阴离子型表面活性剂由脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基甲基甜菜碱、十二烷基苯磺酸钠按原料重量份比为2:1:0.5混合而成；所述渗透剂为氧化聚乙烯蜡；所述增溶剂由聚山梨酯和聚氧乙烯脂肪酸酯按原料重量份比为1:2.5混合而成。

制备方法：

1)常温条件下，先按原料重量百分比计在水中加入氢氧化钾，不断搅拌直至氢氧化钾完全溶解；

2)后依次加入无水乙醇、增溶剂、乙酸乙酯、渗透剂、非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂，每种原料加入后先充分搅拌直至完全溶解后再加入下一种原料，各原料组分混合均匀，即得实施例3成品。

将实施例3成品按浓度为15％与水混合开槽使用，无需加热、无需其他清洗设备，直接取槽液对钛材进行表面清洗处理，处理时间为1min，处理效果与实施例1相同，由于经实施例3成品处理后的钛材表面无油污，因此水膜连续完整。

实施例4

一种钛材高效表面清洗剂，其按原料重量百分比计包括如下组分：

其中，所述非离子型表面清洗剂为OP-10；所述阴离子型表面活性剂由脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基甲基甜菜碱、十二烷基苯磺酸钠按原料重量份比为1:2:1混合而成；所述渗透剂为渗透剂JFC；所述增溶剂由聚山梨酯和聚氧乙烯脂肪酸酯按原料重量份比为1:2混合而成。

制备方法：

1)常温条件下，先按原料重量百分比计在水中加入氢氧化钾，不断搅拌直至氢氧化钾完全溶解；

2)后依次加入无水乙醇、增溶剂、乙酸乙酯、渗透剂、非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂，每种原料加入后先充分搅拌直至完全溶解后再加入下一种原料，各原料组分混合均匀，即得实施例4成品。

将实施例4成品按浓度为8％与水混合开槽使用，无需加热、无需其他清洗设备，直接取槽液对钛材进行表面清洗处理，处理时间为12min，处理效果与实施例4相同，由于经实施例4成品处理后的钛材表面无油污，因此水膜连续完整。

实施例5

一种钛材高效表面清洗剂，其按原料重量百分比计包括如下组分：

其中，所述非离子型表面清洗剂为TX-10；所述阴离子型表面活性剂由脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基甲基甜菜碱、十二烷基苯磺酸钠按原料重量份比为1.5:1.5:0.8混合而成；所述渗透剂为渗透剂JFC；所述增溶剂由聚山梨酯和聚氧乙烯脂肪酸酯按原料重量份比为1:3混合而成。

制备方法：

1)常温条件下，先按原料重量百分比计在水中加入氢氧化钾，不断搅拌直至氢氧化钾完全溶解；

2)后依次加入无水乙醇、增溶剂、乙酸乙酯、渗透剂、非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂，每种原料加入后先充分搅拌直至完全溶解后再加入下一种原料，各原料组分混合均匀，即得实施例5成品。

将实施例5成品按浓度为12％与水混合开槽使用，无需加热、无需其他清洗设备，直接取槽液对钛材进行表面清洗处理，处理时间为8min，处理效果与实施例1相同，由于经实施例5成品处理后的钛材表面无油污，因此水膜连续完整。

上述实施例为本发明的优选实施例，凡与本发明类似的工艺及所作的等效变化，均应属于本发明的保护范畴。

Claims (2)

1.一种钛材高效表面清洗剂，其特征在于按原料重量百分比计包括如下组分：

所述非离子型表面清洗剂为烷基酚聚氧乙烯醚；

所述阴离子型表面活性剂由脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基甲基甜菜碱、十二烷基苯磺酸钠混合而成；

所述渗透剂选自氨基乙基哌嗪、氧化聚乙烯蜡、渗透剂JFC中的至少一种；

所述增溶剂由聚山梨酯和聚氧乙烯脂肪酸酯混合而成。

2.一种如权利要求1所述的钛材高效表面清洗剂的制备方法，其特征在于包括如下工艺步骤：按原料重量百分比计先用水搅拌溶解氢氧化钾，后依次加入并逐一搅拌溶解无水乙醇、增溶剂、乙酸乙酯、渗透剂、非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂。

Images