CN112301392B - 一种低泡脱脂添加剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冶金行业金属材料表面处理的技术领域，具体公开了一种低泡脱脂添加剂，其由包含以下重量份的原料配制而成：氢氧化钠10‑15份、螯合剂10‑20份、改性PVP5‑15份、非离子型表面活性剂5‑10份、水25‑30份；其中改性PVP通过含硅化合物对PVP进行改性制得；具有能够在使用时，产生的泡沫较少，并且对环境友好的优点；还提供了一种低泡脱脂添加剂的制备方法。

Description

一种低泡脱脂添加剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及冶金行业金属材料表面处理的技术领域，具体涉及一种低泡脱脂添加剂及其制备方法。

背景技术

脱脂脱油是目前电镀行业处理工艺中最重要的工序之一。金属表面脱脂效果直接影响电镀质量。由于碱洗工艺对金属表面脱脂清洗的效果较好，目前被广泛应用。碱洗工艺是通过在水中加入氢氧化钠等碱性物质对金属表面进行清洗，由于所需清洗时间较长，会在其中加入脱脂添加剂，使清洗效果更好，清洗时间大大缩短。但传统的脱脂添加剂会产生较多的泡沫，有时会直接影响到生产的正常运行。

现已有降低泡沫的脱脂添加剂，如公告号为CN102021593B的中国发明专利公开了一种电镀脱脂低温低泡添加剂，其配方为硼酸钾20～30％、三聚磷酸钾30～40％、聚氧乙烯烷基酚醚5～15％、硫酸羟胺5～15％、水0-10％。

通过上述制备方法，可以制备出泡沫较低的脱脂添加剂，但是上述制备方法存在以下不足：配方中含有较大重量份的三聚磷酸钾，洗涤后的废水中含有较多的磷元素，若直接排放到环境中，使水体富营养化，不利于水体保护。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种低泡脱脂添加剂，其具有能够在使用时，产生的泡沫较少，并且对环境友好的优点。

本发明的第二个目的在于提供一种低泡脱脂添加剂的制备方法。

为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：

一种低泡脱脂添加剂，其由包含以下重量份的原料配制而成：氢氧化钠10-15份、螯合剂10-20份、改性PVP5-15份、非离子型表面活性剂5-10份、水25-30份；其中改性PVP通过含硅化合物对PVP进行改性制得。

通过采用上述技术方案，PVP为聚乙烯吡咯烷酮，为非离子型高分子表面活性剂，是性能优良的特殊表面活性剂的一种，通过含硅化合物对其进行改性，可以使PVP上带有硅原子，形成有机硅化合物，有机硅化合物本身具有优良的消泡作用，使改性PVP在作为表面活性剂的同时，具有消泡作用，然后与配方中的助洗剂氢氧化钠、非离子表面活性剂、螯合剂等相互作用，使在对金属进行较好的脱脂的同时，消泡性良好；并且配方中不含磷元素，对环境友好，有助于缓解由于磷元素导致的水体富营养化。

作为优选方案，所述改性PVP通过硅烷偶联剂KH-550与PVP进行反应制得。

通过采用上述技术方案，硅烷偶联剂KH-550的分子中含有伯氨基团，根据亲核反应机理，伯氨基团中的氮原子进攻PVP中的羰基碳，生成C-N共价键，从而使PVP得到改性。

作为优选方案，按重量份计，改性PVP的制备步骤为：

1)在20-30份的DMF中加入5-9份的PVP和1-3份的硅烷偶联剂KH550，在70-90℃的温度下搅拌反应7-10h，得到溶液A；

2)将溶液A进行浓缩，得到固体B，将固体B进行纯化，即可得到改性PVP。

通过采用上述技术方案，硅烷偶联剂KH-550与PVP发生亲核加成反应，然后通过将溶剂去除，得到改性PVP

作为优选方案，所述步骤2)中通过减压蒸馏进行浓缩。

通过采用上述技术方案，由于DMF的沸点较高，常温下去除速率较慢，通过减压蒸馏可以在温度较低的情况下，将DMF较快除去。

作为优选方案，所述减压蒸馏前，在溶液A中加入体积为溶液A的1-3倍的甲苯，然后进行减压蒸馏。

通过采用上述技术方案，加入甲苯后，甲苯和DMF共沸蒸馏，可以在温度较低时就可以将DMF蒸出。

作为优选方案，所述步骤2)中的纯化步骤为：将固体B进行真空干燥，真空干燥的温度为60-80℃，真空干燥的时间为3-5h。

通过采用上述技术方案，由于DMF的沸点较高，固体B中还残留有DMF分子，经过真空干燥，可以将固体B中残留的DMF除去，从而进行纯化。

作为优选方案，所述非离子型表面活性剂为烷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，非离子型表面活性剂选用烷基酚聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯醚，均可以制得性能较好的低泡脱脂添加剂。

本发明的第二个目的通过如下技术方案来实现：

一种低泡脱脂添加剂的制备方法，其制备步骤为：在水中加入氢氧化钠搅拌至溶解，然后加入改性PVP、螯合剂和非离子型表面活性剂，搅拌均匀后，即可得到低泡脱脂添加剂。

通过采用上述技术方案，氢氧化钠溶于水中后会放热，使溶液温度上升，然后再加入其他组分，温度较高时，可以使相容的速度较快，减少制备时间。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明的低泡脱脂添加剂的脱脂率可达到98.1％以上，并且在保证脱脂率较高的同时，消泡性也较好，泡沫高度均在2mm以下；并且配方中不含有磷元素，可以减少洗涤用水对水体的富营养化，对环境较友好。

(2)本发明的制备步骤中，首先将氢氧化钠进行溶解在水中，再加入其他组分，从而可以利用氢氧化钠溶于水中之后产生的热量，使其他组分溶解的速度更快，使制备效率较高。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

原料

硅烷偶联剂KH550：生产厂家为济南环正化工有限公司；

聚乙烯吡咯烷酮(PVP)：食品级，生产厂家为河北科隆多生物科技有限公司；

螯合剂：乙二胺四乙酸四钠，含量99％，生产厂家为济南杰维化工科技有限公司；

非离子型表面活性剂：烷基酚聚氧乙烯醚，型号为0P-10，生产厂家为济南航然贸易有限公司；脂肪醇聚氧乙烯醚，型号为AEO-15，生产厂家为江苏省海安石油化工厂。

制备例1

制备例1的改性PVP，其制备步骤为：

1)在20份的DMF中加入7份的PVP和3份的硅烷偶联剂KH550，在70℃的温度下搅拌反应10h，得到溶液A；

2)在溶液A中加入与溶液A体积相同的甲苯，得到混合液C，将混合液C通过减压蒸馏进行浓缩，得到固体B，将固体B进行真空干燥，真空干燥的温度为60℃，真空干燥的时间为5h，即可得到改性PVP。

制备例2

制备例2的改性PVP，其制备步骤为：

1)在25份的DMF中加入5份的PVP和1份的硅烷偶联剂KH550，在80℃的温度下搅拌反应9h，得到溶液A；

2)在溶液A中加入体积为溶液A体积的2倍的甲苯，得到混合液C，将混合液C通过减压蒸馏进行浓缩，得到固体B，将固体B进行真空干燥，真空干燥的温度为70℃，真空干燥的时间为4h，即可得到改性PVP。

制备例3

制备例3的改性PVP，其制备步骤为：

1)在30份的DMF中加入9份的PVP和2份的硅烷偶联剂KH550，在90℃的温度下搅拌反应7h，得到溶液A；

2)在溶液A中加入体积为溶液A体积3倍的甲苯，得到混合液C，将混合液C通过减压蒸馏进行浓缩，得到固体B，将固体B进行真空干燥，真空干燥的温度为80℃，真空干燥的时间为3h，即可得到改性PVP。

实施例1-5

实施例1-5的低泡脱脂添加剂，其各组分含量见表1中所示，其加工步骤具体为：

在水中加入氢氧化钠搅拌至溶解，然后加入改性PVP、螯合剂和非离子型表面活性剂，搅拌均匀后，即可得到低泡脱脂添加剂。

其中，改性PVP来自制备例1；非离子型表面活性剂采用烷基酚聚氧乙烯醚。

表1实施例1-9的低泡脱脂添加剂的各组分及各组分的量(kg)

实施例6-9

实施例6-9的低泡脱脂添加剂的各组分及各组分含量如表1中所示，与实施例4不同之处在于添加的改性PVP的量不同，其加工步骤与实施例4均相同。

实施例10

实施例10的低泡脱脂添加剂，与实施例4不同之处在于改性PVP来自制备例2，其加工步骤与实施例4相同。

实施例11

实施例11的低泡脱脂添加剂，与实施例4不同之处在于改性PVP来自制备例3，其加工步骤与实施例4相同。

实施例12

实施例12的低泡脱脂添加剂，与实施例4不同之处在于，非离子型表面活性剂采用脂肪醇聚氧乙烯醚，其加工步骤与实施例4相同。

对比例1

对比例1的低泡脱脂添加剂，与实施例4的不同之处在于，将添加的改性PVP替换为相同重量份的PVP。

对比例2

对比例2的低泡脱脂添加剂，与实施例4的不同之处在于，将添加的改性PVP替换为同等重量份的PVP与硅烷偶联剂KH550的混合物，其中PVP与硅烷偶联剂KH550的重量份比为7:3。

对比例3

公开号为CN102021593B的中国发明专利中的实施例7中的脱脂低温低泡添加剂。

性能检测试验

按照实施例1-11和对比例1-3中的方法制备低泡脱脂添加剂，并按照以下方法检测低泡脱脂添加剂的性能，其检测结果如表2所示。

脱脂率：按JB/T 4323.2-1999的第6章进行测试(45钢65℃、人工油污)；

消泡性：按JB/T 4323.2-1999的第10章进行测试(30℃，10min后残留泡沫高度)，通过泡沫高度来体现，泡沫高度越小，说明消泡性越好。

表2实施例1-11及对比例1-3的各项性能检测结果

	脱脂率(％)	泡沫高度(mm)
			实施例1	98.1	2
实施例2	98.2	1
			实施例3	98.7	0
实施例4	99.4	0
			实施例5	99.5	0
实施例6	98.2	2
			实施例7	98.6	1
实施例8	99.0	0
			实施例9	99.6	0
实施例10	99.3	0
			实施例11	99.4	0
实施例12	99.5	0
			对比例1	99.2	5
对比例2	99.3	4
			对比例3	93.0	3

从表2中的检测结果可以看出，本发明的脱脂添加剂的脱脂率均在98.1％以上，并且泡沫高度在2mm以下，与现有的对比例3相比，本发明的脱脂添加剂在脱脂率和消泡性上均表现良好。

从实施例4和实施例6-9的检测结果可以看出，随着改性PVP添加量逐渐增多，得到的脱脂添加剂的脱脂率呈上升趋势，但在添加量达到13kg以后，其上升变缓；并且随着改性PVP添加量逐渐增多，得到的脱脂添加剂在消泡性上呈上升趋势，并且在添加量达到10kg以上时，其泡沫高度达到0，具有良好的消泡性。

从实施例4、实施例10-11组的数据来看，制备例1-3得到的改性PVP在性质上无明显差异。

从实施例4和对比例1-2的检测数据可以看出，添加未改性的PVP时，得到的脱脂添加剂对其脱脂率无明显变化，但其泡沫高度达到5mm，消泡性较差；同时添加未改性的PVP和硅烷偶联剂KH550时，得到的脱脂添加剂的脱脂率无明显变化，在消泡性上有改善；添加改性PVP时，得到的脱脂添加剂在脱脂率保持良好的状态下，其消泡性达到最优。

从实施例4和实施例11的检测数据可以看出，非离子型表面活性剂采用烷基酚聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯醚时，均可制得脱脂率较高、消泡性良好的脱脂添加剂。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.一种低泡脱脂添加剂，其特征在于：其由包含以下重量份的原料配制而成：氢氧化钠10-15份、螯合剂10-20份、改性PVP5-15份、非离子型表面活性剂5-10份、水25-30份；其中改性PVP通过含硅化合物对PVP进行改性制得；

所述改性PVP通过硅烷偶联剂KH-550与PVP进行反应制得；按重量份计，改性PVP的制备步骤为：

1）在20-30份的DMF中加入5-9份的PVP和1-3份的硅烷偶联剂KH550，在70-90℃的温度下搅拌反应7-10h，得到溶液A；

2）将溶液A进行浓缩，得到固体B，将固体B进行纯化，即可得到改性PVP。

2.根据权利要求1所述的一种低泡脱脂添加剂，其特征在于：所述步骤2）中通过减压蒸馏进行浓缩。

3.根据权利要求2所述的一种低泡脱脂添加剂，其特征在于：所述减压蒸馏前，在溶液A中加入体积为溶液A的1-3倍的甲苯，然后进行减压蒸馏。

4.根据权利要求1所述的一种低泡脱脂添加剂，其特征在于：所述步骤2）中的纯化步骤为：将固体B进行真空干燥，真空干燥的温度为60-80℃，真空干燥的时间为3-5h。

5.根据权利要求1所述的一种低泡脱脂添加剂，其特征在于：所述非离子型表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯醚。

6.根据权利要求1-5所述的一种低泡脱脂添加剂的制备方法，其特征在于：其制备步骤为：在水中加入氢氧化钠搅拌至溶解，然后加入改性PVP、螯合剂和非离子型表面活性剂，搅拌均匀后，即可得到低泡脱脂添加剂。