CN112481621A - 一种金属清洗剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请属于金属清洗剂的技术领域，尤其涉及一种金属清洗剂及其制备方法。本申请第一方面提供了一种金属清洗剂，包括：正庚酸三异丙醇胺皂、异构十三醇聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸三乙醇胺盐、棕榈油酸钾盐、碱性助剂、有机溶剂、螯合剂和水；所述正庚酸三异丙醇胺皂的结构式如式Ⅰ所示。本申请第二方面提供了一种金属清洗剂的制备方法，将正庚酸三异丙醇胺皂、异构十三醇聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸三乙醇胺盐、棕榈油酸钾盐、碱性助剂、有机溶剂、螯合剂和水混合，制得金属清洗剂。本申请的金属清洗剂及其制备方法有效解决现有现有的金属清洗剂往往无法兼备缓蚀、清洗、无/低泡、耐碱和抗硬水性能的缺陷。

Description

一种金属清洗剂及其制备方法
技术领域
本申请属于金属清洗剂的技术领域，尤其涉及一种金属清洗剂及其制备方法。
背景技术
金属材料在生产、使用和储存过程中，容易受到液体、固体和气体污染。清洗工艺是通过物理、化学和机械手段对这些污染物进行清除，使金属材料重新获得一定的洁净度，便于进一步表面加工、处理。
我国主要采用化学清洗为主，其中，水基金属清洗剂因具有安全无毒、使用方便及价格便宜等特性而得到广泛的应用。一款优良的水基金属清洗剂，需要能清洗绝大多数污物的同时，还需具备一定的防腐蚀功能。随着表面活性剂的快速发展和清洗技术的日臻成熟，水基金属清洗剂迅速发展，但与实际应用需求还有一定的差距。现有水基金属清洗剂，尤其是水基铝材清洗剂，除油率高的会造成铝材的腐蚀，对铝材腐蚀小的一般清洗效果不佳。
可见，现有的金属清洗剂产品普遍存在无法兼备清洗、强碱稳定性、缓蚀性、易漂洗、温度适应范围广等特征，这无疑会提高清洗工序的复杂性和成本。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种金属清洗剂及其制备方法，有效解决现有现有的金属清洗剂往往无法兼备缓蚀、清洗、无/低泡、耐碱和抗硬水性能的缺陷。
本申请第一方面提供了一种金属清洗剂，包括：正庚酸三异丙醇胺皂、异构十三醇聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸三乙醇胺盐、棕榈油酸钾盐、碱性助剂、有机溶剂、螯合剂和水；
所述正庚酸三异丙醇胺皂的结构式如式I所示：
Figure BDA0002802324140000021
作为优选，所述正庚酸三异丙醇胺皂的制备方法包括以下步骤：
将正庚酸与三异丙醇胺加热反应，制得正庚酸三异丙醇胺皂。
作为优选，所述加热反应的温度为110～130℃；所述加热反应的时间为2～4h。
作为优选，所述正庚酸为温度为75℃～85℃的正庚酸。
作为优选，按照质量百分比计算，包括：
正庚酸 18％～25％；
三异丙醇胺 75％～82％。
具体的，本申请的正庚酸三异丙醇胺皂的制备方法中正庚酸和三异丙醇胺的反应比例会影响合成物的性能。正庚酸比例越高，润滑性越好，水溶性越差。相应的，三异丙醇胺越多，水溶性越好。要想得到水溶性佳、润滑性好，防锈良的多功能表面活性剂，庚酸和三异丙醇胺的反应比例是关键。
作为优选，按照质量百分比计算，包括：
Figure BDA0002802324140000022
作为优选，所述碱性助剂选自苛性碱、碳酸钠、无水偏硅酸钠、碳酸氢钠、三乙醇胺和柠檬酸钠中的一种或多种。
更优选的，所述碱性助剂选自氢氧化钠和无水偏硅酸钠。
作为优选，所述有机溶剂选自异丙醇、乙二醇单丁醚、二丙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚中的一种或多种。
作为优选，所述螯合剂选自乙二胺四乙酸四钠盐、酒石酸钠、海藻酸钠、葡糖糖酸钠、三聚磷酸钠和焦磷酸钾中的一种或多种。
更优选的，所述螯合剂选自葡糖糖酸钠和乙二胺四乙酸四钠盐。
作为优选，通过碱性助剂的合理搭配及添加量的控制所述金属清洗剂的pH值为9.0～10.0。需要说明的是，添加碱性物质，尤其是苛性钠等强碱可以有效的提高金属清洗剂的清洗性。一般，碱性清洗体系，碱性越高，越有利于清洗。但过高的碱性往往也会引起伤手、腐蚀金属等问题。本申请的金属清洗剂的pH值为9.0～10.0，但可以实现强碱性清洗剂的清洗效果。
本申请第二方面提供了一种金属清洗剂的制备方法，将正庚酸三异丙醇胺皂、异构十三醇聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸三乙醇胺盐、棕榈油酸钾盐、碱性助剂、有机溶剂、螯合剂和水混合，制得金属清洗剂。
本申请旨在研发一种兼备清洗、碱性稳定性、碱性缓蚀、易漂洗、温度适应范围广等性能的高效的金属清洗剂。其中，本申请的金属清洗剂中正庚酸三异丙醇胺皂起主要清洗作用，正庚酸三异丙醇胺皂配合异构十三醇聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸三乙醇胺盐和棕榈油酸钾盐保证金属清洗剂的清洗力；本申请的苛性碱等碱性助剂，能皂化油污和提供一定的碱度，从而提高金属清洗剂的去污力。
与现有技术相比，本申请的金属清洗剂具有以下优点：
1、清洗力佳；
2、采用碱性清洗体系，但对铝材无腐蚀；
3、在油污表面铺展性好、去污力强；
4、环保，不含有机溶剂、磷等对环境和人体有害的组分；
5、制备方法简单易得。
综上所述，本申请的金属清洗剂同时兼备清洗、强碱稳定性、强碱缓蚀、易漂洗的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本申请提供的正庚酸三异丙醇胺皂在氘水中的红外光谱图；
图2为本申请提供的正庚酸三异丙醇胺皂在氘水中的核磁共振氢谱测试结果图。
具体实施方式
本申请提供了一种金属清洗剂及其制备方法，用于解决现有技术的金属清洗剂往往无法兼备缓蚀、清洗、无/低泡、耐碱和抗硬水性能的缺陷。
下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例的正庚酸三异丙醇胺皂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将21％正庚酸投入到反应釜中，升温至80℃，备用；
(2)将79％三异丙醇胺缓慢投入到反应釜中，在125℃下反应3h，
(3)停止加热，自然冷却至室温，出料，制得正庚酸三异丙醇胺皂。
对本申请实施例制得的正庚酸三异丙醇胺皂进行红外光谱图和核磁共振氢谱检测，结果如图1～2所示，图1～2说明本申请实施例成功制得正庚酸三异丙醇胺皂。
其中，以下实施例所用试剂或原料均为市售或自制。
实施例1
本申请实施例提供了第一种金属清洗剂的制备方法：
按金属清洗剂的总质量计，依次加入质量百分比为8％的正庚酸三异丙醇胺皂、质量百分比为2％的异构十三醇聚氧乙烯醚、质量百分比为1％的十二烷基苯磺酸三乙醇胺盐、质量百分比为2％的棕榈油酸钾盐、质量百分比为1％的氢氧化钠、质量百分比为4％的无水偏硅酸钠、质量百分比为1％的柠檬酸钠、质量百分比为1％的葡萄糖酸钠，80％去离子水。用搅拌器充分搅拌至混合均匀，标记为实施例1。
实施例2
本申请实施例提供了第二种金属清洗剂的制备方法：
按金属清洗剂的总质量计，依次加入质量百分比为6％的正庚酸三异丙醇胺皂、质量百分比为4％的异构十三醇聚氧乙烯醚、质量百分比为1％的十二烷基苯磺酸三乙醇胺盐、质量百分比为3％的棕榈油酸钾盐、质量百分比为1％的氢氧化钠、质量百分比为3％的无水偏硅酸钠、质量百分比为1％的柠檬酸钠、质量百分比为2％的葡萄糖酸钠，79％去离子水。用搅拌器充分搅拌至混合均匀，标记为实施例2。
对比例1
本申请对比例提供了第一种对照产品，制备方法包括：
本申请对比例的对照产品不添加正庚酸三异丙醇胺皂，按金属清洗剂总质量计，依次加入质量百分比为8％的异构十三醇聚氧乙烯醚、质量百分比为4％的十二烷基苯磺酸三乙醇胺盐、质量百分比为2％的棕榈油酸钾盐、质量百分比为1％的氢氧化钠、质量百分比为4％的无水偏硅酸钠、质量百分比为1％的柠檬酸钠、质量百分比为1％的葡萄糖酸钠，79％去离子水。用搅拌器充分搅拌至混合均匀，标记为对比例1。
对比例2
本申请对比例提供了第二种对照产品，制备方法包括：
本申请对比例的对照产品不添加正庚酸三异丙醇胺皂，按金属清洗剂总质量计，依次加入质量百分比为6％的异构十三醇聚氧乙烯醚、质量百分比为5％的十二烷基苯磺酸三乙醇胺盐、质量百分比为3％的棕榈油酸钾盐、质量百分比为1％的氢氧化钠、质量百分比为3％的无水偏硅酸钠、质量百分比为1％的柠檬酸钠、质量百分比为2％的葡萄糖酸钠，79％去离子水。用搅拌器充分搅拌至混合均匀，标记为对比例2。
对比例3
本申请对比例提供了第三种对照产品，为市售硬表面清洗剂，其成分如下：
表1市售普通金属清洗剂组成
Figure BDA0002802324140000061
实施例3
本申请实施例提供了测定以上实施例1～2的金属清洗剂、对比例1～3的对照产品的清洗力、缓蚀性能、外观、气味、铺展性和高低温稳定性，具体步骤如下：
1、清洗力测试方法：
通过对金属表面油污的清洗能力来评定，将称量过的金属试片(重量计为M1)浸入油污10min后取出沥干称重，重量计为M2，然后将试片浸入盛有500mL，30℃试液的摆洗槽内，静浸3min，摆洗3min，取出试片，再在30℃的500mL蒸馏水中摆洗10次，取出试片立即在70℃烘箱中烘干40min，取出冷却到室温后称重，重量计为M3。清洗能力以洗油率h表示并按下式计算：h＝[(M2-M3)/(M2-M1)]×100％，h值越大，说明清洗效果越好。
2、缓蚀性能测试方法：
参考《GB6144-2010合成切削液》中腐蚀试验方法，测试实施例1～3和对比例1所得清洗剂的LY12铝缓蚀性能。
(1)配置工作液：分别将实施例1～2的金属清洗剂、对比例1～3的对照产品配置成5％的工作液。
(2)将LY12铝金属试片取出后用无水乙醇将防锈油洗干净，等金属试片干后，用400目砂纸打磨表面，使表面没有凹坑、划痕或锈迹，将磨好的金属试片用脱脂棉在无水乙醇中清洗干净，用滤纸擦干，分别放入50ml烧杯中，要求步骤(1)中的工作液能浸没金属试片；
(3)盖上培养皿，将烧杯放进已恒温在55±2℃的恒温箱中，并记录开始腐蚀的时间；
(4)连续放置8h后取出金属试片，与试验前的金属试片进行对比，表2为LY12铝的腐蚀标准；LY12铝达到A或B级即为合格；
表2 LY12铝的腐蚀标准
无锈、光泽如新 A级
轻度变色 B级
中度变色 C级
严重变色 D级
3、高、低温稳定性测试方法：
分别配制5％浓度实施例1～2的金属清洗剂、对比例1～3的对照产品的样品溶液，分别存放在-20℃、25℃、50℃、80℃的温度条件下，观察实施例1～2的金属清洗剂、对比例1～3的对照产品的外观。若出现分层分层、析出等现象，则高、低温稳定性差，若外观均匀透明，则表明高、低温稳定性好。
4、铺展性能测试方法
通过测试样在石蜡膜表面的接触角来表征。接触角越小，表明清洗剂在油污表面的铺展性越好，越利于清洗除油。
分别按照以上方法测试实施例1～2的金属清洗剂、对比例1～3的对照产品的清洗力、缓蚀性能、高低温稳定性。测试结果如表3。
表3性能测试结果
Figure BDA0002802324140000071
由表3可知：本申请提供的水基的金属清洗剂无刺激性、高低温稳定性好，铺展性好。去污力高达99％以上，且在清洗过程中不会腐蚀铝材。相对市售水基金属清洗剂(对比例3)，其清洗性能和缓蚀性能都有很大的提升。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种金属清洗剂，其特征在于，包括：正庚酸三异丙醇胺皂、异构十三醇聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸三乙醇胺盐、棕榈油酸钾盐、碱性助剂、有机溶剂、螯合剂和水；
所述正庚酸三异丙醇胺皂的结构式如式Ⅰ所示：
Figure FDA0002802324130000011
2.权利要求1所述的金属清洗剂，其特征在于，所述正庚酸三异丙醇胺皂的制备方法包括以下步骤：
将正庚酸与三异丙醇胺加热反应，制得正庚酸三异丙醇胺皂。
3.根据权利要求2所述的金属清洗剂，其特征在于，所述加热反应的温度为110～130℃；所述加热反应的时间为2～4h。
4.根据权利要求2所述的金属清洗剂，其特征在于，所述正庚酸为温度为75℃～85℃的正庚酸。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，按照质量百分比计算，包括：
正庚酸 18％～25％；
三异丙醇胺 75％～82％。
6.根据权利要求1所述的金属清洗剂，其特征在于，按照质量百分比计算，包括：
Figure FDA0002802324130000012
Figure FDA0002802324130000021
7.根据权利要求1所述的金属清洗剂，其特征在于，所述碱性助剂选自苛性碱、碳酸钠、无水偏硅酸钠、碳酸氢钠、三乙醇胺和柠檬酸钠中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的金属清洗剂，其特征在于，所述有机溶剂选自异丙醇、乙二醇单丁醚、二丙二醇丁醚、二乙二醇丁醚和二丙二醇甲醚中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的金属清洗剂，其特征在于，所述螯合剂选自乙二胺四乙酸四钠盐、酒石酸钠、海藻酸钠、葡糖糖酸钠、三聚磷酸钠和焦磷酸钾中的一种或多种。
10.一种权利要求1至9任意一项所述的金属清洗剂的制备方法，其特征在于，将正庚酸三异丙醇胺皂、异构十三醇聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸三乙醇胺盐、棕榈油酸钾盐、碱性助剂、有机溶剂、螯合剂和水混合，制得金属清洗剂。
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