CN113832472B - 一种除蜡水及其应用、制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属表面处理的技术领域，更具体地说，它涉及一种除蜡水及其应用、制备方法，其包括单硬脂酸甘油酯、氢氧化钠、油酸、非离子表面活性剂、柠檬酸、葡萄糖酸钠、羟基乙酸、醋酸钠、异己二醇以及水。本发明的除蜡水通过将氢氧化钠与单硬脂酸甘油酯和油酸搅拌混合，然后加入脂肪醇聚氧乙烯醚、2‑丙基庚醇乙氧基化物、炔二醇乙氧基化合物、异构醇聚氧乙烯醚和异己二醇搅拌混合，再将柠檬酸、葡萄糖酸钠、醋酸钠和羟基乙酸溶于水再加入搅拌混合，得到。本发明的除蜡水不含磷不含氮，具有安全、环保的特点，使用于金属的除蜡处理，能够避免除蜡后的铝材高光面被腐蚀，以避免其表面产生腐蚀造成表面发雾。
Description
技术领域
本发明涉及金属表面处理的技术领域，更具体地说，它涉及一种除蜡水及其应用、制备方法。
背景技术
很多手机中框是用铝材加工的方式获得，经过固体蜡机械抛光来降低金属表面的粗糙度，去掉铝材表面的氧化层，获得光亮、平整的表面。此工艺的后续工艺是阳极氧化，进行该工艺的条件之一是必须保证工件表面无任何残留，为避免造成阳极氧化出来的工件有瑕疵。
但是，由于铝材经过抛光后，其表面会残留一层抛光蜡垢，此类蜡垢的主要成分为石蜡、高级脂肪酸、氧化铝粉颗粒以及打磨过程中产生的磨轮碎渣和金属粉末等，蜡垢主要以机械吸附、分子间吸附和静电吸附等粘附方式残留在工件表面。
目前主要的除蜡方式有两种：有机溶剂法和水基清洗剂法。有机溶剂法一般采用三氯乙烯、溶剂油等溶剂，通过超声波等方式清洗工件表面的蜡垢，有机溶剂法除蜡效果虽好，但是需要消耗大量的溶剂原液，溶剂容易挥发，破坏环境以及危害人体健康，并且溶剂废液难以处理，部分溶剂还具有易燃的特性，存在极大的安全隐患，故而有机溶剂法在越来越多的地方禁用。
而水基清洗剂法需要用到的除蜡水大多都是含氮的清洗剂，例如公告号为CN102877082B的中国发明专利，其公开了一种用于清洗镁合金或铝合金工件的除蜡水，其主要成分包含有三乙醇胺和椰子油二乙醇酰胺等这类含氮成分，不利于提高环保要求。
发明内容
本申请提供一种除蜡水及其应用、制备方法，该除蜡水不含磷不含氮，具有安全、环保的特点。
第一方面，本发明提供一种除蜡水，采用如下的技术方案：
一种除蜡水，包括以下重量份的组分：
单硬脂酸甘油酯10-20份；
氢氧化钠3-8份；
油酸50-70份；
非离子表面活性剂210-280份；
柠檬酸20-50份；
葡萄糖酸钠10-30份；
羟基乙酸30-50份；
醋酸钠50-60份；
异己二醇30-40份；
水400-600份。
本发明中，单硬脂酸甘油酯的结构式如下：
单硬脂酸甘油酯分子结构中含有长碳链C17、酯基以及羟基与2-丙基庚醇乙氧基化物、炔二醇乙氧基化合物进行复配使用，其比常规酰胺类表面活性剂如6501、6502、6503等对于蜡垢的渗透和乳化作用更好，对多种固体蜡均具有良好的溶解效果。
油酸即Z-9-十八碳烯酸，其与氢氧化钠中和后反应生成油酸钠，能够代替传统的含氮的三乙醇胺油酸皂，且具有较好的除蜡清洗效果，采用本发明配方中特定用量的油酸与特定用量的氢氧化钠中和生成油酸钠。
油酸和单硬脂酸甘油酯这些原材料都具有长碳链结构以及类似油脂和蜡质结构，与固体蜡的原材料有相似结构，根据相似相溶原理，该除蜡水对固体蜡中的硬脂酸等成分有十分突出的清洗效果。
通过采用氢氧化钠、单硬脂酸甘油酯和油酸的混合反应后得到混合物，该混合物具有羧基、酯基和C10-C18的长碳链，油酸与氢氧化钠反应生成油酸钠，并与单硬脂酸甘油酯复配使用形成乳化剂，对固体蜡有很好的乳化作用，可以溶解多种固体蜡均具有良好的溶解效果。
柠檬酸和羟基乙酸的加入会与未反应的氢氧化钠中和，整个溶液体系趋于弱酸性，对金属不易产生腐蚀，不会损伤工件的高光面。另外，该反应生成的油酸钠与单硬脂酸甘油酯共同使用时，能够进一步提高对蜡垢的清洗效果。同时，柠檬酸和葡萄糖酸钠这些螯合剂的加入，能使得除蜡水的抗硬水能力加强，另外也可以络合抛光过程中在金属工件表面附着的金属废屑中的金属离子。
非离子表面活性剂能显著降低溶液的表面张力，加强了除蜡水对固体蜡的乳化、渗透、润湿的能力，使其能在没有超声波的环境中可以清洗干净工件表面和孔隙里的蜡垢。
原材料使用的都是高沸点物质，能在高温条件的稳定存放，不会分解。除蜡水溶液的pH为弱酸性，不会对铝材造成腐蚀，更不会损伤工件表面的高光面。上述除蜡水可以在没有超声波的环境中清洗干净工件表面和孔隙的蜡垢，故而可以避免超声波划伤工件高光面的问题。此外，上述除蜡水对金属工件不易产生腐蚀，所使用的原材料均为低毒，不含磷不含氮，能够避免对人体和环境造成危害，是一款环保的除蜡水。
优选的，所述除蜡水的表面张力<30mN/m。除蜡水的表面张力<30mN/m时，能加强对固体蜡的乳化、渗透、润湿的能力，使其能在没有超声波的环境中可以清洗干净工件表面和孔隙里的蜡垢。
优选的，所述非离子表面活性剂包括以下重量份的组分：
脂肪醇聚氧乙烯醚50-60份；
2-丙基庚醇乙氧基化物30-50份；
炔二醇乙氧基化合物30-50份；
异构醇聚氧乙烯醚100-120份。
2-丙基庚醇乙氧基化物、炔二醇乙氧基化合物这两款非离子表面活性剂具有较低的HLB值，较低的HLB值使其有很强的渗透作用，脂肪醇聚氧乙烯醚和异构醇聚氧乙烯醚的HLB值适中，能提供润湿作用。从而能显著降低溶液的表面张力，其表面张力低至26mN/m，这些原材料的分子结构不仅能快速润湿工件表面而且能有效渗透至工件孔隙内的蜡垢内部，从而进一步提高除蜡水的溶解能力，对多种固体蜡均具有较好的溶解效果。
非离子表面活性剂采用上述特定用量配比的脂肪醇聚氧乙烯醚、2-丙基庚醇乙氧基化物、炔二醇乙氧基化合物以及异构醇聚氧乙烯醚这些非离子表面活性剂共同使用，能够进一步提高蜡垢的清洗效果。通过油酸与氢氧化钠反应生成的油酸钠、单硬脂酸甘油酯、炔二醇乙氧基化合物、2-丙基庚醇乙氧基化物、异构醇聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚这几款原材料的协同作用，能够提高对工件表面和孔隙内蜡垢清洗能力。
优选的，所述非离子表面活性剂包括以下重量份的组分：
脂肪醇聚氧乙烯醚60份；
2-丙基庚醇乙氧基化物30份；
炔二醇乙氧基化合物45份；
异构醇聚氧乙烯醚120份。
通过采用上述特定配比的非离子表面活性剂，将其制备得到的除蜡水用于对表面沾有抛光蜡的金属工件进行清洗，能具有更佳的清洗除蜡效果。
优选的，所述除蜡水包括以下重量份的组分：
油酸55-60份；
羟基乙酸30-40份；
柠檬酸20-30份；
葡萄糖酸钠10-30份；
氢氧化钠3-6份；
醋酸钠55-60份；
非离子表面活性剂210-255份；
单硬脂酸甘油酯13-20份；
异己二醇30-40份；
水450-510份。
通过采用上述特定配比制备除蜡水，将其用于对表面沾有抛光蜡的金属工件进行清洗，能具有更佳的清洗除蜡效果。
优选的，所述除蜡水包括以下重量份的组分：
油酸60份；
羟基乙酸30份；
柠檬酸30份；
葡萄糖酸钠30份；
氢氧化钠6份；
醋酸钠55份；
非离子表面活性剂255份；
单硬脂酸甘油酯13份；
异己二醇40份；
水481份。
优选的，所述脂肪醇聚氧乙烯醚中聚氧乙烯的数目为10-15。
第二方面，本申请提供一种除蜡水的应用，采用如下的技术方案：
一种除蜡水的应用，如上述的一种除蜡水在金属抛光工艺中的应用。除蜡水不仅使用于铝材的除蜡处理，也能适用于其他金属材质的除蜡处理。能够解决传统除蜡水在清洗六系和七系铝材时，容易腐蚀材质为铝材的工件表面高光面的问题，还能够解决传统除蜡水对金属表面凹槽和孔隙的蜡垢的除蜡清洗效果，另外本除蜡水不含磷不含氮，不会对水体造成富营养化的问题。
第三方面，本申请提供一种除蜡水的制备方法，采用如下的技术方案：一种除蜡水的制备方法，包括以下步骤：
S1：将氢氧化钠在90-100℃的条件下溶于单硬脂酸甘油酯和油酸，搅拌得到第一混合液；
S2：将脂肪醇聚氧乙烯醚、2-丙基庚醇乙氧基化物、炔二醇乙氧基化合物、异构醇聚氧乙烯醚和异己二醇加入到第一混合液中，得到第二混合液；
S3：将柠檬酸、葡萄糖酸钠、醋酸钠、羟基乙酸溶于水，得到第三混合液；
S4：将第三混合液以边加液边搅拌的方式缓慢加入到第二混合液中，得到除蜡水。
S1步骤将氢氧化钠、油酸和单硬脂酸甘油酯进行第一次搅拌混合操作，得到第一混合液，在90-100℃的高温条件下，能够有效将氢氧化钠与油酸进行反应得到油酸钠，并且能与单硬脂酸甘油酯混匀。
由于S2步骤加入的脂肪醇聚氧乙烯醚、2-丙基庚醇乙氧基化物、炔二醇乙氧基化合物、异构醇聚氧乙烯醚具有较低的表面张力，其独特的分子结构可以快速渗透进入蜡垢内部，并且具有润湿的作用，能进一步提高对工件表面和孔隙内的固体蜡的溶解能力，另外，异己二醇的加入能将第一步的混合物溶解。
在S3步骤加入的酸盐是为了中和S1步骤中多余的氢氧化钠，并且酸可以提高除蜡水对固体蜡蜡垢的渗透能力，葡萄糖酸钠和柠檬酸都具有络合作用，可以增加除蜡水的抗硬水能力，所加入的都是有机酸，其酸性较弱，对铝材没有腐蚀，不会伤害工件的高光面。
优选的，所述S1步骤中，搅拌的时间为20-25min，搅拌的转速为300-500r/min。采用上述的搅拌时间和搅拌转速，能够较好地使氢氧化钠、油酸、单硬脂酸甘油酯混合均匀。
优选的，所述S2步骤中，待第一混合液冷却至常温后再混合。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.本发明的除蜡水不含磷不含氮，低毒、环保，能减少对环境的污染以及减少对人体的伤害。
2.本发明的除蜡水所采用的原材料都是高沸点物质，在制备的时候已经反应完全，不会再高温条件下分解，能稳定存放。
3.使用本发明的除蜡水对六系铝材和七系铝材的除蜡处理，能够避免除蜡后的铝材的高光面被腐蚀，以避免其表面产生腐蚀造成表面发雾的问题。
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。
实施例1
一种除蜡水，由以下重量的组分组成：油酸6kg、羟基乙酸3kg、柠檬酸3kg、葡萄糖酸钠0.3kg、氢氧化钠0.6kg、醋酸钠5.5kg、非离子表面活性剂25.5kg、单硬脂酸甘油酯2kg、异己二醇4kg以及水47.4kg。其中，非离子表面活性剂由6kg的脂肪醇聚氧乙烯醚、3kg的2-丙基庚醇乙氧基化物、4.5kg的炔二醇乙氧基化合物以及12kg的异构醇聚氧乙烯醚组成。另外，需要说明的是，本实施例中脂肪醇聚氧乙烯醚中聚氧乙烯的数目为15。
即本实施例的除蜡水按上述重量配比包括油酸6％，羟基乙酸3％，柠檬酸3％，葡萄糖酸钠0.3％，氢氧化钠0.6％，醋酸钠5.5％，脂肪醇聚氧乙烯醚6％，2-丙基庚醇乙氧基化物3％，炔二醇乙氧基化合物4.5％，异构醇聚氧乙烯醚12％，单硬脂酸甘油酯2％，异己二醇4％，水47.4％。其余实例以此类推。
上述除蜡水的制备方法如下：
S1：按照重量份计，将氢氧化钠、油酸、单硬脂酸甘油酯进行第一次搅拌混合操作，得到第一混合液。反应釜保持温度为90℃，搅拌时间为25min，搅拌的转速为300r/min。
S2：待第一混合液冷却至常温后，将脂肪醇聚氧乙烯醚、2-丙基庚醇乙氧基化物、炔二醇乙氧基化合物、异构醇聚氧乙烯醚、异己二醇加入第一混合液，得到第二混合液。
S3：将柠檬酸、葡萄糖酸钠、醋酸钠、羟基乙酸完全溶于水中，得到第三混合液。
S4：将第三混合液以边加液边搅拌的方式缓慢加入到第二混合液中，得到除蜡水。
实施例2
一种除蜡水，其组分配比具体见表1。本实施例中脂肪醇聚氧乙烯醚中聚氧乙烯的数目为10。
除蜡水的制备方法如下：
S1：按照重量份计，将氢氧化钠、油酸、单硬脂酸甘油酯进行第一次搅拌混合操作，得到第一混合液。反应釜保持温度为100℃，搅拌时间为20min，搅拌的转速为500r/min。
S2：待第一混合液冷却至常温后，将脂肪醇聚氧乙烯醚、2-丙基庚醇乙氧基化物、炔二醇乙氧基化合物、异构醇聚氧乙烯醚、异己二醇加入第一混合液，得到第二混合液。
S3：将柠檬酸、葡萄糖酸钠、醋酸钠、羟基乙酸完全溶于水中，得到第三混合液。
S4：将第三混合液以边加液边搅拌的方式缓慢加入到第二混合液中，得到除蜡水。
实施例3-6
一种除蜡水，与实施例1的区别在于，除蜡水的各组分用量不同，具体见表1。其余与实施1相同，此处不再赘述。
表1实施例1-6各组分配比
实施例7
一种除蜡水，与实施例2的区别在于，本实施例中的脂肪醇聚氧乙烯醚中聚氧乙烯的数目为20。
实施例8
一种除蜡水，与实施例2的区别在于，本实施例中的脂肪醇聚氧乙烯醚中聚氧乙烯的数目为6。
实施例9
一种除蜡水，与实施例3的区别在于，除蜡水的制备方法不同，具体步骤如下：
S1：按照重量份计，将氢氧化钠、油酸、单硬脂酸甘油酯进行第一次搅拌混合操作，得到第一混合液。反应釜保持温度为100℃，搅拌时间为20min，搅拌的转速为500r/min。
S2：待第一混合液冷却至常温后，将脂肪醇聚氧乙烯醚、2-丙基庚醇乙氧基化物、炔二醇乙氧基化合物、异构醇聚氧乙烯醚、异己二醇加入第一混合液，得到第二混合液。
S3：直接将柠檬酸、葡萄糖酸钠、醋酸钠、羟基乙酸和水缓慢加入到第二混合液中，得到除蜡水。
实施例10
一种除蜡水，与实施例3的区别在于，在制备除蜡水的S2步骤中，第一混合液无需冷却至常温，直接向第一混合液加入脂肪醇聚氧乙烯醚、2-丙基庚醇乙氧基化物、炔二醇乙氧基化合物、异构醇聚氧乙烯醚以及异己二醇。
对比例1
一种除蜡水，由如下重量的组分组成：
三乙醇胺1.7kg；
油酸2.5kg；
枧油0.8kg；
十二烷基磺酸钠1.0kg；
椰子油二乙醇酰胺1.3kg；
无水乙醇0.5kg；
渗透剂JFC 0.4kg。
本对比例的除蜡水的制备方法与实施例1的制备方法相同或相对应。
对比例2
一种除蜡水，由如下重量的组分组成：
三乙醇胺油酸皂7kg；
脂肪醇聚氧乙烯醚2.4kg；
椰子油脂肪醇二乙醇胺4.8kg；
壬基酚聚氧乙烯醚2.5kg；
乙醇1.5kg；
苯甲酸钠1kg；
有机硅消泡剂0.5kg；
水81.65kg。
本对比例的除蜡水的制备方法与实施例1的制备方法相同或相对应。
性能检测试验试验方法：将实施例1-10和对比例1-2制备得到的除蜡水分别稀释成浓度为10％的样本溶液，然后在80℃的条件下，将经固体蜡抛光后的材质为六系铝材的手机中框工件放入浸泡5-8min，再用纯水漂洗三次，为避免水印的产生，最后需要过一道80℃的慢拉槽，最后放入80℃的烤箱中烘烤15-20min。观察清洗后工件表面是否干净无瑕，孔隙固体蜡是否清洗干净，工件高光面是否有损伤；统计清洗良率。除蜡水做大批量验证的工件数量为1000件。试验的结果如表2所示。
表2实施例1-10和对比例1-2的试验结果
| 项目 | 外观 | 清洗合格率(％) |
| 实施例1 | 无腐蚀 | 98 |
| 实施例2 | 无腐蚀 | 96 |
| 实施例3 | 无腐蚀 | 96 |
| 实施例4 | 无腐蚀 | 95 |
| 实施例5 | 无腐蚀 | 95 |
| 实施例6 | 无腐蚀 | 97 |
| 实施例7 | 无腐蚀 | 94 |
| 实施例8 | 无腐蚀 | 94 |
| 实施例9 | 无腐蚀 | 93 |
| 实施例10 | 无腐蚀 | 93 |
| 对比例1 | 轻微腐蚀 | 80 |
| 对比例2 | 轻微腐蚀 | 89 |
根据实施例1-10和对比例1-2并结合表2，可以看出，通过采用本发明的配方制备得到的除蜡水，使用该除蜡水对金属工件表面的抛光蜡进行清洗除蜡，基本对金属工件表面无腐蚀现象，此外，清洗的合格率均能达到90％以上。即本发明的除蜡水对金属工件表面无腐蚀作用，同时具有显著的除蜡效果，并且强于常规除蜡水的除蜡效果，因而具有很高的实际应用价值。
根据实施例2和实施例7-8并结合表2，可以看出，选用具有特定数目为10-15聚氧乙烯的脂肪醇聚氧乙烯醚，其制备得到的除蜡水对金属工件的清洗合格率有所提高。
根据实施例3和实施例9并结合表2，可以看出，在制备除蜡水时，等第一混合液冷却至常温后再将脂肪醇聚氧乙烯醚、2-丙基庚醇乙氧基化物、炔二醇乙氧基化合物、异构醇聚氧乙烯醚和异己二醇这些原材料加入到第一混合液中，其制备得到的除蜡水对金属工件的清洗合格率有进一步的提高。此外，对比实施例3和实施例10，同样在制备除蜡水的过程中，采用将柠檬酸、葡萄糖酸钠、醋酸钠、羟基乙酸完全溶于水后缓慢加入到第二混合液中，并且采用边加液边搅拌的模式制备除蜡水，使用该除蜡水对金属工件的清洗效果有进一步的提高。
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 (9)
1.一种除蜡水，其特征在于：包括以下重量份的组分：
在90-100℃的条件下氢氧化钠3-8份、单硬脂酸甘油酯10-20份和油酸50-70份所形成的第一混合液；
非离子表面活性剂210-280份，其中非离子表面活性剂包括以下重量份的组分：脂肪醇聚氧乙烯醚50-60份；2-丙基庚醇乙氧基化物30-50份；炔二醇乙氧基化合物 30-50份；异构醇聚氧乙烯醚100-120份；
柠檬酸20-50份；
葡萄糖酸钠10-30份；
羟基乙酸30-50份；
醋酸钠50-60份；
异己二醇30-40份；
水400-600份。
2.根据权利要求1所述的一种除蜡水，其特征在于：所述非离子表面活性剂包括以下重量份的组分：
脂肪醇聚氧乙烯醚60份；
2-丙基庚醇乙氧基化物30份；
炔二醇乙氧基化合物45份；
异构醇聚氧乙烯醚120份。
3.根据权利要求1所述的一种除蜡水，其特征在于：所述脂肪醇聚氧乙烯醚中聚氧乙烯的数目为10-15。
4.根据权利要求1-2任一项所述的一种除蜡水，其特征在于：所述除蜡水包括以下重量份的组分：
油酸55-60份；
羟基乙酸30-40份；
柠檬酸20-30份；
葡萄糖酸钠10-30份；
氢氧化钠3-6份；
醋酸钠55-60份；
非离子表面活性剂210-255份；
单硬脂酸甘油酯13-20份；
异己二醇30-40份；
水450-510份。
5.根据权利要求4所述的一种除蜡水，其特征在于：所述除蜡水包括以下重量份的组分：
油酸60份；
羟基乙酸30份；
柠檬酸30份；
葡萄糖酸钠30份；
氢氧化钠6份；
醋酸钠55份；
非离子表面活性剂255份；
单硬脂酸甘油酯13份；
异己二醇40份；
水481份。
6.如权利要求1-5任意一项所述的一种除蜡水在金属抛光工艺中的应用。
7.一种除蜡水的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将0.6kg的氢氧化钠在90-100℃的条件下溶于2kg的单硬脂酸甘油酯和6kg的油酸，搅拌得到第一混合液；
S2：将6kg的脂肪醇聚氧乙烯醚、3kg的2-丙基庚醇乙氧基化物、4.5kg的炔二醇乙氧基化合物、12kg的异构醇聚氧乙烯醚和4kg的异己二醇加入到第一混合液中，得到第二混合液；
S3：将3kg的柠檬酸、0.3kg的葡萄糖酸钠、5.5kg的醋酸钠、3kg的羟基乙酸溶于47.4kg的水，得到第三混合液；
S4：将第三混合液以边加液边搅拌的方式缓慢加入到第二混合液中，得到除蜡水。
8.根据权利要求7所述的一种除蜡水的制备方法，其特征在于：所述S1步骤中，搅拌的时间为20-25min，搅拌的转速为300-500r/min。
9.如权利要求7所述的一种除蜡水的制备方法，其特征在于：所述S2步骤中，待第一混合液冷却至常温后再混合。
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