CN115537832A - 一种用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂及其制备方法，涉及工件清洗技术领域，包括以下质量份计的组分：饱和烷烃化合物40‑70份，萜烯类化合物20‑30份，芳香族酯类化合物10‑25份，醇醚类化合物10‑20份，酰胺化合物5‑15份，氟代烷烃5‑10份。本发明的碳氢清洗剂，以饱和烷烃化合物为主体材料，能有效溶解油脂或油性污物；萜烯类化合物对油污的溶解性很强，去油性能显著，同时提高清洗剂的稳定性，增强对极性污垢的包容性；通过萜烯类化合物和芳香族酯类化合物的协同作用，可对极性油污和污垢具有良好的去除效果；醇醚类化合物具有良好的表面活性作用，并利用氟代烷烃加强渗透性，可有效将污垢从工件表面剥离。
Description
技术领域
本发明属于工件清洗技术领域，具体涉及一种用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂及其制备方法。
背景技术
随着高端制造业的发展，工业清洗行业作为工业经济的重要组成部分也得到了蓬勃发展。工业清洗虽然只是制造企业生产过程中的一小部分，但对整个制造业品质的提升非常关键，尤其是高精密产品，对清洗品质具有更高要求。
随着人们对环境保护的重视程度越高，清洗行业中已逐步淘汰ODS(破坏臭氧物质)清洗剂，曾被广泛使用的优秀清洗剂CFC-113(氟里昂)以及1.1.1-三氯乙烷已经被全面禁止生产、进口、使用。作为替代品，仍在使用的高效清洗剂有氯系清洗剂(三氯乙烷、三氯乙烯、二氯甲烷等)、水基清洗剂及碳氢清洗剂等，然而含氯清洗剂由于有毒，环境控制很严，对含氯清洗剂的限制要求越高；水基清洗剂的设备投资成本高、不易干燥，清洗后的产品常会生锈迹、斑点，还需考虑排水问题；因此，环保型碳氢清洗剂将逐步成为当今清洗剂的主流。
碳氢清洗剂具有良好的环保特性和清洗能力，尤其针对非极性油脂或油性污物，碳氢清洗剂具有优异的溶解性；但是与水基清洗剂相比，其对水溶性污垢、极性的盐类污垢清洗力较差；现有技术中在碳氢清洗剂中加入一些油溶性表面活性剂，对非极性污垢取得良好的效果，但是对于极性油脂或极性污垢，其清洗能力未能满足人们的要求。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂，对极性油污和污垢具有良好的去除效果，且不易腐蚀金属件，广泛适用与高精密金属工件。
本发明的目的之二在于提供一种用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂的制备方法，流程简单，易于操作。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂，包括以下质量份计的组分：
进一步地，所述饱和烷烃化合物为C9-C13正构烷烃和/或异构烷烃。
进一步地，所述饱和烷烃化合物的馏程为160～240℃。
进一步地，所述萜烯类化合物为D-苎烯、α-蒎烯和β-蒎烯的至少一种。
进一步地，所述芳香族酯类化合物为苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸叔丁酯和苯甲酸异丙酯中的至少一种。
进一步地，所述醇醚类化合物为乙二醇丙醚、乙二醇一丁醚、乙二醇二丁醚，丙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇乙醚和三甘醇单丁醚中的至少一种。
进一步地，所述醇醚类化合物由质量比为(0.8-1.5):1的乙二醇二丁醚和三甘醇单丁醚组成。
进一步地，所述酰胺化合物和氟代烷烃的质量比为(0.8-1.2):1。
进一步地，还包括助剂3-12份；所述助剂包括以下质量份计的组分：
三乙醇胺 1-4份，
三聚磷酸钠 1-3份，
十二烷基二苯醚二磺酸钠 1-5份。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
一种用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂的制备方法，用于制备所述的用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂，包括以下步骤：
1)将芳香族酯类化合物、醇醚类化合物、酰胺化合物和氟代烷烃混合均匀，得到混合物料；
2)将饱和烷烃化合物和萜烯类化合物混合均匀后，加入所述混合物料并搅拌均匀，然后加入助剂混合均匀，即得所述用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明的一种用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂，以饱和烷烃化合物为主体材料，能有效溶解油脂或油性污物，并对非极性污垢具有良好的去除效果；萜烯类化合物对油污的溶解性很强，去油性能显著，且干燥性极佳，与酯类化合物和酰胺类化合物具有较好的协同互补效应，同时提高清洗剂的稳定性，增强对极性污垢的包容性；芳香族酯类化合物的相容性强，对极性油污，尤其是对含芳香醛、酮或醇的极性油污和石油残留物，具有良好的溶解性，通过萜烯类化合物和芳香族酯类化合物的协同作用，可对极性油污和污垢具有良好的去除效果；醇醚类化合物具有良好的表面活性作用，并利用氟代烷烃加强渗透性，可有效将污垢从工件表面剥离，酰胺化合物作为烷醇酰胺类化合物对碳氢清洗剂具有良好的增溶作用，同时酰胺化合物具有较好的洗涤性和渗透性，与醇醚类化合物具有较好的配伍性，并具有较好的缓蚀性，避免卤素对金属工件的腐蚀作用。
本发明的一种用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂的制备方法，流程简单，易于操作，产品性能稳定，适用于大规模生产。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
一种用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂，包括以下质量份计的组分：
本发明的氟代烷烃优选为2，3-二氢十氟戊烷(HFC-4310mee)或3，3-二氢十氟戊烷(HFC-4310mcf)，以下实施例的氟代烷烃采用2，3-二氢十氟戊烷，其具有沸点高而表面张力低，具有不燃、化学稳定、热稳定、低毒和蒸馏的易复原等特性，是1.1.1-三氯乙烷等大气臭氧层消耗物(ODS)的优秀替代品，其与本发明的芳香族酯类化合物和醇醚类化合共混可增强溶解能力，使清洗剂渗透到污垢内部，减少污垢颗粒之间和颗粒与工件表面之间的结合力。
酰胺化合物优选为脂肪酸醇酰胺化合物，以下实施例的酰胺化合物采用月桂酸二乙醇酰胺，具有较好的洗涤性和渗透性，与醇醚类化合物具有较好的配伍性，并具有较好的缓蚀性。
进一步地，所述饱和烷烃化合物为C9-C13正构烷烃和/或异构烷烃。优选地，正构烷烃和异构烷烃的质量比为1:10-22，正构烷烃和异构烷烃的结构相似，两者相互溶解，同时改善单一烷烃的空间分布，优化饱和烷烃化合物的分子排列状态，具有更强的清洗性和稳定性。
进一步地，所述饱和烷烃化合物的馏程为160～240℃。
进一步地，所述萜烯类化合物为D-苎烯、α-蒎烯和β-蒎烯的至少一种；该萜烯类化合物具有良好的溶解和分散污垢的能力，且不会对金属材料产生腐蚀和锈蚀。
进一步地，所述芳香族酯类化合物为苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸叔丁酯和苯甲酸异丙酯中的至少一种。
进一步地，所述醇醚类化合物为乙二醇丙醚、乙二醇一丁醚、乙二醇二丁醚，丙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇乙醚和三甘醇单丁醚中的至少一种。
进一步地，所述醇醚类化合物由质量比为0.8-1.5:1的乙二醇二丁醚和三甘醇单丁醚组成。
进一步地，所述酰胺化合物和氟代烷烃的质量比为0.8-1.2:1。
进一步地，还包括助剂3-12份；所述助剂包括以下质量份计的组分：
三乙醇胺 1-4份，
三聚磷酸钠 1-3份，
十二烷基二苯醚二磺酸钠 1-5份。
其中，三乙醇胺和三聚磷酸钠具有鳌合、分散和阻止污垢再沉积的作用；十二烷基二苯醚二磺酸钠作为分散剂提高对极性污垢的分散性。
一种用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂的制备方法，用于制备所述的用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂，包括以下步骤：
1)将芳香族酯类化合物、醇醚类化合物、酰胺化合物和氟代烷烃混合均匀，得到混合物料；
2)将饱和烷烃化合物和萜烯类化合物混合均匀后，加入所述混合物料并搅拌均匀，然后加入助剂混合均匀，即得所述用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂。
实施例1
一种用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂，包括以下质量份计的组分：
进一步地，所述饱和烷烃化合物为C9-C13烷烃，其正构烷烃和异构烷烃质量比为1：10，且所述饱和烷烃化合物的馏程为160～240℃。
进一步地，所述萜烯类化合物为α-蒎烯；所述芳香族酯类化合物为苯甲酸甲酯；所述醇醚类化合物为乙二醇丙醚。
进一步地，所述助剂包括以下质量份计的组分：
三乙醇胺 1份，
三聚磷酸钠 1份，
十二烷基二苯醚二磺酸钠 1份。
所述用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将芳香族酯类化合物、醇醚类化合物、酰胺化合物和氟代烷烃混合均匀，得到混合物料；
2)将饱和烷烃化合物和萜烯类化合物混合均匀后，加入所述混合物料并搅拌均匀，然后加入助剂混合均匀，即得所述用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂。
实施例2
一种用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂，包括以下质量份计的组分：
进一步地，所述饱和烷烃化合物为C9-C13烷烃，C9-C13烷烃包括质量比1:15的正构烷烃和异构烷烃，且所述饱和烷烃化合物的馏程为160～240℃。
进一步地，所述萜烯类化合物为D-苎烯；所述芳香族酯类化合物为苯甲酸乙酯；所述醇醚类化合物为乙二醇二丁醚。
进一步地，所述助剂包括以下质量份计的组分：
三乙醇胺 2份，
三聚磷酸钠 1份，
十二烷基二苯醚二磺酸钠 2份。
所述用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将芳香族酯类化合物、醇醚类化合物、酰胺化合物和氟代烷烃混合均匀，得到混合物料；
2)将饱和烷烃化合物和萜烯类化合物混合均匀后，加入所述混合物料并搅拌均匀，然后加入助剂混合均匀，即得所述用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂。
实施例3
一种用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂，包括以下质量份计的组分：
进一步地，所述饱和烷烃化合物为C9-C13烷烃，C9-C13烷烃包括质量比1:15的正构烷烃和异构烷烃，且所述饱和烷烃化合物的馏程为160～240℃。
进一步地，所述萜烯类化合物为D-苎烯；所述芳香族酯类化合物为苯甲酸乙酯；所述醇醚类化合物由质量比为1:1的乙二醇二丁醚和三甘醇单丁醚组成。
进一步地，所述助剂包括以下质量份计的组分：
三乙醇胺 2份，
三聚磷酸钠 1份，
十二烷基二苯醚二磺酸钠 2份。
所述用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将芳香族酯类化合物、醇醚类化合物、酰胺化合物和氟代烷烃混合均匀，得到混合物料；
2)将饱和烷烃化合物和萜烯类化合物混合均匀后，加入所述混合物料并搅拌均匀，然后加入助剂混合均匀，即得所述用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂。
实施例4
一种用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂，包括以下质量份计的组分：
饱和烷烃化合物 70份，
进一步地，所述饱和烷烃化合物为C9-C13烷烃，C9-C13烷烃包括质量比1:22的正构烷烃和异构烷烃，且所述饱和烷烃化合物的馏程为160～240℃。
进一步地，所述萜烯类化合物为β-蒎烯；所述芳香族酯类化合物为苯甲酸叔丁酯；所述醇醚类化合物为质量比为1:1的乙二醇二丁醚和二乙二醇乙醚。
进一步地，所述助剂包括以下质量份计的组分：
三乙醇胺 4份，
三聚磷酸钠 3份，
十二烷基二苯醚二磺酸钠 5份。
所述用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将芳香族酯类化合物、醇醚类化合物、酰胺化合物和氟代烷烃混合均匀，得到混合物料；
2)将饱和烷烃化合物和萜烯类化合物混合均匀后，加入所述混合物料并搅拌均匀，然后加入助剂混合均匀，即得所述用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂。、
实施例5
本实施例与实施例4的不同点在于：本实施例的一种用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂的组分中不含助剂。
实施例6
本实施例与实施例3的不同点在于：本对比例的饱和烷烃化合物为C9-C13正构烷烃。
对比例1
本对比例与实施例3的不同点在于：
本对比例的碳氢清洗剂，包括以下质量份计的组分：
对比例2
本对比例与实施例3的不同点在于：
本对比例的碳氢清洗剂，包括以下质量份计的组分：
对比例3
本对比例与实施例3的不同点在于：
本对比例的碳氢清洗剂，包括以下质量份计的组分：
对比例4
本对比例与实施例3的不同点在于：
本对比例的碳氢清洗剂，包括以下质量份计的组分：
性能测试
1、去油污性能测试
取实施例1-6和对比例1-4碳氢清洗剂对人工涂抹油污的洋白铜工件进行超声清洗；然后采用荧光油污测试仪对实施例1-6和对比例1-4清洗后的工件进行测试，由于油污会被紫外光激发，通过测量其表面的荧光强度并与洁净的参照物对比可确定污染物的含量，从而得到工件的去油率，去油率的测试结果如表1所示。
2、除垢性能测试
取实施例1-6和对比例1-4碳氢清洗剂对人工涂抹污垢的洋白铜工件进行超声清洗，干燥后称量洋白铜工件的重量并记为m2，除垢率的计算公式为：(m1-m2)/m×100％，其中m1为涂抹污垢的洋白铜工件的重量，m为涂抹的污垢的重量，除垢测试结果如表1所示。
表1
如表1所示，本发明的一种用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂具有优异的去油和除垢性能(98％以上的去油率和94％以上的除垢率)；比较实施例4和实施例5可以看出，本发明的助剂对碳氢清洗剂的除垢性能具有较大的帮助；比较实施例3和实施例6可以看出，优化饱和烷烃化合物的组成有利于提高碳氢清洗剂的整体性能；对比例1-2中的碳氢清洗剂中不含萜烯类化合物或芳香族酯类化合物，其清洗性能下降，尤其是去油性能明显下降，说明萜烯类化合物或芳香族酯类化合物对极性油脂具有良好的溶解性能，也有利于极性污垢的剥离；对比例3中的碳氢清洗剂不含氟代烷烃，整体清洗性能下降，由于渗透性下降，导致除垢性能的减弱较为明显；对比例4中的碳氢清洗剂不含酰胺化合物，其综合清洗性能略有下降。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂，其特征在于，包括以下质量份计的组分：
2.如权利要求1所述的一种用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂，其特征在于：所述饱和烷烃化合物为C9-C13正构烷烃和/或异构烷烃。
3.如权利要求2所述的一种用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂，其特征在于：所述饱和烷烃化合物的馏程为160～240℃。
4.如权利要求1所述的一种用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂，其特征在于：所述萜烯类化合物为D-苎烯、α-蒎烯和β-蒎烯的至少一种。
5.如权利要求1所述的一种用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂，其特征在于：所述芳香族酯类化合物为苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸叔丁酯和苯甲酸异丙酯中的至少一种。
6.如权利要求1所述的一种用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂，其特征在于：所述醇醚类化合物为乙二醇丙醚、乙二醇一丁醚、乙二醇二丁醚，丙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇乙醚和三甘醇单丁醚中的至少一种。
7.如权利要求6所述的一种用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂，其特征在于：所述醇醚类化合物由质量比为(0.8-1.5):1的乙二醇二丁醚和三甘醇单丁醚组成。
8.如权利要求1所述的一种用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂，其特征在于：所述酰胺化合物和氟代烷烃的质量比为(0.8-1.2):1。
9.如权利要求1-8任一项所述的一种用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂，其特征在于：还包括助剂3-12份；所述助剂包括以下质量份计的组分：
三乙醇胺 1-4份，
三聚磷酸钠 1-3份，
十二烷基二苯醚二磺酸钠 1-5份。
10.一种用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂的制备方法，用于制备权利要求9所述的用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂，其特征在于，包括以下步骤：
1)将芳香族酯类化合物、醇醚类化合物、酰胺化合物和氟代烷烃混合均匀，得到混合物料；
2)将饱和烷烃化合物和萜烯类化合物混合均匀后，加入所述混合物料并搅拌均匀，然后加入助剂混合均匀，即得所述用于清洗金属件表面的碳氢清洗剂。
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