CN115820353B - 一种水基清洗剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于清洗剂技术领域，公开了一种水基清洗剂及其制备方法和应用。本发明水基清洗剂，包括组分：层状结晶二硅酸钠和/或五水偏硅酸钠、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子乳化剂；非离子表面活性剂包括松香醇醚表面活性剂。本发明水基清洗剂是以水性溶液为主的无毒环保、安全性好的弱碱性水基清洗剂，能将废旧润滑脂浸润，使得结团的废旧润滑脂失去黏性不再结团，并逐步将废旧润滑脂乳化分散成微小颗粒，通过循环清洗，从而随清洗剂排出；本发明水基清洗剂对废旧润滑脂的溶解速率大于26g/L·h，对废旧润滑脂的饱和溶解量大于200g/L。
Description
技术领域
本发明属于清洗剂技术领域，特别涉及一种水基清洗剂及其制备方法和应用。
背景技术
风力发电机的核心部件风电轴承，其内部需要添加润滑脂进行使用，而风电轴承运行一年后，其内部的润滑脂就会老化变黑，粘结成块，失去润滑功效，此时就需要对风电轴承进行清洗维护，在风机轴承不能拆卸打开的情况下，要将清洗剂加入到风电轴承的内部，对废旧润滑脂进行溶解清洗，清洗完的废液再从风电轴承的直径为1-2cm的进出孔排出。目前广泛使用的是有机溶剂型清洗剂(如四氯乙烯类清洗剂或烷烃类碳氢清洗剂)，其清洗效果较好，但有机溶剂原料成本费用高，回收难度大，易燃、易爆，安全性差，而且有机溶剂一般具有刺激性气味，由于风电轴承清洗大都是在现场密闭的电梯环境中施工，易挥发的有机溶剂型清洗剂会危害人体健康。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种水基清洗剂，该水基清洗剂不易挥发，不会产生刺激性气体，安全性好，且对风电轴承内部的废旧润滑脂的乳化、溶解能力强，清洗去除效果非常好。
本发明的第一方面提供一种水基清洗剂，包括组分：层状结晶二硅酸钠和/或五水偏硅酸钠、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子乳化剂；所述非离子表面活性剂包括松香醇醚表面活性剂。
本发明选用的层状结晶二硅酸钠、五水偏硅酸钠具有硅酸钠的一般性质，即有软化水能力、pH缓冲能力、乳化污垢能力等，但层状结晶二硅酸钠软化水的方式是离子交换，而普通硅酸钠是结合，离子交换方式对避免表面活性剂受钙镁离子干扰效果更好。层状结晶二硅酸钠吸附能力更强，其可作为非离子表面活性剂的载体，可加强对油脂的乳化清洗能力；层状结晶二硅酸钠不会沉积，不会产生结垢物，不会产生普通硅酸钠在清洗过程出现具有粘性的絮状硅酸钙和硅溶胶沉淀的现象，清洗过程比较干净无杂物。
本发明选用的松香醇醚表面活性剂为氟表面活性剂的替代品，具有很强的润湿渗透能力，能够有效帮助分散团状的废旧润滑脂，加快溶解清洗速度。
优选地，所述非离子乳化剂包括十二十四烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱、烷基硫酸盐与烷基糖苷组合物、烷基醇醚烷基糖苷复配物、十二烷基苯磺酸三乙醇胺、十二烷基葡萄糖苷、脂肪醇聚氧乙烯醚葡萄糖苷中的至少一种。
本发明选用的非离子乳化剂的表面张力低，去污力强，耐硬水，耐碱，耐氧化剂，其在水中对油脂的乳化分解能力很强，将非离子乳化剂复配使用能够大大提升本发明水基清洗剂对废旧润滑脂的乳化清洗能力。
优选地，所述阴离子表面活性剂包括月桂酸钾皂和/或脂肪酸钾皂。
本发明选用的阴离子表面活性剂可作为高效洗净的主体活性物，在碱性条件下，其与非离子表面活性剂兼容性好，能进一步提高本发明水基清洗剂对废旧润滑脂的乳化清洗能力。
优选地，所述非离子表面活性剂还包括异构十醇聚氧乙烯醚、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸脂钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、表面活性剂G16、曲拉通X-100中的至少一种。
本发明选用的表面活性剂G16、曲拉通X-100对油脂有着很强的润滑分散能力，将它们配合或单独使用，使得本发明水基清洗剂对废旧润滑脂的乳化、溶解能力有着明显的提升。
优选地，还包括组分：缓蚀剂。
优选地，所述缓蚀剂包括四硼酸钠、葡庚糖酸钠、AA/AMPS/HPA三元共聚物、聚天冬氨酸钠中的至少一种。
本发明选用的四硼酸钠在金属表面上的吸附，使金属表面稳定和牢固而起缓蚀作用，金属表面吸附的硼酸盐能阻滞金属电极的阳极反应过程等，其与葡庚糖酸钠搭配使用，可以更好地防止风电轴承在长时间的水性清洗过程中产生生锈现象；葡庚糖酸钠在相同条件下的螯合能力是葡萄糖酸钠和EDTA的2-3倍，对金属具有很强的缓蚀保护作用，清洗过程中可以保护风电轴承不会腐蚀生锈；AA/AMPS/HPA三元共聚物、聚天冬氨酸钠对风电轴承起到保护作用的同时也可以加快对废旧润滑脂的分解，使得废旧润滑脂黏性降低，不再粘结成一块，而是更容易分散成小颗粒，这样方便从风电轴承的进出孔中清洗排出。
优选地，还包括组分：聚醚改性硅油消泡剂。
本发明选用的聚醚改性硅油消泡剂是消泡能力很强的有机硅类消泡剂，其能够有效消除本发明水基清洗剂在风电轴承内部循环流动清洗时产生的泡沫，而且对整个清洗过程无任何不良影响，也不会减弱除油清洗效果。
本发明的第二方面提供本发明所述的水基清洗剂的制备方法，包括如下步骤：
将各组分混合，搅拌均匀，得到所述水基清洗剂。
本发明的第三方面提供本发明所述的水基清洗剂在清洗风电轴承中的应用。
本发明的第四方面提供一种清洗风电轴承的方法，包括如下步骤：
将本发明所述的水基清洗剂加入到风电轴承的内部，常温下循环清洗，再将清洗后的液体从风电轴承的进出孔排出。
优选地，所述循环清洗的时间为3-5h。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
本发明水基清洗剂是以水性溶液为主的无毒环保、安全性好的弱碱性水基清洗剂，通过将层状结晶二硅酸钠和/或五水偏硅酸钠、非离子表面活性剂(包括松香醇醚表面活性剂)、阴离子表面活性剂、非离子乳化剂复配，能将废旧润滑脂浸润，使得结团的废旧润滑脂失去黏性不再结团，并逐步将废旧润滑脂乳化分散成微小颗粒，通过循环清洗，从而随清洗剂排出。本发明水基清洗剂对废旧润滑脂的溶解速率大于26g/L·h，对废旧润滑脂的饱和溶解量大于200g/L。
本发明水基清洗剂清洗废旧润滑脂的原理与传统有机溶剂型清洗剂不同，有机溶剂型清洗剂主要是利用油脂易溶于有机溶剂的特点进行溶解清洗，存在对油脂的饱和溶解量较小的问题，而本发明水基清洗剂利用乳化分散作用，将废旧润滑脂剥离，乳化分散成粒径很小(微米级)的颗粒悬浮在水基溶液中形成乳状液，然后随清洗剂一起从风电轴承的进出孔处排放出来，相同体积的本发明水基清洗剂比传统有机溶剂型清洗剂能溶解更多的废旧润滑脂，从而减少清洗剂的使用量。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
以下实施例中所用的原料、试剂、装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
实施例1
一种水基清洗剂，由如下质量份数的组分组成：
层状结晶二硅酸钠1份、五水偏硅酸钠1份、四硼酸钠1份、葡庚糖酸钠0.5份、AA/AMPS/HPA三元聚合物0.5份、聚天冬氨酸钠0.5份、十二十四烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱0.5份、烷基硫酸盐与烷基糖苷组合物0.5份、十二烷基苯磺酸三乙醇胺0.5份、月桂酸钾皂0.5份、脂肪酸钾皂0.5份、松香醇醚表面活性剂1份、德国赢创表面活性剂G16 0.5份、美国陶氏表面活性剂曲拉通X-100 0.5份、异构十醇聚氧乙烯醚0.8份、聚醚改性硅油消泡剂0.2份、水90份。
本实施例的水基清洗剂的制备方法为：将各组分混合，搅拌均匀即可。
实施例2
一种水基清洗剂，由如下质量份数的组分组成：
层状结晶二硅酸钠2份、四硼酸钠1份、葡庚糖酸钠0.5份、AA/AMPS/HPA三元聚合物0.5份、聚天冬氨酸钠0.5份、十二十四烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱0.5份、烷基醇醚烷基糖苷复配物0.5份、十二烷基葡萄糖苷0.5份、月桂酸钾皂1份、松香醇醚表面活性剂1份、德国赢创表面活性剂G16 1份、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸脂钠0.8份、聚醚改性硅油消泡剂0.2份、水90份。
本实施例的水基清洗剂的制备方法为：将各组分混合，搅拌均匀即可。
实施例3
一种水基清洗剂，由如下质量份数的组分组成：
五水偏硅酸钠2份、四硼酸钠1份、葡庚糖酸钠0.5份、AA/AMPS/HPA三元聚合物0.5份、聚天冬氨酸钠0.5份、十二十四烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱0.5份、烷基硫酸盐与烷基糖苷组合物0.5份、脂肪醇聚氧乙烯醚葡萄糖苷0.5份、脂肪酸钾皂1份、松香醇醚表面活性剂1份、美国陶氏表面活性剂曲拉通X-100 1份、脂肪醇聚氧乙烯醚0.8份、聚醚改性硅油消泡剂0.2份、水90份。
本实施例的水基清洗剂的制备方法为：将各组分混合，搅拌均匀即可。
对比例1(与实施例1的区别在于，将层状结晶二硅酸钠替换成常规的硅酸钠)
一种水基清洗剂，由如下质量份数的组分组成：
硅酸钠1份、五水偏硅酸钠1份、四硼酸钠1份、葡庚糖酸钠0.5份、AA/AMPS/HPA三元聚合物0.5份、聚天冬氨酸钠0.5份、十二十四烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱0.5份、烷基硫酸盐与烷基糖苷组合物0.5份、十二烷基苯磺酸三乙醇胺0.5份、月桂酸钾皂0.5份、脂肪酸钾皂0.5份、松香醇醚表面活性剂1份、德国赢创表面活性剂G16 0.5份、美国陶氏表面活性剂曲拉通X-100 0.5份、异构十醇聚氧乙烯醚0.8份、聚醚改性硅油消泡剂0.2份、水90份。
本对比例的水基清洗剂的制备方法为：将各组分混合，搅拌均匀即可。
对比例2(与实施例1的区别在于，将非离子乳化剂替换成阴离子乳化剂)
一种水基清洗剂，由如下质量份数的组分组成：
层状结晶二硅酸钠1份、五水偏硅酸钠1份、四硼酸钠1份、葡庚糖酸钠0.5份、AA/AMPS/HPA三元聚合物0.5份、聚天冬氨酸钠0.5份、十二烷基硫酸钠1份、十二烷基苯磺酸钠0.5份、月桂酸钾皂0.5份、脂肪酸钾皂0.5份、松香醇醚表面活性剂1份、德国赢创表面活性剂G16 0.5份、美国陶氏表面活性剂曲拉通X-100 0.5份、异构十醇聚氧乙烯醚0.8份、聚醚改性硅油消泡剂0.2份、水90份。
本对比例的水基清洗剂的制备方法为：将各组分混合，搅拌均匀即可。
对比例3(与实施例1的区别在于，不添加松香醇醚表面活性剂)
一种水基清洗剂，由如下质量份数的组分组成：
层状结晶二硅酸钠1份、五水偏硅酸钠1份、四硼酸钠1份、葡庚糖酸钠0.5份、AA/AMPS/HPA三元聚合物0.5份、聚天冬氨酸钠0.5份、十二十四烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱0.5份、烷基硫酸盐与烷基糖苷组合物0.5份、十二烷基苯磺酸三乙醇胺0.5份、月桂酸钾皂0.5份、脂肪酸钾皂0.5份、脂肪醇聚氧乙烯醚1份、德国赢创表面活性剂G16 0.5份、美国陶氏表面活性剂曲拉通X-100 0.5份、异构十醇聚氧乙烯醚0.8份、聚醚改性硅油消泡剂0.2份、水90份。
本对比例的水基清洗剂的制备方法为：将各组分混合，搅拌均匀即可。
溶解性能测试
1.溶解速率
分别将实施例1-3以及对比例1-3的水基清洗剂进行溶解速率测试，测试方法为：称量不锈钢片的初始重量(记为M0)，将运行一年后的风电轴承内部的废旧润滑脂取出，适量涂覆于不锈钢片的表面，称量总重量(记为M1)，然后将涂覆有废旧润滑脂的不锈钢片完全置于1L的水基清洗剂中，常温下(约25℃)静置浸泡，直至废旧润滑脂全部溶解，废旧润滑脂完全溶解所用的时间记为T。风电轴承采用的是美孚460WT润滑脂。废旧润滑脂完全溶解是指：废旧润滑脂完全从不锈钢片的表面脱落，溶解于水基清洗剂中，此时不锈钢片的重量为初始重量。
水基清洗剂对废旧润滑脂的溶解速率(V)按照下式(Ⅰ)计算，
溶解速率的单位为g/L·h。
测试结果见下表1所示。
表1
| 组别 | M0(g) | M1(g) | T(h) | V(g/L·h) |
| 实施例1 | 65.3 | 215.5 | 5.4 | 27.8 |
| 实施例2 | 65.3 | 205.7 | 5.2 | 27 |
| 实施例3 | 65.3 | 219 | 5.8 | 26.5 |
| 对比例1 | 65.3 | 214 | 5.6 | 26.6 |
| 对比例2 | 65.3 | 223.5 | 7 | 22.6 |
| 对比例3 | 65.3 | 213.2 | 8.5 | 17.4 |
2.饱和溶油量
分别将实施例1-3以及对比例1-3的水基清洗剂进行饱和溶油量测试，测试方法为：称量不锈钢片的初始重量(记为M0)，将运行一年后的风电轴承内部的废旧润滑脂取出，将较多的废旧润滑脂涂覆于不锈钢片的表面，称量总重量(记为M2)，废旧润滑脂的涂覆量以传统溶剂型清洗剂的理论饱和溶油量(一般为150-250g/L)作为参考(如四氯乙烯类清洗剂的理论饱和溶油量较高，一般在200g/L以上，但是毒性大；烷烃类碳氢清洗剂毒性较小，但是理论饱和溶油量较低，一般在200g/L以下)，本发明废旧润滑脂的涂覆量(M2-M0)大约是传统溶剂型清洗剂的理论饱和溶油量的两倍，然后将涂覆有废旧润滑脂的不锈钢片完全置于1L的水基清洗剂中，常温下(约25℃)静置浸泡48h以上，直至不锈钢片表面的废旧润滑脂不再溶解(达到饱和溶油量)，此时不锈钢片以及其表面残余的废旧润滑脂的总重量记为M3。风电轴承采用的是美孚460WT润滑脂。
水基清洗剂对废旧润滑脂的饱和溶油量(S)按照下式(Ⅱ)计算，
饱和溶油量的单位为g/L。
测试结果见下表2所示。
表2
| 组别 | M0(g) | M2(g) | M3(g) | S(g/L) |
| 实施例1 | 65.3 | 570.6 | 345.9 | 224.7 |
| 实施例2 | 65.3 | 561.7 | 341.4 | 220.3 |
| 实施例3 | 65.3 | 535.7 | 323.1 | 212.6 |
| 对比例1 | 65.3 | 550.4 | 388.6 | 161.8 |
| 对比例2 | 65.3 | 564.1 | 377.6 | 186.5 |
| 对比例3 | 65.3 | 552.5 | 336.2 | 216.3 |
由上述表1、表2的测试数据可知，本发明水基清洗剂通过将层状结晶二硅酸钠和/或五水偏硅酸钠、非离子表面活性剂(包括松香醇醚表面活性剂)、阴离子表面活性剂、非离子乳化剂复配，对废旧润滑脂具有优异的溶解性能。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (4)
1.一种水基清洗剂，其特征在于，由如下质量份数的组分组成：层状结晶二硅酸钠1份、五水偏硅酸钠1份、四硼酸钠1份、葡庚糖酸钠0.5份、AA/AMPS/HPA三元聚合物0.5份、聚天冬氨酸钠0.5份、十二十四烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱0.5份、烷基硫酸盐与烷基糖苷组合物0.5份、十二烷基苯磺酸三乙醇胺0.5份、月桂酸钾皂0.5份、脂肪酸钾皂0.5份、松香醇醚表面活性剂1份、德国赢创表面活性剂G16AP 0.5份、美国陶氏表面活性剂曲拉通X–100 0.5份、异构十醇聚氧乙烯醚0.8份、聚醚改性硅油消泡剂0.2份、水90份；
或由如下质量份数的组分组成：层状结晶二硅酸钠2份、四硼酸钠1份、葡庚糖酸钠0.5份、AA/AMPS/HPA三元聚合物0.5份、聚天冬氨酸钠0.5份、十二十四烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱0.5份、烷基醇醚烷基糖苷复配物0.5份、十二烷基葡萄糖苷0.5份、月桂酸钾皂1份、松香醇醚表面活性剂1份、德国赢创表面活性剂G16AP 1份、异辛醇聚氧乙烯醚磷酸脂钠0.8份、聚醚改性硅油消泡剂0.2份、水90份；
或由如下质量份数的组分组成：五水偏硅酸钠2份、四硼酸钠1份、葡庚糖酸钠0.5份、AA/AMPS/HPA三元聚合物0.5份、聚天冬氨酸钠0.5份、十二十四烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱0.5份、烷基硫酸盐与烷基糖苷组合物0.5份、脂肪醇聚氧乙烯醚葡萄糖苷0.5份、脂肪酸钾皂1份、松香醇醚表面活性剂1份、美国陶氏表面活性剂曲拉通X–100 1份、脂肪醇聚氧乙烯醚0.8份、聚醚改性硅油消泡剂0.2份、水90份。
2.权利要求1所述的水基清洗剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将各组分混合，搅拌均匀，得到所述水基清洗剂。
3.权利要求1所述的水基清洗剂在清洗风电轴承中的应用。
4.一种清洗风电轴承的方法，其特征在于，包括如下步骤：
将权利要求1所述的水基清洗剂加入到风电轴承的内部，常温下循环清洗，再将清洗后的液体从风电轴承的进出孔排出。
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