CN117265545A - 一种金属清洗剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及金属清洗技术领域，具体公开了一种金属清洗剂及其制备方法。所述金属清洗剂由如下质量分数的组分组成：阴离子表面活性剂3‑6%、阳离子表面活性剂0.3‑0.8%、非离子表面活性剂4‑8%、双子表面活性剂3‑5%、防锈剂3‑5%、螯合剂0.5‑1%，水余量；所述阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的质量比为(8‑10):1。本申请制备的金属清洗剂具有体系稳定、清洁能力优异，且环保无害的优点。
Description
技术领域
本申请涉及金属清洗技术领域，更具体地说，它涉及一种金属清洗剂及其制备方法。
背景技术
金属清洗是金属制件在加工、装配、贮存和维修等过程中必不可少的工艺环节。随着汽车行业的发展，对汽车的安全性、可靠性以及环保节能方面的要求越来越高，为此对汽车零部件及总成的清洁度要求也引起了高度的重视。清洁度已成为多数汽车零部件厂家评价产品质量、出厂验证的重要指标，同时随着清洗技术与设备在应用领域的进步，各汽车零件及总成的清洗工艺也在不断的改进，为此对配套使用的水基清洗剂提出了更高的要求，如易漂洗、无残留，不影响后续水基防锈剂的成膜性和防锈性等，以更好地满足客户对零件清洁度的严苛要求。
传统意义上的有机溶剂法和碱液洗涤法。这些方法不仅需要的处理温度较高，而且清洗完毕后的废液对环境也有很大的污染。水基型金属清洗剂是目前替代其他两种清洗剂的研发热点，并已广泛使用。水基型金属清洗剂以水作溶剂，表面活性剂为主剂，结合有机或无机助剂达到金属除油的效果。
目前水基型金属清洗剂在实际使用过程中存在的主要问题，有大量使用微生物不易降解的表面活性剂、或除油能力较弱、或清洗过程中需要高温处理、或难以漂洗易残留等问题。对于一些宣称除油效果好、环保可生物降解的金属清洗剂，实际上，配方中加入了较多的碱剂，易对金属造成严重腐蚀，或是加入易导致水体富营养化的磷助剂，危害生态平衡。因此，需要对现有的水基金属清洗剂进行改进，以克服上述问题。
发明内容
本申请提供一种金属清洗剂及其制备方法，所提供的金属清洗剂具有环保无毒、无磷、高效清洗且不损伤金属表面的优点；所提供的金属清洗剂制备方法具有便于控制、制备稳定的优点。
第一方面，本申请提供一种金属清洗剂，采用如下的技术方案：
一种金属清洗剂，由如下质量分数的组分组成：
阴离子表面活性剂3-6％、阳离子表面活性剂0.3-0.8％、非离子表面活性剂4-8％、双子表面活性剂3-5％、防锈剂3-5％、螯合剂0.5-1％，水余量；
所述阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的质量比为(8-10):1。
通过采用上述技术方案，阴-阳离子表面活性剂的表面活性比单一组分的表面活性高的多，由于阴-阳离子表面活性剂复配在一起必然产生强烈的电性作用，因而使表面活性大幅提高。但是也正由于这种电性作用，阴-阳离子表面活性剂复配使用时，易发生沉淀或絮状悬浮，导致表活体系稳定性大幅降低，导致不易储存，表面活性降低。本申请通过将阳、阳离子表面活性剂的比例用量控制为(8-10):1，能够较好的提高阴-阳表活体系稳定性和清洗剂的清洁能力。
非离子表面活性剂的加入，不仅有利于复配体系溶解度增加，而且还可以起到增加洗涤效果的双重作用。双子表面活性剂的加入则能够进一步提高清洗剂的清洁能力。
本申请清洗剂的pH值为9-11.5，可以同时适应手工清洗、超声清洗、喷淋清洗等多种清洗方式，虽然，本申请清洗剂为碱性清洗剂，但经过测试，碳钢、铸铁腐蚀性均为0级，对多种金属具有良好的耐腐蚀性，能够满足多种金属合金的清洗。此外，本申请清洗剂不含有磷助剂，配方中较多的表面活性剂具有科生物降解性，具有无毒、无磷、高效清洗、环保的特点。
进一步的，根据所采用的具体表面活性剂不同，清洗剂在金属清洗过程中可表现出无泡沫、少泡沫、丰富泡沫的状态，根据实际需要，可加入相应的消泡剂进行消泡，消泡剂可选用有机硅消泡剂，具体为聚二甲基硅氧烷有机硅乳液。
优选的，所述阴离子表面活性剂为月桂醇聚醚硫酸酯铵、十二烷基硫酸钠、α-烯基磺酸钠中的一种或多种。
优选的，所述阳离子表面活性剂为聚季铵盐、二甲基二烯丙基氯化铵中的一种或两种。
优选的，所述非离子表面活性为油酸酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基糖苷中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，对非离子表面活性剂进行筛选限定，以更好的增加清洗剂的清洁能力。油酸酰胺BJH-1、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9、烷基糖苷APG三种非离子表面活性剂均为可降解型非离子表面活性剂，具有渗透、润湿、乳化和扩散性能，具有优良的稳定性、相容性和表面活性，能够大幅提升阴-阳表活体系的稳定性和清洁能力。
优选的，所述双子表面活性剂为双酚酮醚表面活性剂，由辛基酚己二双酮与环氧乙烷进行环氧化反应得到。
通过采用上述技术方案，双酚酮醚表面活性剂具有较强的界面活性，与阴-阳离子表面活性剂复配具有优异的协同清洁作用。
优选的，本申请中的双酚酮醚表面活性剂由辛基酚己二双酮与环氧乙烷进行环氧化反应得到，其数均分子量为1005，HLB值为13，CMC为16.1μmol·L-1。
优选的，所述防锈剂的原料包括SNAOBN CHA-2P、缓蚀助剂。
进一步的，所述SNAOBN CHA-2P与缓蚀助剂的质量比为1:2。
进一步的，所述缓蚀助剂采用思敏RP-9830。
优选的，所述螯合剂为葡萄糖酸钠、乙二胺四乙酸二钠和乙二胺四乙酸四钠中的一种或多种。
第二方面，本申请提供一种金属清洗剂的制备方法，采用如下的技术方案：
一种金属清洗剂的制备方法，包括以下步骤：
将水进行加热，加入防锈剂、螯合剂，搅拌均匀；
继续加入非离子表面活性剂，搅拌均匀；
继续加入阴离子表面活性剂；搅拌均匀；
继续加入双子表面活性剂，搅拌均匀；
继续加入阳离子表面活性剂，搅拌均匀，得到金属清洗剂。
通过采用上述技术方案，依次将防锈剂、螯合剂、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、双子表面活性剂、阳离子表面活性剂加入到水中搅拌，不仅有助于各个步骤的控制，而且各原料混合均匀，制备出来的表活体系较为稳定。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
(1)本申请主要以阴-阳表活体系为清洁主体，通过控制阴离子表面活性与阳离子表面活性剂两者的用量比，达到提高清洗剂稳定性和清洁能力的效果；
(2)本申请通过加入非离子表面活性剂，与阴-阳表活体系进行复配，达到增加溶解度的作用，进一步提高体系稳定性，以及增加清洗剂的洗涤效果；
(3)本申请通过加入双子表面活性剂，并优筛具有可生物降解的油酸酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基糖苷，提高阴-阳表活体系的渗透、润湿、乳化和扩散性能，能够大幅提高清洗剂的清洁洗涤能力。
具体实施方式
下面结合实施例对本申请作进一步详细说明。
实施例
实施例1
一种金属清洗剂，通过如下步骤制备获得：
将85.9kg去离子水加热至40℃，加入3kg防锈剂、0.5kg螯合剂，搅拌均匀；
继续加入4kg非离子表面活性剂，搅拌均匀；
继续加入3.2kg阴离子表面活性剂；搅拌均匀；
继续加入3kg双子表面活性剂，搅拌均匀；
继续加入0.4kg阳离子表面活性剂，搅拌均匀，得到金属清洗剂。
本实施例中，阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的质量比为8:1。
去离子水的电导率≤20μs/cm；
防锈剂由SNAOBN CHA-2P与缓蚀助剂按照质量比为1:2组成，缓蚀助剂为思敏RP-9830；螯合剂为葡萄糖酸钠；
阴离子表面活性剂为月桂醇聚醚硫酸酯铵AESA；
阳离子表面活性剂为聚季铵盐M550；
非离子表面活性剂为油酸酰胺BJH-1；
双子表面活性剂为由辛基酚己二双酮与环氧乙烷进行环氧化反应得到的双酚酮醚表面活性剂，其数均分子量为1005，HLB值为13，CMC为16.1μmol·L-1。
实施例2
一种金属清洗剂，通过如下步骤制备获得：
将80.25kg去离子水加热至40℃，加入4kg防锈剂、0.8kg螯合剂，搅拌均匀；
继续加入6kg非离子表面活性剂，搅拌均匀；
继续加入4.4kg阴离子表面活性剂；搅拌均匀；
继续加入4kg双子表面活性剂，搅拌均匀；
继续加入0.55kg阳离子表面活性剂，搅拌均匀，得到金属清洗剂。
本实施例中，阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的质量比为8:1。
去离子水的电导率≤20μs/cm；
防锈剂由SNAOBN CHA-2P与缓蚀助剂按照质量比为1:2组成，缓蚀助剂为思敏RP-9830；螯合剂为葡萄糖酸钠；
阴离子表面活性剂为月桂醇聚醚硫酸酯铵AESA；
阳离子表面活性剂为聚季铵盐M550；
非离子表面活性剂为油酸酰胺BJH-1；
双子表面活性剂为由辛基酚己二双酮与环氧乙烷进行环氧化反应得到的双酚酮醚表面活性剂，其数均分子量为1005，HLB值为13，CMC为16.1μmol·L-1。
实施例3
一种金属清洗剂，通过如下步骤制备获得：
将74.25kg去离子水加热至40℃，加入5kg防锈剂、1kg螯合剂，搅拌均匀；
继续加入8kg非离子表面活性剂，搅拌均匀；
继续加入6kg阴离子表面活性剂；搅拌均匀；
继续加入5kg双子表面活性剂，搅拌均匀；
继续加入0.75kg阳离子表面活性剂，搅拌均匀，得到金属清洗剂。
本实施例中，，阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的质量比为8:1。去离子水的电导率≤20μs/cm；
防锈剂由SNAOBN CHA-2P与缓蚀助剂按照质量比为1:2组成，缓蚀助剂为思敏RP-9830；螯合剂为葡萄糖酸钠；
阴离子表面活性剂为月桂醇聚醚硫酸酯铵AESA；
阳离子表面活性剂为聚季铵盐M550；
非离子表面活性剂为油酸酰胺BJH-1；
双子表面活性剂为由辛基酚己二双酮与环氧乙烷进行环氧化反应得到的双酚酮醚表面活性剂，其数均分子量为1005，HLB值为13，CMC为16.1μmol·L-1。
实施例4
一种金属清洗剂，通过如下步骤制备获得：
将85.9kg去离子水加热至40℃，加入3kg防锈剂、0.5kg螯合剂，搅拌均匀；
继续加入4kg非离子表面活性剂，搅拌均匀；
继续加入3.2kg阴离子表面活性剂；搅拌均匀；
继续加入3kg双子表面活性剂，搅拌均匀；
继续加入0.4kg阳离子表面活性剂，搅拌均匀，得到金属清洗剂。
本实施例中，阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的质量比为8:1。
去离子水的电导率≤20μs/cm；
防锈剂由SNAOBN CHA-2P与缓蚀助剂按照质量比为1:2组成，缓蚀助剂为思敏RP-9830；螯合剂为己二胺四乙酸二钠；
阴离子表面活性剂为由月桂醇聚醚硫酸酯铵AESA与十二烷基硫酸钠K12按照质量比1:1组成的混合物；
阳离子表面活性剂为由聚季铵盐M550与二甲基二烯丙基氯化铵DMDAAC按照质量比1:0.8组成的混合物；
非离子表面活性剂为由油酸酰胺BJH-1与脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9按照质量比1:5组成的混合物；
双子表面活性剂为由辛基酚己二双酮与环氧乙烷进行环氧化反应得到的双酚酮醚表面活性剂，其数均分子量为1005，HLB值为13，CMC为16.1μmol·L-1。
实施例5
一种金属清洗剂，通过如下步骤制备获得：
将85.9kg去离子水加热至40℃，加入3kg防锈剂、0.5kg螯合剂，搅拌均匀；
继续加入4kg非离子表面活性剂，搅拌均匀；
继续加入3.2kg阴离子表面活性剂；搅拌均匀；
继续加入3kg双子表面活性剂，搅拌均匀；
继续加入0.4kg阳离子表面活性剂，搅拌均匀，得到金属清洗剂。
本实施例中，阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的质量比为8:1。
去离子水的电导率≤20μs/cm；
防锈剂由SNAOBN CHA-2P与缓蚀助剂按照质量比为1:2组成，缓蚀助剂为思敏RP-9830；螯合剂为己二胺四乙酸四钠；
阴离子表面活性剂为由月桂醇聚醚硫酸酯铵AESA与a-烯基磺酸钠AOS按照质量比1:1组成的混合物；
阳离子表面活性剂为由聚季铵盐M550与二甲基二烯丙基氯化铵DMDAAC按照质量比1:0.8组成的混合物；
非离子表面活性剂为由油酸酰胺BJH-1与烷基糖苷APG0814按照质量比1:2组成的混合物；双子表面活性剂为由辛基酚己二双酮与环氧乙烷进行环氧化反应得到的双酚酮醚表面活性剂，其数均分子量为1005，HLB值为13，CMC为16.1μmol·L-1。。
实施例6
一种金属清洗剂，与实施例1的不同之处在于，本实施例中，阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的质量比为9:1。具体的，阴离子表面活性剂的加入量为3.6kg，阳离子表面活性剂的加入量为0.4kg，去离子水用量调整至85.5kg。
实施例7
一种金属清洗剂，与实施例1的不同之处在于，本实施例中，阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的质量比为10:1。具体的，阴离子表面活性剂的加入量为4kg，阳离子表面活性剂的加入量为0.4kg，去离子水用量调整至85.1kg。
对比例
对比例1
一种金属清洗剂，与实施例1的不同之处在于，阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的质量比为7:1。具体的，阴离子表面活性剂的加入量为2.8kg，阳离子表面活性剂的加入量为0.4kg，去离子水用量调整至86.3kg。
对比例2
一种金属清洗剂，与实施例1的不同之处在于，阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的质量比为11:1。具体的，阴离子表面活性剂的加入量为4.4kg，阳离子表面活性剂的加入量为0.4kg，去离子水用量调整至84.7kg。
对比例3
一种金属清洗剂，与实施例1的不同之处在于，未加入非离子表面活性剂，并提高双子表面活性剂的用量，清洗剂的具体制备步骤为：
将85.9kg去离子水加热至40℃，加入3kg防锈剂、0.5kg螯合剂，搅拌均匀；
继续加入3.2kg阴离子表面活性剂；搅拌均匀；
继续加入7kg双子表面活性剂，搅拌均匀；
继续加入0.4kg阳离子表面活性剂，搅拌均匀，得到金属清洗剂。
对比例4
一种金属清洗剂，与实施例1的不同之处在于，未加入双子表面活性剂，并提高非离子表面活性剂的用量，清洗剂的具体制备步骤为：
将85.9kg去离子水加热至40℃，加入3kg防锈剂、0.5kg螯合剂，搅拌均匀；
继续加入7kg非离子表面活性剂，搅拌均匀；
继续加入3.2kg阴离子表面活性剂；搅拌均匀；
继续加入0.4kg阳离子表面活性剂，搅拌均匀，得到金属清洗剂。
性能检测试验
对实施例1-7和对比例1-4制备的金属清洗剂，进行性能测试，测试结果参见表1。
其中亚硝酸盐定性试验采用碘化钾法；
清洗率依据JB/T4323-2019《水基金属清洗剂》中的质量法试验方法进行；
腐蚀性依据JB/T4323-2019《水基金属清洗剂》试验方法进行；
水不溶物依据JB/T4323-2019《水基金属清洗剂》试验方法进行，合格标准：≤0.1％；
高温稳定性依据JB/T4323-2019《水基金属清洗剂》试验方法进行，合格标准：均匀、不分层，无析出物和絮状物。
表2性能测试结果
将实施例1、对比例1-2的测试结果进行比较，可以看出，阴-阳表活体系的清洁力较强，但是阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的用量比对体系稳定性的影响较大，间接也会影响到体系的清洁能力。通过将两者用量比控制在(8-10):1，体系的稳定性相对较高，清洁能力最强。
将实施例1、对比例3的测试结果进行比较，可以看出，非离子表面活性对阴-阳表活体系的稳定性影响较大，这是由于非离子表面活性能够起到增溶的作用，因此，非离子表面活性成为阴-阳表活体系稳定性高的关键因素，也间接影响该体系的清洁能力。
将实施例1、对比例4的测试结果进行比较，可以看出，双子表面活性的加入，可以进一步提高阴-阳表活体系的清洁能力，这是由于双子表面活性剂能够与阴-阳表面活性剂起到协同清洁能力。
综上能够说明，本申请制备的金属清洁剂具有较高的稳定性、突出的清洁能力，同时具备环保、无毒的特点。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，本申请的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本申请思路下的技术方案均属于本申请的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (8)
1.一种金属清洗剂，其特征在于，由如下质量分数的组分组成：
阴离子表面活性剂3-6%、阳离子表面活性剂0.3-0.8%、非离子表面活性剂4-8%、双子表面活性剂3-5%、防锈剂3-5%、螯合剂0.5-1%，水余量；
所述阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的质量比为(8-10):1。
2.根据权利要求1所述的金属清洗剂，其特征在于，所述阴离子表面活性剂为月桂醇聚醚硫酸酯铵、十二烷基硫酸钠、α-烯基磺酸钠中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的金属清洗剂，其特征在于，所述阳离子表面活性剂为聚季铵盐、二甲基二烯丙基氯化铵中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的金属清洗剂，其特征在于，所述非离子表面活性为油酸酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基糖苷中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的金属清洗剂，其特征在于，所述双子表面活性剂为双酚酮醚表面活性剂，由辛基酚己二双酮与环氧乙烷进行环氧化反应得到。
6.根据权利要求1所述的金属清洗剂，其特征在于，所述防锈剂的原料包括SNAOBNCHA-2P、缓蚀助剂。
7.根据权利要求1所述的金属清洗剂，其特征在于，所述螯合剂为葡萄糖酸钠、乙二胺四乙酸二钠和乙二胺四乙酸四钠中的一种或多种。
8.权利要求1-7任一所述的金属清洗剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将水进行加热，加入防锈剂、螯合剂，搅拌均匀；
继续加入非离子表面活性剂，搅拌均匀；
继续加入阴离子表面活性剂；搅拌均匀；
继续加入双子表面活性剂，搅拌均匀；
继续加入阳离子表面活性剂，搅拌均匀，得到金属清洗剂。
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