CN118127521A - 一种水基清洗剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水基清洗剂及其制备方法和应用，所述水基清洗剂按重量份数计包括离子螯合剂10‑30份、pH调节剂0.1‑3份、表面活性剂5‑25份、增溶剂1‑20份和纯水10‑70份；所述表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚、异构醇聚氧乙烯醚和聚乙二醇的组合。本发明提供的水基清洗剂配方简单、制备方便、成本低廉、去污能力更强，对金属基材具有优异的清洗效果，特别是可以高效去除铝合金加工后表面残留的切削液，且所述清洗剂在成份上不含对人体或环境造成伤害的挥发性物质，更加环保。

Description

一种水基清洗剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于清洗剂技术领域，具体涉及一种水基清洗剂及其制备方法和应用。
背景技术
在现代化工业生产过程中，金属材料表面通过清洗剂的清洗可以去除附着的油污、金属屑、切削液、磨料、油脂、灰尘、酸、碱、盐等杂质，同时保持金属表面的清洁度，因此金属零部件尤其是铝合金的清洗往往很大程度上影响着整体产品质量的好坏，以及加工工序的顺利进行，随着金属CNC加工行业的成熟普及，对加工后清洗剂的要求也越来越高。
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然而上述清洗剂清洁度并不高，无法实现油污的彻底清洗，尤其对于加工后的一些细小的锥孔、凹槽结构，难以彻底渗透和清洗残留的油污对产品的外观及性能均存在影响，因此，急需提供一种清洗能力更佳、清洁度更高的清洗剂来满足应用的需求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种水基清洗剂及其制备方法和应用，所述清洗剂配方简单、制备方便、成本低廉、去污能力更强，对金属基材具有优异的清洗效果，特别是可以高效去除铝合金加工后表面残留的切削液，且所述清洗剂在成份上不含对人体或环境造成伤害的挥发性物质，更加环保。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种水基清洗剂，所述水基清洗剂按重量份数计包括离子螯合剂10-30份、pH调节剂0.1-3份、表面活性剂5-25份、增溶剂1-20份和纯水10-70份；
所述表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚、异构醇聚氧乙烯醚和聚乙二醇的组合。
本发明的清洗剂中烷基酚聚氧乙烯醚、异构醇聚氧乙烯醚和聚乙二醇这三种表面活性剂协同作用，可以更好的降低液体表面张力，分散与乳化油污，在水中形成一层分子薄膜，将油污分散并与水相混合进而提高了清洗剂的清洗能力，同时所述表面活性剂在离子螯合剂、pH调节剂和增溶剂的协同作用下，溶解油脂、润湿渗透、乳化洗涤的效果可进一步得以提升，另外本发明所述清洗剂性质温和，可在保证清洗效果的同时，所述金属基材表面不被腐蚀。
本发明的水基清洗剂中所述离子螯合剂的添加量可以为11份、13份、15份、17份、20份、21份、23份、25份、27份或29份等；
所述pH调节剂的添加量可以为0.3份、0.5份、0.7份、1份、1.2份、1.5份、1.8份、2份、2.2份、2.5份或2.8份等；
所述表面活性剂的添加量可以为6份、8份、10份、12份、15份、17份、20份、22份或24份等；
所述增溶剂的添加量可以为2份、4份、5份、7份、9份、10份、12份、15份、17份或19份等；
所述纯水的添加量可以为15份、20份、25份、30份、35份、40份、45份、50份、55份、60份或65份等。
优选地，所述水基清洗剂按重量份数计包括离子螯合剂15-30份、pH调节剂0.5-2.5份、表面活性剂5-20份、增溶剂1-15份和纯水10-70份。
优选地，所述水基清洗剂按重量份数计包括离子螯合剂15-25份、pH调节剂0.5-2份、表面活性剂10-20份、增溶剂5-15份和纯水10-70份。
优选地，所述烷基酚聚氧乙烯醚、异构醇聚氧乙烯醚和聚乙二醇的质量比为(2-3):(4-5):(1-2)。
本发明中，所述烷基酚聚氧乙烯醚、异构醇聚氧乙烯醚和聚乙二醇在上述配比范围内，可以使清洗剂的表面张力更低，进而使清洗剂的清洗效果更佳。
其中“2-3”可以为2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8或2.9等；
“4-5”可以为4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6、4.7、4.8或4.9等；
“1-2”可以为1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8或1.9等。
优选地，所述离子螯合剂包括柠檬酸钠、柠檬酸钾、葡萄糖酸钠、EDTA-2Na、EDTA-4Na、乙二胺四乙酸、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述离子螯合剂为葡萄糖酸钠和柠檬酸钠的组合。
本发明中所述离子螯合剂选用葡萄糖酸钠和柠檬酸钠的组合，两者搭配使用，可以更好的防止在清洗过程中形成水垢，提高清洗剂的分散和溶解性，更好地清洗金属基材表面。
优选地，所述葡萄糖酸钠和柠檬酸钠的质量比为1:(1-3)，例如可以为1:1.1、1:1.3、1:1.5、1:1.7、1:2、1:2.2、1:2.4、1:2.5、1:2.7或1:2.9等。
优选地，所述增溶剂包括丙二醇甲醚、二丙二醇、三丙二醇、N-甲基吡咯烷酮、硬脂酸甘油硬脂酯、乙二醇、异丙醇、三丙二醇甲醚、三丙二醇丁醚中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述增溶剂为丙二醇甲醚和三丙二醇甲醚的组合。
作为本发明的优选技术方案，所述丙二醇甲醚和三丙二醇甲醚协同配合，可提高表面活性与其他组分的互溶性，使清洗剂体系更稳定，进而使清洗效果更佳。
优选地，所述丙二醇甲醚和三丙二醇甲醚的质量比为1:(3-5)，例如可以为1:3.1、1:3.3、1:3.5、1:3.7、1:3.9、1:4、1:4.2、1:4.5、1:4.7或1:4.9等。
优选地，所述pH调节剂包括氢氧化钠、碳酸钠、硅酸钠、草酸、乙酸、柠檬酸、草酸钾、乙酸钠、酒石酸、酒石酸钠中的任意一种或至少两种的组合。
本发明中，所述pH调节剂不仅可以调节清洗剂的pH，而且还可以在提高清洗力的同时起到缓蚀作用。
优选地，所述水基清洗剂的pH为8-10，例如可以为8.2、8.5、8.8、9、9.2、9.5或9.8等。
优选地，所述水基清洗剂中还包括有清洗助剂。
优选地，所述清洗助剂包括钼酸钠、钨酸钠、硝酸钠或亚硝酸钠中的任意一种或至少两种的组合。
上述数值范围内的具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。
第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述的水基清洗剂的制备方法，所述制备方法包括：
(1)将离子螯合剂和pH调节剂放入纯水中混合搅拌；
(2)继续加入表面活性剂和增溶剂，混合均匀后得到所述水基清洗剂。
优选地，步骤(2)还包括加入清洗助剂。
第三方面，本发明提供了一种如第一方面所述的水基清洗剂在铝材产品清洗中的应用。
第四方面，本发明提供了一种如第一方面所述的水基清洗剂的使用方法，所述方法包括：
(1)预清洗：用纯水清洗铝材产品表面；
(2)药水洗：将预清洗后的铝材使用如第一方面所述的水基清洗剂清洗；
(3)热水洗：将纯水加热，然后对步骤(2)处理后的铝材进行清洗；
(4)冷水洗：将步骤(3)处理后的铝材放入纯水中继续清洗；
(5)冷风烘干：将步骤(4)处理后的铝材进行冷风烘干；
(6)热风烘干：将步骤(5)处理后的铝材进行热风烘干至铝材表面无水渍残留。
本发明的清洗方法不仅可以更高效的去除清洗产品表面的污渍，提高清洗剂的清洗效果，还可以使清洗后产品表面无清洗剂及水渍残留，进而不会对清洗的产品表面造成腐蚀。
优选地，步骤(2)所述药水洗时将水基清洗剂在纯水中稀释至浓度为5-15％，例如可以为6％、8％、10％、12％或14％等。
优选地，所述药水洗时温度为40-60℃，时间为30-180s，例如温度可以为41℃、43℃、45℃、47℃、50℃、52℃、55℃、57℃或59℃等，时间可以为40s、60s、80s、100s、120s、140s、150s或170s等。
优选地，所述药水洗时进行隧道式超声波振荡。
优选地，所述超声频率为20-50Hz，例如可以为22Hz、25Hz、28Hz、30Hz、32Hz、35Hz、38Hz、40Hz、42Hz、45Hz或48Hz等。
优选地，步骤(3)所述清洗的温度为60-80℃，时间为30-180s，例如温度可以为61℃、63℃、65℃、67℃、70℃、72℃、75℃、77℃或79℃等，时间可以为40s、60s、80s、100s、120s、140s、150s或170s等。
优选地，步骤(4)所述清洗的温度为25-35℃，时间为30-180s，例如温度可以为26℃、27℃、28℃、29℃、30℃、31℃、32℃、33℃或34℃等，时间可以为40s、60s、80s、100s、120s、140s、150s或170s等。
优选地，步骤(5)所述烘干的温度为25-35℃，时间为120-240s，例如温度可以为51℃、53℃、55℃、57℃、60℃、61℃、63℃、65℃、67℃、70℃、72℃、75℃、77℃或79℃等，时间可以为130s、140s、150s、160s、180s、190s、200s、210s、220s或230s等。
优选地，步骤(6)所述烘干的温度50-80℃，时间为120-240s，例如温度可以为26℃、27℃、28℃、29℃、30℃、31℃、32℃、33℃或34℃等，时间可以为130s、140s、150s、160s、180s、190s、200s、210s、220s或230s等。
上述数值范围内的具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明水基清洗剂配方简单、制备方便、成本低廉、去污能力更强，对金属基材具有优异的清洗效果，特别是可以高效去除铝合金加工后表面残留的切削液，且所述清洗剂在成份上不含对人体或环境造成伤害的挥发性物质，更加环保。
(2)本发明提供的清洗剂使用方法不仅可以更高效的去除清洗产品表面的污渍，提高清洗剂的清洗效果，还可以使清洗后产品表面无清洗剂及水渍残留，进而不会对清洗的产品表面造成腐蚀。
(3)本发明提供的水基清洗剂的制备方法，操作步骤简单，成本较低，易于工业化大规模生产。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例来进一步说明本发明的技术方案，但本发明并非局限在实施例范围内。
下述实施例和对比例所涉及的部分材料及牌号信息如下：
原料名称 产地厂家及型号
烷基酚聚氧乙烯醚 济南润本祥化工有限公司NP-10
异构醇聚氧乙烯醚 济南启航化工科技有限公司E-1005
聚乙二醇 济南鑫科化工有限公司PEG600
三丙二醇单甲醚 济南泽宽化工有限公司25498-49-1
聚氧乙烯脂肪醇醚 济南亿昊化工有限公司AEO-9
其余原料只要购买自正规经销商均可使用。
实施例1-3
本实施例提供三种水基清洗剂，所述水基清洗剂的配方如下：
所述水基清洗剂的制备方法为：
(1)将纯水于干净搅拌桶中，依次加入离子螯合剂与pH调节剂后充分搅拌直至固体全部溶解；
(2)随后依次加入表面活性剂、增溶剂和清洗助剂，将混合液搅拌至溶液澄清透明无漂浮、沉淀物即得到所述水基清洗剂。
实施例4
本实施例提供一种水基清洗剂，所述水基清洗剂与实施例1的区别仅在于离子螯合剂仅为葡萄糖酸钠，并保持离子螯合剂用量不变，其余组分及添加量与实施例1一致，制备方法参照实施例1。
实施例5
本实施例提供一种水基清洗剂，所述水基清洗剂与实施例1的区别仅在于离子螯合剂仅为柠檬酸钠，并保持离子螯合剂用量不变，其余组分及添加量与实施例1一致，制备方法参照实施例1。
实施例6
本实施例提供一种水基清洗剂，所述水基清洗剂与实施例1的区别仅在于增溶剂仅为丙二醇甲醚，并保持增溶剂用量不变，其余组分及添加量与实施例1一致，制备方法参照实施例1。
实施例7
本实施例提供一种水基清洗剂，所述水基清洗剂与实施例1的区别仅在于增溶剂仅为三丙二醇甲醚，并保持增溶剂用量不变，其余组分及添加量与实施例1一致，制备方法参照实施例1。
对比例1
本对比例提供一种水基清洗剂，所述水基清洗剂与实施例1的区别仅在于表面活性剂中不包括烷基酚聚氧乙烯醚，其减少量按份数比例分配至异构醇聚氧乙烯醚和聚乙二醇中，其余组分及添加量与实施例1一致，制备方法参照实施例1。
对比例2
本对比例提供一种水基清洗剂，所述水基清洗剂与实施例1的区别仅在于表面活性剂中不包括异构醇聚氧乙烯醚，其减少量按份数比例分配至烷基酚聚氧乙烯醚和聚乙二醇中，其余组分及添加量与实施例1一致，制备方法参照实施例1。
对比例3
本对比例提供一种水基清洗剂，所述水基清洗剂与实施例1的区别仅在于表面活性剂中不包括聚乙二醇，其减少量按份数比例分配至烷基酚聚氧乙烯醚和异构醇聚氧乙烯醚中，其余组分及添加量与实施例1一致，制备方法参照实施例1。
对比例4
本对比例提供一种水基清洗剂，所述水基清洗剂与实施例1的区别仅在于表面活性剂中不包括离子螯合剂，其减少量按由去离子水补足，其余组分及添加量与实施例1一致，制备方法参照实施例1。
应用例1
本应用例提供一种水基清洗剂在铝材产品清洗中的应用，所述应用方法为：
(1)预清洗：用纯水初步洗去铝合金产品表面残留的杂质及大部分切削液；
(2)药水洗：使用纯水稀释实施例1的清洗剂，将步骤(1)清洗后的产品置于药水槽中清洗，同时采用隧道式超声波振荡；
(3)热水洗：将纯水加热，然后对步骤(2)处理后的铝材进行清洗；
(4)冷水洗：将步骤(3)处理后的铝材放入纯水中继续清洗；
(5)冷风烘干：将步骤(4)处理后的铝材进行冷风烘干；
(6)热风烘干：将步骤(5)处理后的铝材进行热风烘干至铝材表面无水渍残留即可结束所述清洗流程。
所述清洗各步骤的参数如下表：
应用例2-7
本应用例提供六种水基清洗剂在铝材产品清洗中的应用，其应用方法与应用例1的区别仅在于将实施例1的清洗剂分别替换为等量的实施例2-7的清洗剂，其他步骤及工艺参数保持不变。
对比应用例1-4
本对比应用例提供四种水基清洗剂在铝材产品清洗中的应用，其应用方法与应用例1的区别仅在于将实施例1的清洗剂分别替换为等量的对比例1-4的清洗剂，其他步骤及工艺参数保持不变。
对比应用例5
本对比应用例提供一种水基清洗剂在铝材产品清洗中的应用，其应用方法与应用例1的区别仅在于将实施例1的清洗剂替换为等量的市售索润厂家的水基型铝清洗剂，其他步骤及工艺参数保持不变。
试验例1
清洗能力测试
将应用例1-7以及对比应用例1-5处理后的铝合金进行外观观测，并使用38#达因笔测试，观测是否出现收缩、发黑或变色现象。结果见表1。
表1
由表1可知，本发明实施例1-3的清洗剂和现有的清洗剂作用在同一产品上时，本发明的清洗剂去污能力更强，可以高效去除铝合金加工后表面残留的切削液，且不会对清洗的产品表面造成腐蚀，能够通过38#以上达因笔检测。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的一种水基清洗剂及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (10)

1.一种水基清洗剂，其特征在于，所述水基清洗剂按重量份数计包括离子螯合剂10-30份、pH调节剂0.1-3份、表面活性剂5-25份、增溶剂1-20份和纯水10-70份；
所述表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚、异构醇聚氧乙烯醚和聚乙二醇的组合。
2.如权利要求1所述的水基清洗剂，其特征在于，所述水基清洗剂按重量份数计包括离子螯合剂15-30份、pH调节剂0.5-2.5份、表面活性剂5-20份、增溶剂1-15份和纯水10-70份；
优选地，所述水基清洗剂按重量份数计包括离子螯合剂15-25份、pH调节剂0.5-2份、表面活性剂10-20份、增溶剂5-15份和纯水10-70份。
3.如权利要求1或2所述的水基清洗剂，其特征在于，所述烷基酚聚氧乙烯醚、异构醇聚氧乙烯醚和聚乙二醇的质量比为(2-3):(4-5):(1-2)。
4.如权利要求1-3中任一项所述的水基清洗剂，其特征在于，所述离子螯合剂包括柠檬酸钠、柠檬酸钾、葡萄糖酸钠、EDTA-2Na、EDTA-4Na、乙二胺四乙酸、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述离子螯合剂为葡萄糖酸钠和柠檬酸钠的组合；
优选地，所述葡萄糖酸钠和柠檬酸钠的质量比为1:(1-3)。
5.如权利要求1-4中任一项所述的水基清洗剂，其特征在于，所述增溶剂包括丙二醇甲醚、二丙二醇、三丙二醇、N-甲基吡咯烷酮、硬脂酸甘油硬脂酯、乙二醇、异丙醇、三丙二醇甲醚、三丙二醇丁醚中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述增溶剂为丙二醇甲醚和三丙二醇甲醚的组合；
优选地，所述丙二醇甲醚和三丙二醇甲醚的质量比为1:(3-5)。
6.如权利要求1-5中任一项所述的水基清洗剂，其特征在于，所述pH调节剂包括氢氧化钠、碳酸钠、硅酸钠、草酸、乙酸、柠檬酸、草酸钾、乙酸钠、酒石酸、酒石酸钠中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述水基清洗剂的pH为8-10；
优选地，所述水基清洗剂中还包括有清洗助剂；
优选地，所述清洗助剂包括钼酸钠、钨酸钠、硝酸钠或亚硝酸钠中的任意一种或至少两种的组合。
7.一种如权利要求1-6中任一项所述的水基清洗剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
(1)将离子螯合剂和pH调节剂放入纯水中混合搅拌；
(2)继续加入表面活性剂和增溶剂，混合均匀后得到所述水基清洗剂；
优选地，步骤(2)还包括加入清洗助剂。
8.一种如权利要求1-6中任一项所述的水基清洗剂在铝材产品清洗中的应用。
9.一种如权利要求1-6中任一项所述的水基清洗剂的使用方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)预清洗：用纯水清洗铝材产品表面；
(2)药水洗：将预清洗后的铝材使用如权利要求1-6中任一项所述的水基清洗剂清洗；
(3)热水洗：将纯水加热，然后对步骤(2)处理后的铝材进行清洗；
(4)冷水洗：将步骤(3)处理后的铝材放入纯水中继续清洗；
(5)冷风烘干：将步骤(4)处理后的铝材进行冷风烘干；
(6)热风烘干：将步骤(5)处理后的铝材进行热风烘干至铝材表面无水渍残留。
10.根据权利要求9所述的使用方法，其特征在于，步骤(2)所述药水洗时将水基清洗剂在纯水中稀释至浓度为5-15％；
优选地，所述药水洗时温度为40-60℃，时间为30-180s；
优选地，所述药水洗时进行隧道式超声波振荡；
优选地，所述超声频率为20-50Hz；
优选地，步骤(3)所述清洗的温度为60-80℃，时间为30-180s；
优选地，步骤(4)所述清洗的温度为25-35℃，时间为30-180s；
优选地，步骤(5)所述烘干的温度为25-35℃，时间为120-240s；
优选地，步骤(6)所述烘干的温度50-80℃，时间为120-240s。
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