高效微泡环保型水基金属清洗剂的研究(龚小玖)

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1、论文编号：题目：高效微泡环保型水基金属清洗剂的研究[摘要]经过大量试验，筛选出高效微泡环保型水基金属清洗剂的定型配方，并进行其相关性能指标的测试。研究表明，它不仅具有良好的脱脂去垢作用、防锈作用、缓蚀作用、而且具有泡沫量小、安全无毒、无环境污染的特点，是综合指标优良的新一代水基金属清洗剂。[关键词]水基金属清洗剂在金属制品的制造和使用过程中，金属表面难免受到污染，如各种酸、碱、盐、灰尘、切屑、磨料、抛光膏、切屑液、手汗以及各种油脂等[1]。如不及时处理，将会加速金属基体的腐蚀，据统计世界各国因腐蚀而

2、造成的金属损失约占金属总产量的20%,若以我国1986年产钢5000万吨计算，即使只损失10%，那么这一年就有500万吨钢被腐蚀掉了，这个数字比宝山钢铁总厂一期工程产钢量还多，这是一种极大的浪费[2]，除此之外，金属腐蚀甚至还会造成灾难性事故。因此消除金属表面污染，努力防止和减少金属腐蚀是节约能源，发展生产的一件大事。工业清洗剂，即指公共设施清洗用洗涤剂，是民用洗涤剂的延伸。在美国，工业清洗剂的市场销售额从1978年的19亿美元，增长到1985年的41亿美元，年增长率11%，西欧工业清洗剂总产量约为

3、6.2×105t／年，美国10家最大的民用洗涤剂厂有8家生产工业清洗剂，工业与民用产量之比为1:6，销售额为1:3，可见其利润比民用高。金属清洗剂就是其中的一个重要品种，常用的金属清洗剂有石油溶剂型和水基清洗型两大类[3-4]。石油溶剂型金属清洗剂因含有比水基金属清洗剂溶解能力更强的溶剂，清洗能力更强，可以除去沉积的污垢，一般用于离线清洗、浸泡、溶解污垢，这类金属清洗剂因环境与安全问题，逐渐被水基金属清洗剂所代替，水基金属清洗剂具有安全无毒，使用方便以及价格便宜等优点。它不但能清洗绝大多数污物，如盐

4、分、油烟、有机和无机化合物等，而且能减缓金属锈蚀和磨擦、磨损，并有一定的防锈性能。近年来，尽管水基金属清洗剂的发展速度很快，但是按目前我国清洗行业对金属清洗剂的要求，还有较大的差距。现有产品普遍存在泡沫丰富，漂洗困难，易产生雾斑，洗涤液生物降解性差等诸多弊端，尚不能完全满足市场的需要。鉴于此种情况，作者旨在研制一种高效，低泡，安全无毒，缓蚀防腐，常温去污效果优良，产品稳定不分层，无结晶，适用范围广泛，有显著的经济效益，社会效益和环境效益水基金属清洗剂。1、实验部分1.1清洗剂的基本组成成分的选定水基

5、金属清洗剂主要由三大部分组成，即表面活性剂、助洗剂与添加剂、溶剂水。其中表面活性剂对污垢的溶解和剥离起关键性作用，它能够显著降低水的表面张力，使油污表面能够被水溶液所润湿。并从油污表面渗透到金属表面，从而降低油污与金属表面的粘附力，使油污从金属表面剥落溶解并悬浮于清洗剂溶液中；助洗剂与添加剂具有多种功能，通过与表面活性剂协同作用，提高清洗剂的各项性能指标，水作为溶剂，既可起溶解作用，又可降低金属清洗剂成本，提高综合效益。1.1.1表面活性剂的选定根据对国外清洗剂样品进行分析得知，一种既带阴离子基团又

6、带阳离子基团的表面活性剂，N—烷基—β—氨基丙酸型两性表面活性剂（N—Alkyl—β—Aminopropionato—Zwittenionic）它从水溶液吸附到金属表面上，起到缓蚀的作用[5]，在发达国家开发应用较早，已形成系列产品[6].但是经过试验，它在碱性PH值范围内泡沫丰富，不易清洗。对各种表面活性剂作用进一步研究，发现阴、阳离子混合表面活性剂的表面活性比单一组分的表面活性高得多[7].但因正负电性中和，混合体系的水溶液不稳定，一旦浓度超过临界胶团浓度（cmc）以后，就将沉淀或分层析出，而失

7、去表面活性[7-8]。但是，最近在阴、阳离子混合表面活性剂水溶稳定性研究方面已取得了重要进展，可以得到任意混合比和浓度之下都不分层的阴、阳离子混合表面活性剂[9-10]。经过多次试验，将非离子表面活性剂与阴、阳离子表面活性剂进行复配，效果较好。筛选确定由烷基酚聚氧乙烯醚等多种非离子表面活性剂，YAM等多种阴离子表面活性剂以及具有缓蚀作用的YXC等阳离子表面活性剂组成复配表面活性剂，具有良好的污垢剥离能力和缓蚀效果，能满足水基金属清洗剂的要求。1.1.2螯合剂的选定配方中约含1-10%的螯合剂，其作用

8、是与清洗液中的金属粒子反应，防止生成有害的反应产物，同时降低水的硬定，起到软化水的作用。螯合剂一般呈中性，较好的螯合剂有磷酸盐，常用的为三聚磷酸钠，但由于三聚磷酸钠（STPP）易造成水质的富营养化，逐渐被其它的螯合剂所取代，经过研究我们筛选出一种性能优良的非磷螯合剂。1.1.3助溶剂的选定助溶剂主要是用于增加表面活性剂在水中的溶解分散能力。助溶剂的非极性基团一端与表面活性剂作用，极性基团一端与水作用，从而将两者连接起来，增加它们的互溶性，形成稳定的均匀的透明溶液。助溶