水基金屬清洗劑的研究與應用

1.水基金屬洗滌劑金屬清潔是機械生產中不可或缺的過程之一。在不同的金屬加工過程中，金屬零件和設備表面可能會附著各種污垢。污垢的存在會影響工藝的順利進行和產品的加工質量。針對不同的污垢類型常選用化學酸洗(主要除去金屬氧化物)、化學堿洗(除去動植物油脂)、有機溶劑清洗(靠溶劑溶解污垢)和水基清洗(以表面活性劑為主要活性組分)。前幾種清洗劑都存在不同的缺陷,而且使用范圍較窄,以表面活性劑為主體的水基清洗則克服了其他幾種清洗劑的不足,成為金屬清洗工業的主要發展方向。水基金屬清洗劑主要有以下優點:①清洗效率高,去污力強。原一工廠用汽油清洗軸承上的油污,5個人一年僅清洗一萬套,改用表面活性劑清洗,效率提高近千倍。②安全性能好,不污染環境。溶劑清洗會因有機溶劑的揮發,污染空氣.易燃、易爆,不安全。化學清洗也有污染,對設備有腐蝕,對工人不安全。而水基清洗劑屬于安全無污染的清洗過程,在微觀和宏觀方面都是安全的。③節約能源,洗滌成本低。④洗滌過程對被洗機件無損傷,洗后對機件不腐蝕。2.去污和除污過程水基清洗劑的去污作用是借助于表面活性劑的潤濕、滲透、乳化、分散、增溶等性質來實現的。其去污過程可以大致分為以下幾步:①洗滌劑溶液對被洗基質和污垢的潤濕及對二者界面之間的滲透;②清洗劑中的表面活性劑使油性污垢乳化、增溶、分散.使污垢與固體表面分離,并分散或乳化于洗滌介質中(通常是水);③防止已被乳化的油性污垢和已被分散的固體污垢重新再沉積于基質表面。洗滌過程是一個可逆過程,分散和懸浮于介質中的污垢也有可能重新沉積于固體表面,這-過程稱為污垢再沉積作用。在上述過程中施加-定的機械力,將大大提高清洗效果。去污過程如圖一所示:整個洗滌過程是在清洗介質中進行的,在洗滌結束之后應安排漂洗和干燥過程。因此整個去污過程可用下述三個方程式表示:基質·污垢+洗滌劑·溶劑=基質+洗滌劑·溶劑+污垢·洗滌劑·溶劑基質·洗滌劑·溶劑+水=基質·水+洗滌劑·溶劑·水基質·水加熱←→基質+水3.金屬水處理水基金屬清洗劑屬于硬表面洗滌劑系列,主要由表面活性劑和無機助劑組成。其基本組成見下表:4.復合金屬罪犯配方目前水基金屬清洗劑的分類呈現出多樣化,在這里我們根據水基金屬清洗劑的配方組成,大致將其分為以下幾種:①單一清洗劑由于工業污垢的多樣性,一般的金屬沒有用單一表面活性劑配制的清洗劑清洗的。②復合清洗劑復合清洗劑是指由幾種表面活性劑復合而成的金屬清洗劑。其復合的指導思想是表面活性劑復配產生的協同效應能改善它的性能,并充分發揮其在清洗過程中的潤濕、滲透、乳化、增溶等作用,滿足除油污、防腐蝕、穩定性和抗硬水等要求。根據表面活性劑的類別,通常有兩種復配方式:一種是陰離子表面活性劑與非離子表面活性劑復配。陰離子單體能有效地消除或提高非離子單體溶液的濁點。以適應加熱清洗和高溫存放的需要,這一類清洗劑無濁點或濁點高,可用于加溫清洗;另一種是非離子表面活性劑復配,非離子單體之間復配可適當改變復合物的濁點,清洗能力也有所增強.當清洗能力差的單體和清洗能力好的單體復配時,復配物的清洗能力通常接近清洗能力好的單體,一般不會降低清洗能力,這一類清洗劑常用于常溫清洗。以下介紹幾種復合清洗劑的配方:配方1:這是多種非離子表面活性劑的復合物。具有擴散、乳化、滲透、耐酸、耐堿、抗硬水等性能。還具有良好的發泡力,對輕垢、重垢都有較佳的攜污力。配方2:該配方具有潤濕、乳化、防銹等功能,使用時配成2%溶液適用于黑色金屬及鋁合金的清洗。③含有助洗劑的復合清洗劑由于復合金屬清洗劑在除污垢性能上還不夠理想,為了適應更多金屬材料和多種污垢的清洗,往往在復配的金屬清洗劑中,添加多種助洗劑或其他添加劑,以期改善清洗劑的去污性,尤其是去除硬質污垢的能力。應用配方舉例如下:配方1:本產品為工序間洗滌劑和除去金屬零件防護油的洗凈劑。配方2:該配方適用于精密金屬零件的清洗④含有兩親溶劑的金屬清洗劑這類金屬清洗劑中除含表面活性劑外,還添加具有兩親性質的有機溶劑。因為這類溶劑在水和油中都有一定的溶解作用,故稱為兩親溶劑。常用的有:醇類,如乙醇、正丁醇、環己醇;醚類,如乙二醇乙醚、乙二醇單丁醚、乙二醇苯醚等。加入此類分子偶極較大的溶劑,主要是為了提高除油的能力,增大某種添加劑或清洗劑活性物在水中的溶解度。常用配方舉例如下:配方1:該配方為多用途金屬清洗劑.使用時可稀釋成5%的溶液,用以清洗鋼板。在55℃、相對濕度100%條件下,經24h鋼板無腐蝕。配方2:用于除去銀器表面的積垢和斑點。去污迅速,對銀器腐蝕小,銀器洗后表面產生銀白光澤。⑤乳化清洗劑有機溶劑可以除去它能溶解的油脂.在洗滌劑中它是一種活性組分,有時為了進-步提高清洗效率,在清洗劑組成中加入有機溶劑和表面活件劑兩種活性組分。這不僅可以大大地改善溶液的除油能力,而且可以彌補它們單一使用時的若干不足。有機溶劑和表面活性劑溶液并用的清洗過程,稱為乳化清洗或兩相清洗。配方1:該配方為有色金屬清洗劑。配方2:該配方為不銹鋼清潔劑。適用于銀行、機場等點鈔機、打印機不銹鋼鍵盤及其他不銹鋼器件的清洗。⑥低泡清洗劑工業采用的水劑清洗,一部分是以壓力沖洗工藝實現的,清洗劑的發泡性往往造成溢流。在強力攪拌下,清洗液所占體積將增大,造成了金屬零件清洗上的困難。低泡型清洗劑即可解決這一問題。要達到低泡沫的要求,可有兩種解決方法,一種是在原清洗劑中添加消泡劑,另一種是采用低泡表面活性劑,如采用聚醚型表面活性劑。常用的消泡劑有7010丙二醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚、GPE丙三醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚等多羥基聚醚型表面活性劑。值得注意的是單純聚醚型清洗劑的清洗能力不如一般的清洗劑。而加有消泡劑的清洗劑往往又存在著消泡能力隨時間降低的問題。低泡清洗劑配方舉例如下:配方1:5.表面活性劑用于其他金屬清洗方法在其他金屬清洗方法中,表面活性劑也發揮著重要的作用。緩蝕劑的復配為提高酸洗效果,即加速氧化層的溶解,延緩酸對基體的腐蝕,抑制氫原子向基體的擴散,金屬酸洗液中常常加入少量表面活性劑,這是因為加入的表面活性劑會在金屬表面形成一層薄膜,起到一定的緩蝕作用。另外,在酸洗過程中會產生大量酸霧,為消除或減輕這種危害,可加入抑酸霧劑。抑酸霧劑通常由非離子表面活性劑、羧酸鹽等多種表面活性劑復配而成。其抑霧的機理是表面活性劑分子在溶液表面定向排列,形成單分子表面膜,降低了界面上的蒸氣分壓,抑制了酸霧的產生。常用的抑制劑有十二烷基硫酸鈉、OP乳化劑和尿素等。目前國內外研制生產的酸洗緩蝕劑品種較多,有適用于鹽酸的、硫酸的,也有通用的。這些產品通常由硫脲及衍生物、烷基酚聚氧乙烯醚、咪唑啉等多種表面活性劑復配而成.如某型號的復配型緩蝕劑為土黃色液體,可溶于酸,溶于水,具有芳香味苦,毒性小。可適用于鋼鐵、銅、鋁等多種材料以及鹽酸、硫酸、氫氟酸及各種有機酸的酸洗,其緩蝕、抑霧效果明顯,能防氫脆,提高材料酸洗后的機械強度.而且使金屬表面光滑平整。金屬離子檢測一方面表面活性劑的主要作用就是降低表面張力、乳化、分散污垢,從而顯著提高清洗效率。另一方面,大量的無機鹽組分能降低表面活性劑的臨界膠束濃度(cmc),從而提高其表面活性。非離子表面活性劑(如烷基酚聚氧乙烯醚、聚醚等)具有良好的潤濕和滲透能力,加入少量非離子表面活性劑可提高堿性成分對油性污垢、水垢和銹垢的潤濕和滲透能力。表面活性劑的選擇主要使用的表面活性劑有酯、醚和胺的環氧乙烷加成物或它們的混合物,也可采用非離子和陰離子表面活性劑的復配物。表面活性劑的選擇由溶劑的類型和擬配制的清洗劑乳化液的類型來決定。另外,在溶劑基清洗劑中還應加入某些助溶劑,以提高溶劑的溶解量(如高級醇、乙