水基金屬清洗劑的研究與應(yīng)用

1.水基金屬洗滌劑金屬清潔是機(jī)械生產(chǎn)中不可或缺的過(guò)程之一。在不同的金屬加工過(guò)程中，金屬零件和設(shè)備表面可能會(huì)附著各種污垢。污垢的存在會(huì)影響工藝的順利進(jìn)行和產(chǎn)品的加工質(zhì)量。針對(duì)不同的污垢類型常選用化學(xué)酸洗(主要除去金屬氧化物)、化學(xué)堿洗(除去動(dòng)植物油脂)、有機(jī)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(yè)的主要發(fā)展方向。水基金屬清洗劑主要有以下優(yōu)點(diǎn):①清洗效率高,去污力強(qiáng)。原一工廠用汽油清洗軸承上的油污,5個(gè)人一年僅清洗一萬(wàn)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(huán)境。溶劑清洗會(huì)因有機(jī)溶劑的揮發(fā),污染空氣.易燃、易爆,不安全。化學(xué)清洗也有污染,對(duì)設(shè)備有腐蝕,對(duì)工人不安全。而水基清洗劑屬于安全無(wú)污染的清洗過(guò)程,在微觀和宏觀方面都是安全的。③節(jié)約能源,洗滌成本低。④洗滌過(guò)程對(duì)被洗機(jī)件無(wú)損傷,洗后對(duì)機(jī)件不腐蝕。2.去污和除污過(guò)程水基清洗劑的去污作用是借助于表面活性劑的潤(rùn)濕、滲透、乳化、分散、增溶等性質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其去污過(guò)程可以大致分為以下幾步:①洗滌劑溶液對(duì)被洗基質(zhì)和污垢的潤(rùn)濕及對(duì)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(zhì)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(zhì)表面。洗滌過(guò)程是一個(gè)可逆過(guò)程,分散和懸浮于介質(zhì)中的污垢也有可能重新沉積于固體表面,這-過(guò)程稱為污垢再沉積作用。在上述過(guò)程中施加-定的機(jī)械力,將大大提高清洗效果。去污過(guò)程如圖一所示:整個(gè)洗滌過(guò)程是在清洗介質(zhì)中進(jìn)行的,在洗滌結(jié)束之后應(yīng)安排漂洗和干燥過(guò)程。因此整個(gè)去污過(guò)程可用下述三個(gè)方程式表示:基質(zhì)·污垢+洗滌劑·溶劑=基質(zhì)+洗滌劑·溶劑+污垢·洗滌劑·溶劑基質(zhì)·洗滌劑·溶劑+水=基質(zhì)·水+洗滌劑·溶劑·水基質(zhì)·水加熱←→基質(zhì)+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(wú)機(jī)助劑組成。其基本組成見下表:4.復(fù)合金屬罪犯配方目前水基金屬清洗劑的分類呈現(xiàn)出多樣化,在這里我們根據(jù)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(yè)污垢的多樣性,一般的金屬?zèng)]有用單一表面活性劑配制的清洗劑清洗的。②復(fù)合清洗劑復(fù)合清洗劑是指由幾種表面活性劑復(fù)合而成的金屬清洗劑。其復(fù)合的指導(dǎo)思想是表面活性劑復(fù)配產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)能改善它的性能,并充分發(fā)揮其在清洗過(guò)程中的潤(rùn)濕、滲透、乳化、增溶等作用,滿足除油污、防腐蝕、穩(wěn)定性和抗硬水等要求。根據(jù)表面活性劑的類別,通常有兩種復(fù)配方式:一種是陰離子表面活性劑與非離子表面活性劑復(fù)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(diǎn)。以適應(yīng)加熱清洗和高溫存放的需要,這一類清洗劑無(wú)濁點(diǎn)或濁點(diǎn)高,可用于加溫清洗;另一種是非離子表面活性劑復(fù)配,非離子單體之間復(fù)配可適當(dāng)改變復(fù)合物的濁點(diǎn),清洗能力也有所增強(qiáng).當(dāng)清洗能力差的單體和清洗能力好的單體復(fù)配時(shí),復(fù)配物的清洗能力通常接近清洗能力好的單體,一般不會(huì)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(fù)合清洗劑的配方:配方1:這是多種非離子表面活性劑的復(fù)合物。具有擴(kuò)散、乳化、滲透、耐酸、耐堿、抗硬水等性能。還具有良好的發(fā)泡力,對(duì)輕垢、重垢都有較佳的攜污力。配方2:該配方具有潤(rùn)濕、乳化、防銹等功能,使用時(shí)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(fù)合清洗劑由于復(fù)合金屬清洗劑在除污垢性能上還不夠理想,為了適應(yīng)更多金屬材料和多種污垢的清洗,往往在復(fù)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(zhì)污垢的能力。應(yīng)用配方舉例如下:配方1:本產(chǎn)品為工序間洗滌劑和除去金屬零件防護(hù)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(zhì)的有機(jī)溶劑。因?yàn)檫@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(huán)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(shí)可稀釋成5%的溶液,用以清洗鋼板。在55℃、相對(duì)濕度100%條件下,經(jīng)24h鋼板無(wú)腐蝕。配方2:用于除去銀器表面的積垢和斑點(diǎn)。去污迅速,對(duì)銀器腐蝕小,銀器洗后表面產(chǎn)生銀白光澤。⑤乳化清洗劑有機(jī)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(shí)為了進(jìn)-步提高清洗效率,在清洗劑組成中加入有機(jī)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(bǔ)它們單一使用時(shí)的若干不足。有機(jī)溶劑和表面活性劑溶液并用的清洗過(guò)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(jī)場(chǎng)等點(diǎn)鈔機(jī)、打印機(jī)不銹鋼鍵盤及其他不銹鋼器件的清洗。⑥低泡清洗劑工業(yè)采用的水劑清洗,一部分是以壓力沖洗工藝實(shí)現(xiàn)的,清洗劑的發(fā)泡性往往造成溢流。在強(qiáng)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(wèn)題。要達(dá)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(shí)間降低的問(wèn)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(fā)揮著重要的作用。緩蝕劑的復(fù)配為提高酸洗效果,即加速氧化層的溶解,延緩酸對(duì)基體的腐蝕,抑制氫原子向基體的擴(kuò)散,金屬酸洗液中常常加入少量表面活性劑,這是因?yàn)榧尤氲谋砻婊钚詣?huì)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(guò)程中會(huì)產(chǎn)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(fù)配而成。其抑霧的機(jī)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(chǎn)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(guó)內(nèi)外研制生產(chǎn)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(chǎn)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(fù)配而成.如某型號(hào)的復(fù)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?？蛇m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(jī)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(jī)械強(qiáng)度.而且使金屬表面光滑平整。金屬離子檢測(cè)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(wú)機(jī)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(rùn)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(duì)油性污垢、水垢和銹垢的潤(rùn)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(huán)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(fù)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(lái)決定。另外,在溶劑基清洗劑中還應(yīng)加入某些助溶劑,以提高溶劑的溶解量(如高級(jí)醇、乙