金属清洗剂配方分析.docx

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1、金属清洗剂配方分析金属清洗剂配方分析L1背景金属清洗剂在工业生产中应用十分广泛，常用于金属加工前后的 表面除油、除垢及成品组装或包装前的清洗工艺。在电子工业中，印 制电路板焊接后也必须采用清洗剂洗去有害残留物。此外，在机械设 备维护保养过程中也常常用到金属清洗剂。目前，常用的金属清洗剂分溶剂型、半溶剂型和水基型。溶剂型金属清洗剂中，石油溶剂易燃、易爆而且浪费资源。氯氟煌是最常用 的溶剂型金属清洗剂，但由于其对大气臭氧层的破坏而被禁用。因而, 溶剂型金属清洗剂正逐步被半溶剂型和水基型金属清洗剂所替代。随 着氟氯煌(CFC)替代日期的逼近,水基清洗剂的研究和应用受到各方面 的关注。1.2水基清洗剂

2、概述一般情况下，吸附于金属表面的污物由水溶性污物和非水溶性污 物组成。前者包括糖、淀粉、有机酸碱、血液、蚩直质及无机盐等， 后者包括动植物油脂、脂肪醇、矿物油、灰尘、泥土、金属氧化物等。水基清洗剂以表面活性剂为主要成分，同时添加各种添加剂如助 剂、稳定剂、缓蚀剂、增溶剂、消泡剂、防霉剂、防冻剂等。表面活 性剂具有浮化、湿润、增溶、渗透、分散、防腐、络合等特性，在清 洗液中起主要作用。表面活性剂是一种两亲分子，当这种两亲分子附 着于油-金属界面时，其亲油端容易吸附在油污表面，并伸向油污内部, 而极性亲水端则吸附在金属表面，在油-金属界面间形成一层紧密的定 向排列的表面活性剂分子膜。这种膜能减弱油

3、-金属界面的附着力，增 加金属零件的湿润性。在水溶液浸泡、撞击零件过程中，表面活性剂 分子在水分子的吸引下，油污从金属零件表面脱离，起到清洗零件的 目的。当这种两亲分子附着于油-水界面时，其亲水端向水中伸入，形 成一层膜，降低油-水的界面张力。当溶液中的表面活性剂分子达到一 定浓度时，就会使油污在溶液中形成稳定的微小油污颗粒，形成溶解 了油污的乳化液，达到清洗零件油污的目的。13水基金属清洗剂原料选择水基金属清洗剂的主要成份是表面活性剂和无机助剂，为了避免 金属在清洗过程中发生腐蚀，还须加入缓蚀剂，为了增强溶解性和促 进金属表面污垢在水中的分离效果，还要加入一定量的助溶剂。表面 活性剂的作用是

4、能显著降低液体的表面张力，使油污的附着力降低： 通过搅拌、超声波等机械力和加温热力，增加了污垢脱离的势能，提 高了润湿、渗透作用。一般认为阴离子型有一定的防锈性能（如磺酸盐 等），非离子型对水质适应性强但对防锈性有一些影响（如聚氧乙烯脂肪 醇醛等），需综合考虑。各种助剂具有溶解油脂、软化硬水和防止再沉 积等作用，使污垢乳化、分散、悬浮在洗液中。能强化表面活性剂的 清洗作用.水基金属清洗剂的配方应从一下几个方面考虑：13.1表面活性剂表面活性剂是水基金属清洗剂中最主要的成份，因此所选择的表 面活性剂要有良好的洗涤和去污作用。为了达到更好的清洗效果，可 以选出几种去污效果较佳的表面活性剂进行复配，

5、利用不同表面活性 剂各自的特性，复配后的表面活性剂可以增强对金属污垢的润湿，渗 透，乳化，增溶等作用。1）烷基酚聚氧乙烯醛（别名OP-10）：对金属硬表面的污垢具有很好的润湿，乳化，分散和去污能力，抗静电和抗硬水性能较好，在较 宽的温度范围内很稳定，可与各类表面活性剂混用。2）脂肪醇聚氧乙烯醛硫酸钠（别名AES）:为阴离子表面活性剂，具 有优良的去污，乳化和发泡性能，生物降解度大于90% ,有利于环境 保护。它与非离子表面活性剂复配去污效果非常好，同时它对于OP-1 0等非离子型表面活性剂在水中有增溶作用。3）十二烷基苯磺酸钠（别名LAS）:阴离子表面活性剂，具有去污,润湿，发泡，乳化和分散性

6、能，大量用作生产各种洗涤剂的原料。LA S属中性物质，它对水硬度较敏感，起泡力高，去污力强，易与各种助 剂复配，生物降解性大于90% ,对环境污染程度小。4）烷基醇酰胺（别名704）:非离子表面活性剂，704可以以任何比 例溶于水，同其它阴离子或非离子表面活性剂混用，可制得透明液体; 同时它具有起泡和稳泡作用以及去污，分散和增粘特性，对皮映温和, 具有防腐蚀性能，在配方中选用它，既有表面活性剂的作用，又起到 稳泡防蚀的功能。5)AN :非离子表面活性剂，在配方中主要作为缓蚀剂。6)脂肪醇聚氧乙烯醮:非离子表面活性剂，溶于水具有良好的润 湿力，发泡力，分散力，去污力和乳化力，有较高的去脂性能和降

7、低 水的表面张力及耐硬水的性能。1.1 ) AOS :去污性能佳，对酸、碱稳定，有优良的水溶性，对水 的硬度也不敏感，对皮肤刺激性小，它的生物降解性接近100% ,与 非离子和阴离子表面活性剂都有良好的配伍性能。8)MES:是以天然油脂为原料制得的表面活性剂，所以它的生 物降解性能十分优良。它对水中钙、镁等金属离子螯合能力很强，去 污和分散能力很好，但容易水解，所以不宜在强碱性体系中应用，但 可以在低碱性、中性或酸性介质中使用。1.2 缓蚀剂 常见的水溶性缓蚀剂，有苯甲酸钠、硼酸盐、铝酸盐、二乙醇胺、三乙醇胺与无机酸或有机酸的生成物胺类、咪嗖琳类、苯并三氨嗖等。无机型防锈剂可使金属氧化并在金属

8、表面形成钝化保护膜：胺类防锈 剂等含极性基团有机物能在金属表面吸附成膜，保护金属：铜及其合 金的防腐剂苯并三氮理属于金属离子型，它和金属表面产物层的金属 离子结合形成保护膜。黑色金属缓蚀剂有亚硝酸钠，苯甲酸钠，乙醇 胺系列等，有色金属缓蚀剂有硅酸盐，苯并三氮嗖，氟硅酸，铭酸盐 等。在水基金属洗剂中加入少量的缓蚀剂，不但可以抑制金属的腐蚀, 而且还可以增加清洗剂的去污能力。1)硅酸钠：别名泡花碱，水玻璃。分子式为Na2O.nSiO2-xH2Oo 硅酸钠外形有固体和液体两种。其性质随分子式中SiO2和Na2O的 比值而不同，其比值称为模。硅酸钠为无色适明液体，有防腐蚀作用, 同时，由于水解时产生了

9、具有胶束结构的硅酸，对固体污垢的粒子有 悬浮和分散能力，对油污有乳化作用，因此有得于污垢的再沉积，在 配方中主要起缓蚀和再抗沉积作用。2）硫眼:有色金属缓蚀剂1.3 3无机助洗剂可以看出，选择三聚磷酸纳和其他助剂复配使用，具有助洗、缓 蚀、缓冲碱性、抗硬水等多种功效。试验表明，含20%活性物的清洗 剂中，添加助洗剂后，其综合清洗能力比含100%活性物而不加助洗 剂的清洗剂要好。但是在配制液状清洗剂中，三聚磷酸钠加入量不得 超过2%,助剂总量不得超过8%,否则有可能出现沉淀、清洗剂相态 不均等问题，尤其在冬季，情况更为严重。而且，含磷助剂有可能导 致水体富营养化，美国、瑞典、瑞士、加拿大等国规定

10、洗涤剂中磷酸 盐含量在9%以下，德国规定在20%以下。另外三聚磷酸钠在常温下 会有缓慢的水解，PH值的降低、温度的升高、浓度的降低、时间的延 长会促进水解。过强的碱性会导致聚氧乙烯醯类等非离子表面活性剂 断链，而降低清洗效果。所以选用助剂的数量和时效十分重要。特别值得一提的是，由于4A分子筛具有很多空穴，因而有很大的 吸咐表面，对多种金属离子和水具有很强的吸附力和交换力，在溶液 中呈碱性，有一定的缓冲作用，也具有一定的分散性、抗再沉积性， 对人体、鱼、藻类安全无毒，虽然4A分子筛在体系中有沉积的趋向， 但只要选择合理的分散剂也是可行的。在水基金属清洗剂体系中，有 些物质往往兼有多种作用，主洗也

11、兼有助洗功能，助洗也兼有络合、 稳定等功能，选择组合取向问题上，尽可能采用品种少，而取身兼数 职作用的成分。1.4 助溶剂由于有些表面活性剂的溶解度过低，在复配时为了促进其溶解， 在配方中还要加入少量助溶剂，常用的助溶剂主要是尿素，磷酸酯和 乙二醇醒。1.5 其它成份1）二乙醇胺：用于制备非离子表面活性剂，乳化剂，擦亮剂等；2）螯合剂：乙二胺四乙酸二钠（EDTA2Na）,葡萄糖酸钠等，用 于洗涤剂的金属螯合物。3 ）消泡剂：聚醍,有机硅等。4 .4配方实例：1）配方一：无磷水基金属清洗剂的研制各原料组分的质量分数为：AESA（C12脂肪醇聚氧乙烯醛硫酸镂）： BJH - 1（脂肪胺类，自制）：

12、OP-10（辛基酚聚氧乙烯醛）：M550（卤化 二甲基二丙基镂丙酰镂共聚物）=6 : 4 : 4 : 1（摩尔比）,并将其按质量 比95 : 5加入Na-CP4（马来酸酎及丙烯酸共聚物的钠盐）及硅酸钠做助 洗剂，对其5%稀释液的洗涤效果和防锈性能进行了评价。结果表明， 该清洗剂具有较强的去污能力和良好的防锈性能，不含磷化物，对环 境友好。2）配方二：金属轴承水基清洗剂各原料组分的质量分数为：脂肪醇聚氧乙烯酸2%8%;烷基酚 聚氧乙烯醒2% 8% ;脂肪酸烷醇酰胺3% 10% ;油酸三乙醇胺 5% 25% ;三乙醇胺10% 22% ;单乙醇胺5% 18% ;烷基磺酸 钠0.5% 3% ;苯并三氮

13、嗖0.01% 0 . 5% ;乙二胺四乙酸二钠1% 2% ;水 3.5% 71.49%。3）配方三：一种金属清洗剂该金属表面清洗剂是由以下原料配制而成的，各原料组分的质量 分数为：硅酸钠（35% 45%）,三聚磷酸钠（50% 55%）、脂肪醇聚 氧乙烯醛（5% 10%）;制作方法是将上述组分按比例放入搅拌器里进 行搅拌混合，待搅拌混合均匀后，进行包装即可得到。使用时，取本 品与水按1 : 10的比例进行溶解即可用于清洗金属。4）配方四：一种新型的水基金属清洗剂各原料组分的质量分数为：2.6%AE09 , 3.5%油酸三乙醇胺，4.3% Na2C03,7.8%三乙醇胺,5%TX-10,4.1%苯

14、甲酸钠,其余为水;2 配方的各组分的含量（质量分数）为：4-5%平平加0.52%油酸三乙醇 胺，4.3%Na2C03 , 6.5%三乙醇胺，7.2%6501 , 2.5%葡萄糖酸钠， 3.7%苯甲酸钠，其余为水。具有稳定、去污率高、防腐防锈性强的特 点，而且无毒、对人体无害。特别是在室温下即可达量到96%以上的 清洗率。5）配方五：低泡水基金属清洗剂各原料组分的质量分数为：0.5%6501 ; 0.5%三乙醇胺油酸皂； 0.25%GT-12 ; 0.25%S 86 ; 1.25%M -10 ; 0.75% 聚醒 L61 ; 1 0%三乙醇胺；l%Na2c03 ; 1%硼砂;5% EDTA二钠;

15、0.3%有机 硅6）配方六：坯候型工业水基金属清洗剂各原料组分的质量分数为：脂肪醇聚氧乙烯醛用量10% ,月桂酸二乙醇酰胺6% ,淀粉糖昔表面活性剂7% ,聚氧乙烯醍硫酸盐2.2% , 磺化琥珀酸二仲辛酯钠盐为1.8% ,苯甲酸钠1% ,水玻璃0.1% ,尿素 1%；采用非离子型和阴离子型表面活性剂进行复配，将一定量的去离子水加入到100 mL的烧杯中，高速搅拌，控制温度在55（左右，依 次加入脂肪醇聚氧乙烯酸，待其完全溶解后加入淀粉糖苗表面活性剂， 继续搅拌，30 min后,再依次加入月桂酸二乙醇酰胺,聚氧乙烯醛硫 酸盐和尿素（配制时应准确控制温度和聚氧乙烯醍硫酸盐浓度，防止聚 氧乙烯酸硫酸

16、盐形成凝胶），继续搅拌30 45 rain，降温至4CTC左右, 加入磺化琥珀酸二仲辛酯钠盐，防腐剂等助剂，继续搅拌几分钟，冷 却至室温即可.1.5国外水基金属清洗剂专利配方: 1）配方一 ：MEA、甘油、偏硅酸钠、油酰基异链烷基硫酸盐、3-亚氨基聚氧乙烯-I , 2,4-二硫代叱咯硫酬、水。此清洗剂适合冲洗工艺，去污力和钝化性能好。2 ）配方二:C8-nAE. AE、烷基醇胺、烷基水杨酸钙、C8- C20合脂酸烷醇胺盐。此专利清洗剂储存稳定，使用时泡沫少。3）配方三：C10- C13合脂醇聚氧乙烯醛、C5- C5合脂酸单链烷醇胺 盐、HOCH2cH2NH2、C2H50H、合成 Cio-C13酸二乙醇酰胺、C