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1、环保型工业水基金属清洗剂的研制与应用第36卷第4期2010年8月兰州理工大学学报JournalofLanzhouUniversityofTechnologyVO1.36No.4Aug.2010文章编号:16735l96(2O1O)O4007204环保型工业水基金属清洗剂的研制与应用王青宁,卢勇,张飞龙,李澜,赵秋萍,于进远(兰州理工大学石油化工学院,甘肃兰州730050)摘要:以淀粉糖苷表面活性剂为主表面活性剂,与现市场上的非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂复配,采用单因素法优化以淀粉糖苷表面活性剂为主复配水基金属清洗荆的工艺,探讨表面活性剂对清洗剂的洗油率,腐蚀性,渗透性能的影响,选出活性剂
2、的最佳用量,确定清洗剂的最佳配方,并对其性能进行测试,结果表明该水基清洗剂洗油率高达98,渗透性10S,pH=89,腐蚀合格.关键词:淀粉糖苷表面活性剂;环保;水基;金属清洗剂;研制中图分类号:TQ649文献标识码:ADevelopmentandapplicationofindustrialenvironment-friendlywater-basedmetaldetergentWANGQing-ning,LUYong,ZHANGFeilong,LILan,ZHAOQiuping,YUJin-yuan(CollegeofPetrochemicalTechnology,LanzhouUniv.o
3、fTech.,Lanzhou730050,China)Abstract:Takingthestarchalkylpolyglycosidesasmajorsurfactantandmixingitwithnon-ionicandanionicsurfactantsavailableonmarket,theprocessingofwater-basedmetaldetergentwasoptimizedbysingle-factorexperimentwithstarchalkylpolyglycosidesasmajorsurfactantcomponentintheformulation.T
4、hesurfactantinfluenceofdosageonremovalofoil,rust,andpermeabilityofthedetergentwasdiscussedandtheoptimumdosageofsurfactantselected,thebestformulationsdetermined,anditspropertytested.Theresultshowedthattheoilremovalefficiencywasashighas98,itspermeabilitywas10S,pH=89,anticorrosionwaseligible.Keywords:s
5、tarchalkylpolyglycosides;environmentprotection;water-base;metaldetergent;development金属油污清洗剂被广泛应用于机械制造与修理,汽车制造与修理,交通运输工具清洗,设备维修,电镀及喷漆等各种行业,金属油污清洗剂已成为许多行业工艺流程中一个不可缺少的质量控制工序.金属油污清洗剂主要功能是清除金属表面油污,泥沙,灰尘及其它杂物,保持金属基体表面处于良好的清洁度,为工艺流程工序的顺利进行打下坚实的基础,有助于提高产品质量l_1.目前,针对不同污垢类型常选用化学酸洗(除去金属氧化物)21,高温碱洗(除去动植物油脂),溶剂清
6、洗(靠溶剂溶解污垢)3和水基清洗(以表面活性剂为主要活性组分),前几种清洗剂都存在不同的缺陷,且使用范围较窄,收稿日期:2009一llO3作者简介:王青宁(1958一),女,河南舞阳人,教授以表面活性剂为主体的水基清洗则克服了其他几种清洗剂的不足4.随着水基金属清洗剂的应用日益广泛,其组分中的含磷物质排放到江,河,湖中造成富营养污染问题逐步显露出来.所以,研制性能良好,对环境无污染的环保金属清洗剂很有必要,这也是国内外研究清洗剂的一个热点领域5.烷基糖苷表面活性剂具有生物降解迅速而彻底,无毒,对环境无污染;其溶解性能和相行为与聚氧乙烯类表面活性剂比较,更不易受温度变化的影响,适合制作洗涤用品L
7、8,具有高效的去污,抗菌和生态相容性等功效;通过添加一些阴离子表面活性剂或高分子添加剂形成的复配产品,不仅可以在低表面活性剂质量分数下保持高效的去污力,而且还可以减少那些对清洗无太大作用的水溶性助剂的用量9,因而烷基糖苷类表面活性剂被视为具有广阔第4期王青宁等:环保型工业水基金属清洗剂的研制与应用?73?应用前景的绿色表面活性剂1.本文采用安全,无毒,易降解的淀粉糖苷表面活性剂为主表面活性剂,通过对阴离子表面活性剂,非离子表面活性剂和新型无磷助剂复配,进行单因素实验,选择协同效应最好的组合,确定工业清洗剂的最佳配方,研制出一种环保型工业水基清洗剂一GYHBXJ,并对洗油率,腐蚀性,渗透性等各项
8、性能进行测试,此水基清洗剂以洗油性最佳.1实验1.1原料和仪器原料:淀粉糖苷表面活性剂(实验室自制,总活性物质量分数>509/6,碳链长c8一C.);硅酸钠(自制);聚氧乙烯醚硫酸盐(AES),月桂酸二乙醇酰胺(6501),脂肪醇聚氧乙烯(9)醚(AEO一9),磺化琥珀酸二仲辛酯钠盐均为工业纯;苯甲酸钠,尿素(不含氨基甲酸铵)均为分析级;去离子水.仪器:恒温水浴锅,852恒温磁力搅拌器,分析天平,电热鼓风干燥箱,恒温干燥烘箱,恒温干燥冷却器.1.2内容1.2.1原料的选择淀粉糖苷表面活性剂兼有非离子表面活性剂与阴离子表面活性剂的许多优点,与其他表面活性剂配伍性好,在得到同样清洗效果的同时
9、,可减少表面活性剂的用量n;脂肪醇聚氧乙烯(9)醚无毒,去污力比十二烷基苯磺酸钠好;月桂酸二乙醇酰胺的增溶性能好,去污,抗硬水和增粘效果好;聚氧乙烯醚硫酸盐的溶解,去污和抗硬水性能好;尿素作促溶剂;水玻璃作为水质软化剂,具有很好的悬浮力和稳定悬浮系统的能力.1.2.2制备工艺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100mL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(9)醚,待其完全溶解后加入淀粉糖苷表面活性剂,继续搅拌,30min后,再依次加入月桂酸二乙醇酰胺,聚氧乙烯醚硫酸盐和尿素(配制时应准确控制温度和聚氧乙烯醚硫酸盐浓度,防止聚氧乙烯醚硫酸
10、盐形成凝胶),继续搅拌3045min,降温至4O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.1.3性能测试根据工业水基清洗剂的特点进行洗油率,腐蚀性,渗透性,乳化性和稳定性能分析,其测试方法如F:用清洗剂溶液浸泡,摆洗涂有机械油的金属试片,由洗去的油污量计算洗油率.将规定准备好的不锈钢试片,连试片架置于4O2烘箱中干燥30rain后,移人干燥器中,冷却后称量,即低,准确至0.2mg,将称量后的试片,浸人机械油中30s,然后将涂好油污的试片用S形挂钩挂在试片架上,在室温下静放30min后,取出用滤纸擦去底边的油污,称取质量,即?;再接着摆油,在500mL烧杯中
11、倒入400mL清洗剂溶液,放于602水浴锅中,使清洗剂溶液温度保持6O,在清洗剂溶液中浸泡3min,立即摆洗3min,在60,400mL蒸馏水中摆洗30S,将试片放入402恒温干燥箱中2h,冷却,称量,即m2.则洗油率z1一(m1一m2)/(m1一mo)100用三个试片作平行试验,取平均值作为测定结果,每一组数据与平均值之间误差应不超过3%,否则应重新实验;腐蚀性,防锈性测试见企业标准QB/T2l1795;根据GB11983-2008用帆布沉降法测试渗透性能;乳化性和稳定性测试见GB/T194642OO4.2结果与讨论在经验,基本原理及文献12,133的基础上选定清洗剂配方的主要成分,固定组分
12、的量,改变一种组分的量来考察各活性剂对配方性能的影响,筛选出较合理的配方.2.1各种组分质量百分比用量对洗油率,腐蚀性,渗透性能的影晌2.1.1脂肪醇聚氧乙烯(9)醚用量对性能的影响以月桂酸二乙醇酰胺6,淀粉糖苷表面活性剂1%,聚氧乙烯醚硫酸盐2.2,磺化琥珀酸二仲辛酯钠盐1.8为固定参数,以脂肪醇聚氧乙烯(9)醚为变量对洗油率,腐蚀性,渗透性能进行分析,其变化趋势见表1.表1脂肪醇聚氧乙烯(9)醚为变量对性能的影响Tab.1hffluenceof蛔geoffattytherOHdetergentproperties由表1可看出,随着脂肪醇聚氧乙烯(9)醚用量增加,洗油率在98左右变动不大,说
13、明脂肪醇聚兰州理工大学学报第36卷氧乙烯(9)醚的加人量的增加对洗油率影响不大;脂肪醇聚氧乙烯(9)醚的加人量对腐蚀性影响很小,腐蚀量基本在0.0011O.0013g呈上下波动型;随脂肪醇聚氧乙烯(9)醚量的增加,渗透性越好.综合考虑,当脂肪醇聚氧乙烯(9)醚量为1O时,其洗油率最高,且防腐较低,渗透性也较好.所以,脂肪醇聚氧乙烯(9)醚用量为1O时为最佳.2.1.2月桂酸二乙醇酰胺用量对性能的影响以脂肪醇聚氧乙烯(9)醚1O,淀粉糖苷表面活性剂19/6,聚氧乙烯醚硫酸盐2.29/6,磺化琥珀酸二仲辛酯钠盐1.8%为固定参数,以月桂酸二乙醇酰胺为变量对洗油率,腐蚀性,渗透性能进行分析,其变化趋
14、势见表2.表2月桂酸二乙醇酰胺为变量对性能的影响Tab.2Influenceofdosageofdodecylaciddiethanolamideolldetergentproperties从表2中可以看出,月桂酸二乙醇酰胺的量增加到6以后,洗油率基本在98.2上下波动;腐蚀量在用量为l29/6以后有所上升,达到0.008g;月桂酸二乙醇酰胺本身还具有稳泡,渗透作用,与实验数据相符,随月桂酸二乙醇酰胺量的增加渗透时间降低较快,渗透性增强.当月桂酸二乙醇酰胺为6时,其洗油最高达到98.6.月桂酸二乙醇酰胺也有一定的增溶作用,当加入适量的月桂酸二乙醇酰胺后,其所配溶液立即变得澄清透亮.2.1.3淀
15、粉糖苷表面活性剂用量对性能的影响以脂肪醇聚氧乙烯(9)醚用量为109/6,月桂酸二乙醇酰胺6,聚氧乙烯醚硫酸盐2.2,磺化琥珀酸二仲辛酯钠盐1.8为固定参数,以淀粉糖苷表面活性剂为变量对洗油率,腐蚀性,渗透性能进行分析,其变化趋势见表3.表3淀粉糖苷表面活性剂为变量对性能的影响Tab.3uenceofdosageofstarchalkylpolyglycosidesOildetergentproperties由表3中可以看出,随着淀粉糖苷表面活性剂量的增加,在用量为7前其洗油率在98以上,当用量在10以上时其洗油率下降.实验表明用量增加对洗油率不利,淀粉糖苷表面活性剂量不宜太多;其腐蚀量在0.
16、00110.0015g范围内变化;而渗透时间随着淀粉糖苷表面活性剂的量增加而逐渐下降,说明淀粉糖苷表面活性剂具有良好的渗透性.当淀粉糖苷表面活性剂为7时,其洗油和渗透均为较好,腐蚀量为0.0014g.2.1.4聚氧乙烯醚硫酸盐用量对性能的影响以脂肪醇聚氧乙烯(9)醚用量为1O,月桂酸二乙醇酰胺6,淀粉糖苷表面活性剂7,磺化琥珀酸二仲辛酯钠盐1.8为固定参数,以聚氧乙烯醚硫酸盐为变量对洗油率,腐蚀性,渗透性能进行分析,其变化趋势见表4.表4以聚氧乙烯醚硫酸盐为变量对性能的影响Tab.4InfluenceofdosageofaikylpolyoxyethyleneethersulfateOilde
17、tergentproperties由表4可以看出,随着聚氧乙烯醚硫酸盐量的增加,洗油率呈递减趋势,腐蚀量逐渐升高,渗透性逐渐增强.由文献14可知,聚氧乙烯醚硫酸盐与淀粉糖苷表面活性剂有较良好的协同增效作用,在此实验中可以看出,只有少量的聚氧乙烯醚硫酸盐才能有增效去污作用.实验过程中发现,聚氧乙烯醚硫酸盐较难溶解,可加入其他表面活性剂后加入增溶剂,再加入聚氧乙烯醚硫酸盐.当逐渐增加聚氧乙烯醚硫酸盐的量时,发现其所配的溶液黏度逐渐增大,最后溶液上层呈现一层胶状膜,所以配制溶液时其用量不宜过大.从腐蚀性数据看出,随着聚氧乙烯醚硫酸盐的加入,其腐蚀量逐渐升高,说明聚氧乙烯醚硫酸盐在防腐方面上稍有一定缺
18、陷;在渗透方面,随着聚氧乙烯醚硫酸盐量的增加,其渗透性逐渐增强;在加聚氧乙烯醚硫酸盐时,要注意控制溶液温度,温度过高,会导致聚氧乙烯醚硫酸盐的分解.表4可看出,当聚氧乙烯醚硫酸盐为2.2时,洗油最佳,腐蚀也较小.2.1.5磺化琥珀酸二仲辛酯钠盐用量对性能的影响以脂肪醇聚氧乙烯(9)醚用量为l0,月桂酸二乙醇酰胺6,淀粉基糖苷表面活性剂7,聚氧乙烯醚硫酸盐2.2为固定参数,以磺化琥珀酸二仲辛酯钠盐为变量对洗油率,腐蚀性,渗透性能进行分析,其变化趋势见表5.第4期王青宁等:环保型工业水基金属清洗剂的研制与应用?75?表5以磺化琥珀酸二仲辛酯钠盐为变量对性能的影响Tab.5Influenceofdo
19、sageofsodiumdiethylhexylsulfosuccinateondetergentproperties性能塑垄塑三垩堕堕垫塑堕堕1.8581ll4从表5中可看出,随着磺化琥珀酸二仲辛酯钠盐量的增加,洗油率逐渐下降,腐蚀量在0.0019g上下波动,而渗透性增强较快.磺化琥珀酸二仲辛酯钠盐具有独特的渗透性,当加5%的磺化琥珀酸二仲辛酯钠盐时,其渗透时间由13S突然降至6.5S,随加入量的增加,渗透性变化不明显,显然,磺化琥珀酸二仲辛酯钠盐有一个最佳量,加入量也不能太大.虽然磺化琥珀酸二仲辛酯钠盐具有良好的渗透性,但随着其量的增加,洗油率却是下降的.当磺化琥珀酸二仲辛酯钠盐量为1.8
20、时,洗油最佳.通过以上单因素试验,初步确定该清洗剂_GYHBXJ的最佳配方见表6.并对其各项性能进行测试,洗涤剂洗油率为98,腐蚀合格,防锈性良好,在6O士2下,6h稳定性好,pH一89.表6常温工业环保清洗剂-GYttBXJ配方“lhb.6Formulation0f.mdIlstrialenvirommnt-friendlydetergent2.2GY邱与船舶洗剂的性能对比清洗剂一GYHBX与美国用于国内船舶清洗产品进行性能对比,结果见表7.表7本产品与美国船舶清洗产品主要性能的比较Tab.7come,sonofmainperformancebetweenU.S.shipdetergenta
21、nddetergentdeveloped由表7可知,GYHB产品较美国船舶清洗产品渗透性强,防锈性好,乳化性强,对金属的腐蚀小,洗油率相近.3结论1)水基金属清洗剂一GYHBXJ的最佳配方:脂肪醇聚氧乙烯(9)醚用量1O,月桂酸二乙醇酰胺6,淀粉糖苷表面活性剂7,聚氧乙烯醚硫酸盐2.29/5,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l.2)水基金属清洗剂一GYHBXJ的洗油率为98,腐蚀合格,防锈性良好,在6O2下,6h稳定性好,pH=89.3)该产品与美国用于国内船舶清洗产品相比,渗透性强,防锈性好,乳化性强,对金属的腐蚀小,洗油率相近,因而具有一定的工业应用价值.参
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