金屬油污清洗劑作用機(jī)理分析.doc

金屬油污清洗劑作用機(jī)理分析如何去除殘留在機(jī)件等金屬表面的油污一直是國內(nèi)金屬加工與處理行業(yè)技術(shù)人員和科研人員關(guān)注的焦點(diǎn)問題之一。傳統(tǒng)的高溫堿法腐蝕性強(qiáng)且污染嚴(yán)重,而作為替代產(chǎn)品的有機(jī)溶劑法成本高,不宜推廣使用。近年來,表面活性劑對固態(tài)或液態(tài)油污顯著的去除能力越來越引人注目,加之安全性高、污染小的特點(diǎn),其在金屬油污清洗1領(lǐng)域的應(yīng)用研究日趨活躍。利用皖西學(xué)院化學(xué)系應(yīng)用化學(xué)研究所現(xiàn)有條件,結(jié)合地方金屬熱處理工藝的實(shí)際要求,研制出一種水基金屬油污清洗劑-12,具有清洗力強(qiáng)、腐蝕小、配制簡便、操作安全、能耗低以及原材料價(jià)廉易得等特點(diǎn),各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。從清洗劑-1配方組成出發(fā),分析其作用機(jī)理,對改進(jìn)配方、提高清洗技術(shù)和金屬熱處理效果,起到了重要作用。1實(shí)驗(yàn)1.1清洗劑的配制依據(jù)金屬油污清洗劑-1配方要求,分別將一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的非離子組分脂肪醇聚氧乙烯醚和-10、陰離子組分加熱溶解于去離子水中;然后與雙生表面活性劑復(fù)配,添加助劑并調(diào)配均勻,冷卻得濃縮液;將濃縮液稀釋為活性物含量占質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的工作液。1.2去油率的測定對涂有相同油污的金屬試片,使用等量的3%工作液在601下清洗18;稱量試片前后質(zhì)量變化,按文獻(xiàn)2方法計(jì)算去油率。1.3腐蝕率的測定對相同的鑄鐵試片,使用等量的3%工作液在802下清洗2;稱量試片前后質(zhì)量變化,按文獻(xiàn)2方法計(jì)算腐蝕率。2清洗劑作用機(jī)理2.1非離子表面活性劑無機(jī)堿去除油脂污垢是一個皂化反應(yīng)過程,而-1配方中的主要活性組分非離子表面活性劑的作用則涉及潤濕、起泡、增溶和乳化等多個過程。從分子結(jié)構(gòu)上看,非離子表面活性劑分子中既含有親水基團(tuán),又含有親油基團(tuán),呈“兩親”結(jié)構(gòu)特征。非離子表面活性劑非極性基團(tuán)的憎水性質(zhì)使之易于吸附在污物和金屬表面。從自由能的變化上看,該過程中油污-水和金屬-水的界面自由能下降,油污與金屬界面的粘附功減小、結(jié)合減弱。當(dāng)非離子表面活性劑的濃度高于臨界膠團(tuán)濃度時,水溶液體相內(nèi)的表面活性劑分子將以憎水基團(tuán)向內(nèi)相互靠攏、親水基團(tuán)向外伸展的方式聚集在一起形成膠團(tuán),在油污周圍和金屬表面形成吸附膜,使油污從金屬表面脫離。相對無機(jī)堿除油來說,非離子表面活性劑具有低得多的腐蝕性。在對鑄鐵試片的腐蝕性測定試驗(yàn)中,無機(jī)堿的平均腐蝕率為0.0152%,而非離子表面活性劑的平均腐蝕率只有0.0024%。無機(jī)堿液在除油的同時也通過化學(xué)反應(yīng)腐蝕了一部分金屬,以膠團(tuán)加溶油污方式作用的非離子表面活性劑腐蝕性則明顯降低。2.2陰離子表面活性劑陰離子表面活性劑是配方中的重要輔助活性組分。它能與非離子表面活性劑復(fù)配而產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng),提高活性物整體去污能力。在同一溫度及碳鋼試片下脂肪醇聚氧乙烯醚與復(fù)配物達(dá)到95%去油率清洗時間需16,脂肪醇聚氧乙烯醚單組分需18,單組分需19。實(shí)驗(yàn)表明,在同一條件下,陰離子表面活性劑與非離子表面活性劑的復(fù)配物的清洗力高于各單一組分,反映出復(fù)配體系各活性物之間較強(qiáng)的相互作用。一般地說,非離子表面活性劑的效率較高,形成膠團(tuán)也較容易,而離子型表面活性劑由于親水基團(tuán)在水中電離而產(chǎn)生靜電斥力,效率往往較低。另外,羧酸皂類陰離子表面活性劑雖已應(yīng)用于金屬清洗劑中,但在酸性溶液中會形成不溶性脂肪酸,在硬水中會與2+、2+等離子生成不溶性脂肪酸鹽。因此,在非離子表面活性劑中添加適量陰離子表面活性劑,將改善復(fù)配物的活性并克服陰離子表面活性劑單獨(dú)使用時的一些弱點(diǎn)。2.3助洗劑配方所選助洗劑主要是改善配方的清洗力和適當(dāng)降低產(chǎn)品成本。前者表現(xiàn)為:對清洗液中的2+、2+螯合能力強(qiáng),具有酸堿緩沖能力以及提高油污的分散力和抗再沉積力。性能檢測試驗(yàn)中,系列試驗(yàn)配方在添加助洗劑后均獲得更好的清洗效果。此外,注意到清洗劑的實(shí)際耗用量往往較大,單純依賴表面活性劑會導(dǎo)致產(chǎn)品成本增高,選擇適合的助洗劑替代部分表面活性劑是必要的。3結(jié)論從配方組成分析水基金屬油污清洗劑-1作用機(jī)理得出:非離子表面活性劑是配方的主劑,依靠分子中的親水基團(tuán)與親油基團(tuán)的特殊性質(zhì),使油污脫