一種常溫除油清洗劑的研制

一種常溫除油清洗劑的研制

在研磨前，表面的污垢和污垢應(yīng)首先清除，這對(duì)于表面的研磨質(zhì)量非常重要。表面處理的質(zhì)量主要是由于去除石油和不干凈。常用的除油方法有高溫堿法化學(xué)除油、有機(jī)溶劑除油、電化學(xué)除油和超聲波清洗除油等。目前國內(nèi)外都在開發(fā)低溫或常溫磷化技術(shù),但磷化前處理常溫除油技術(shù)方面的報(bào)道卻不多。本文根據(jù)各種除油技術(shù)的原理,開發(fā)了一種以表面活性劑為主的常溫除油清洗劑,經(jīng)新鄉(xiāng)市華晟檔案柜廠實(shí)際使用,能有效地清除冷軋鋼板上的油污,具有操作安全、成本低、可常溫使用等特點(diǎn)。為了有效地去除金屬表面的油污,在研制清洗劑之前,必須對(duì)金屬表面的油污種類、油污的粘附形態(tài)和去污機(jī)理有所了解。1油、土壤處理和去除污垢的類型1.1固體潤滑添加劑金屬表面油污主要有礦物油、動(dòng)植物油、脂肪酸、合成的極性化合物、石蠟、天然蠟或樹脂、石墨、氧化鋁、二氧化鉬等固體潤滑劑和防銹添加劑以及固體灰塵等。1.2油鹽的形成油污在金屬表面上粘附主要依賴于機(jī)械粘附力、范德華力、靜電力和化學(xué)結(jié)合力等。1.3對(duì)表面進(jìn)行潤濕去污機(jī)理是一個(gè)復(fù)雜的物化過程。金屬表面油污含有液體油污和固體油污,去除機(jī)理是不一樣的。液體油污是以油膜的形式展鋪在金屬表面上,當(dāng)金屬表面浸入清洗劑時(shí),清洗劑對(duì)金屬表面進(jìn)行潤濕,油膜由于自身的表面張力,縮成油滴而被去除。固體油污的主要粘附力來自范德華力,同時(shí)固體油污與金屬表面主要是點(diǎn)接觸,很少象液體油污那樣展鋪成一片,固體油污的固體表面粘附強(qiáng)度大于干燥空氣中的粘附強(qiáng)度,在水中的粘附強(qiáng)度大為降低,固體油污的去除是由于潤濕,表面活性劑在界面上的吸附增加了固體油污與金屬表面的電斥力,降低了固體油污的粘附強(qiáng)度,使之易于去除。2洗滌劑成分的確定2.1碳鏈的親油性表面活性劑在清洗過程中起著簡單膠體作用,簡單膠體作用包括卷離作用、疏液作用和膠溶作用。卷離作用選取與金屬相及油污相有強(qiáng)烈吸引力的表面活性劑,能削弱油污-基質(zhì)界面的粘附鍵,當(dāng)液-液-固三相界面形成的接觸角在平衡狀態(tài)下達(dá)到180°時(shí),在熱流或布朗運(yùn)動(dòng)影響下發(fā)生分離,由洗液-基質(zhì)界面和洗液-油污界面代替油污-基質(zhì)界面,達(dá)到清洗的目的,但這種作用并不能徹底清除油污。膠溶作用是去除液體油污的重要作用,它要求表面活性劑分子結(jié)構(gòu)的碳鏈要長,親油性好,當(dāng)濃度升至一定值后才發(fā)生作用。疏液作用是分散固體油污的重要作用,當(dāng)表面活性劑的表面活度大,濃度降至一定值后,表面活度小,不易形成膠粒,則表面活性劑的極性基團(tuán)吸附于固體油污表面生成憎水性,在外力作用下形成懸浮液或附于氣泡上。當(dāng)表面活性劑為兩性時(shí),在固體油污粒子上形成定性的定向吸附排列,其親水基團(tuán)朝向水中,產(chǎn)生強(qiáng)烈水合。若油污粒子上定性的定向吸附分子密度足夠高且粒子足夠小,即具有較高的表面與質(zhì)量比值,則該粒子是親液性的,原來疏液的懸浮液即產(chǎn)生和親液膠體一樣的作用,它們?cè)诤橘|(zhì)中彼此排斥,以逗留在液態(tài)中。因此膠體作用需要表面活度大,濃度高的表面活性劑,疏液作用則要求表面活度大濃度低的或表面活度小兩溶性的表面活性劑。要達(dá)到固體油污、液體油污都能同時(shí)去除,則要選擇表面活度適當(dāng)和濃度適中的表面活性劑,選取除液體油污較好的表面活度大濃度適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣┡c兩溶性表面劑組合,選取除固體油污較好的表面活度小濃度高的表面活性劑與表面活度適當(dāng)濃度適中的能去除液體油污的表面活性劑組合。因?yàn)楸砻婊钚詣┰诓煌臈l件下傾向于某種作用的程度不同,多種表面活性劑在進(jìn)行組合使用時(shí),彼此之間相互協(xié)調(diào),這才是除油劑實(shí)現(xiàn)常溫化的關(guān)鍵。經(jīng)過對(duì)一些常用表面活性劑表面張力、乳化性、分散性、增溶性、泡沫性和去污力的測(cè)定,選用JFC、AES、聚醚、OP-10和AEOn(n=8~12)等表面活性劑,通過復(fù)配作為本文討論的常溫除油清洗劑所用的表面活性劑。2.2堿液的制備堿液除油主要在于皂化、乳化、分散和溶解作用,堿和可皂化性油脂發(fā)生皂化反應(yīng)形成可溶于水的脂肪酸鹽,對(duì)于不可皂化性油脂,堿液依靠油污從金屬表面上的解離而分散油污,達(dá)到清洗的目的,本文采用NaOH、Na2CO3作為主要的堿液。2.3嘴唇水基罪犯金屬表面的油脂受光照等因素的影響,會(huì)發(fā)生一些變化,有時(shí)會(huì)生成一些類似于樹脂的物質(zhì),對(duì)這類物質(zhì)一般的水基清洗劑是很難清洗的。依據(jù)相似相溶的原理,助溶劑對(duì)油污有溶解和分散作用,可增加清洗劑的清洗能力,如醇、醚、酮等既能溶于水又能溶于有機(jī)溶劑,是很好的助溶劑,經(jīng)過篩選,選擇RQJ作為助溶劑,經(jīng)試驗(yàn)確定其在清洗劑中的含量。結(jié)果表明,助溶劑的加入對(duì)常溫除油清洗劑的除油能力的提高有明顯的作用。2.4常溫除油罪犯藥劑助洗劑本身無明顯的清洗作用,但對(duì)金屬離子有螯合作用,使硬水軟化,有緩沖作用,可以維持清洗劑中pH值的穩(wěn)定,對(duì)固體污物有分散作用,能防止污物在工件上的再附著,與表面活性劑混用時(shí),可以提高清洗劑的清洗能力。本研究中常溫除油清洗劑主要采用Na5P3O10和Na2SiO3·5H2O作為助洗劑。常溫除油清洗劑的配方如下:復(fù)合表面活性劑40~50g/L,NaOH20~25g/L,Na2CO315~20g/L,RQJ25~30g/L,Na5P3O1010~15g/L,Na2SiO3·5H2O8~12g/L,余量水。3溫和油洗劑的性能3.1不同面活性劑表面張力的測(cè)定表面張力是衡量清洗劑除油能力的基本性能之一,一般來說表面活性劑的表面張力越低,清洗劑的滲透、潤濕和乳化性就越好,經(jīng)測(cè)定,常溫除油清洗劑表面張力為23.6×10-3N/m2,水的表面張力為71.8×10-3N/m2。3.2常溫除油洗滌劑水接觸角確定,對(duì)于常接觸角表示液體對(duì)固體表面粘附、潤濕程度,接觸角越小,潤濕性能越好,經(jīng)測(cè)定,常溫除油清洗劑的接觸角為21.5°,水的接觸角為71.5°。3.3常溫除油洗滌劑配方非離子表面活性劑在一定溫度下可以從水中析出而失去作用,濁點(diǎn)為析出時(shí)的溫度,常溫除油清洗劑采用陰離子和非離子表面活性劑復(fù)合配方,其濁點(diǎn)大于55℃。3.4浸漬溫度和除油時(shí)間的測(cè)定試驗(yàn)將人造油污、機(jī)油和植物油作為油污,試片尺寸為:25mm×50mm×2mm,在25℃下浸入清洗劑中,記錄擺動(dòng)次數(shù)和除油時(shí)間,評(píng)定方法為水膜破裂法和擦試法,試驗(yàn)結(jié)果見表1。浸漬溫度與除油時(shí)間的關(guān)系見表2。常溫除油清洗劑與其他除油清洗劑除油效果的對(duì)比見表3。試驗(yàn)表明,該常溫除油清洗劑常溫下除油效果較好。4除油劑的使用幾種表面活性劑混用時(shí),它們之間相互協(xié)調(diào),使得復(fù)配的復(fù)合表面活性劑的表面張力和接觸角小,能夠盡可能地潤濕、溶解和乳化油污