CN100572518C

CN100572518C - 高渗透性金属清洗剂及制备

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Publication number: CN100572518C
Application number: CNB2005100942403A
Authority: CN
Inventors: 张永宽; 张俊
Original assignee: HONGYU CHEMICAL PLANT YIXING CITY
Current assignee: WUXI HONGYU CHEMICAL INDUSTRY CO., LTD.
Priority date: 2005-08-31
Filing date: 2005-08-31
Publication date: 2009-12-23
Anticipated expiration: 2025-08-31
Also published as: CN1743441A

Abstract

本发明是关于对金属清洗剂的改进，其特征是原料基本由油酸3-8wt%，癸二酸5-10wt%，一乙醇胺和/或二乙醇胺和/或三乙醇胺10-20wt%，40%含量的十二烷基苯磺酸钠5-10wt%，氟碳表面活性剂0.8-2wt%，其他阴离子或非离子型表面活性剂2-6wt%，水，反应得到透明稠状浓缩物。不仅具有低的表面张力和高的渗透力，5%浓度表面张力≤2.8Pa，而且有极强的清洗、除油效果和防锈性能，完全可以替代汽、煤油用于要求较高金属零部件和发动机整机清洗、除油。并具有较强抗乳化性能，使用基本不乳化，使用寿命长，并且具有极强消泡性能(≤1ml/10min)，大大低于行业标准(≤5ml/10min)，尤其可用于高压清洗，可提高清洗效果，清洗效果优于行业标准，可以达到99%。因其极强的渗透性和优良的除油性，使用添加量少，清洗成本低，仅是汽、煤油的70%。

Description

高渗透性金属清洗剂及制备

技术领域

本发明是关于对金属清洗剂的改进，尤其涉及一种用于精密零部件清洗和有色金属零部件去油清洗用高渗透性清洗剂及制备方法。

背景技术

精密金属零部件例如发动机的气缸套、活塞环、轴承等，在装配和涂装前均需要对其进行去油清洗，以获得高的清洁度。现有技术为获得清洗高清洁度，通常采用表面张力较低、渗透性好的煤油、汽油作清洗介质。然而用汽、煤油作清洗介质，一方面会造成燃油浪费，给石油资源紧张局面造成更大压力；此外，使用燃油作清洗剂，因其易燃安全性较差，生产中存在着严重的火灾隐患；再就是，使用燃油作清洗剂，清洗成本较高。

为此，人们开发出各种人工合成清洗剂，这类清洗剂基本上都是采用阴离子或非离子表面活性剂加上各种功能添加剂构成，如中国专利91109760.0公开的水基金属清洗液，组成为：4-5％的十二烷基磺酸钠、4-5％的OP-10、0.04-0.05％的五氯酚钠、0.02-0.03％的苯甲酸钠、0.02-0.03％的亚硝酸钠、4-6％的三乙醇胺、3-4％的聚乙二醇、7-8.5％的乙醇、0.8-1％的磷酸、水配制而成。中国专利01115063.7公开的金属清洗剂，由1～5％的OP-10、1～5％的6501、1.5～5％的JFC，1～5％的聚醚2020，5～10％的亚硝酸钠，5～10％的三乙醇胺，余量为水组成。中国专利01115064.5公开的金属清洗剂，由0.5～2％的平平加、1～10％的6501、1～5％的油酸三乙醇胺、1～10％的亚硝酸钠、1～10％的三乙醇胺，余量为水组成。中国专利03131355.8公开的不可燃三元液体清洗剂，由10％-80％含氟碳氢化合物第一溶剂，10％-60％二氯乙烯第二溶剂，10％-40％含氯氟碳氢化合物第三溶剂组成，其解决的仅是降低清洗剂的可燃性。然而它们的主要不足是：表面张力偏高，渗透性能较差，清洗效果不够理想，如中国专利01115063.7和01115064.5清洗率仅为90％，难以达到汽、煤油清洗高清洁度要求；其次在清洗过程中与油污会产生乳化，缩短了使用寿命，降低清洗效果，造成清洗剂更换频繁，增加清洗成本；再就是，此类清洗剂消泡性能相对较差，一般难以用于高质量高压喷射清洗。因而在精密零部件清洗及有色金属零部件去油清洗中不被采用。因此到目前为止精密零部件清洗仍然主要使用汽、煤油作清洗剂。

申请人中国专利02138332.4公开的低表面张力金属切削液，虽然具有低的表面张力，但由于不含有清洗成份，不能起到有效清洗、去油作用，只能用于金属的切削冷却。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种表面张力低、渗透性好，清洗力强，清洗清洁度高，又不易乳化，能够取代汽、煤油清洗的高渗透性金属清洗剂。

本发明的另一目的在于提供一种上述清洗剂的制备方法。

本发明高渗透性金属清洗剂，包括表面活性剂和功能添加剂，经大量筛选组配，其基本组成为：油酸3-8wt％，癸二酸5-10wt％，一乙醇胺和/或二乙醇胺和/或三乙醇胺(以下简称醇胺)10-20wt％，40％含量的十二烷基苯磺酸钠5-10wt％，氟碳表面活性剂0.8-2wt％，其他阴离子或非离子型表面活性剂2-6wt％，水，反应得到透明稠状浓缩物。

此外，本发明中还可以根据需要外加入0.5-2wt％杀菌剂，以延长使用寿命；加入0.5-2wt％消泡剂，以提高在高压喷射清洗中的消泡能力。

本发明中：

油酸与醇胺反应产物，不仅具有较好的清洗性能，而且还兼有防锈功能；

癸二酸与醇胺反应产物，是一种性能优异的防锈剂，可以使清洗后金属零部件具有优良的防锈性能；

十二烷基苯磺酸钠，为一种清洗、除油成份；可以采用市购，也可以采用磺酸与氢氧化钠合成制得，这属于公知技术。

其他阴离子或非离子型表面活性剂，不仅具有本身除油功能，而且与氟碳表面活性剂复配使用，表现出较好的叠加效果，能显著降低表面张力，提高渗透性能，除油功能优于单一使用。它可以采用现有各种非离子型或阴离子型表面活性剂，无特别限定，例如洗净剂6501，平平加，JFC渗透剂，苯磺酸钠等。

氟碳表面活性剂(fluorocarbon surfactant)，是指疏水基由氟碳烷基链替代了碳氢烷基链的一类表面活性剂。试验发现，加入本发明清洗剂中可显著降低整个组分的表面张力，提高渗透性能，可使复配清洗剂具有优异的渗透能力和清洗性能，并且还能极大地提高消泡性能，不仅可以减少消泡剂用量，而且还能用于高压清洗。试验表明：本发明中加入量只要大于0.8wt％，所得复配清洗剂就能基本接近汽、煤油的使用性能，加入量多则清洗剂表面张力就低，加入量与降低表面张力呈显著正相关，因此理论上本发明加入上限量无特别限定，但随着用量增加，会造成清洗剂成本较大幅度增加。从满足精密零件清洗要求，及兼顾成本两因素，本发明氟碳表面活性剂加入量以0.8-2％较为合适，但此范围并非精确极值，在本发明构思下适当扩展其范围量，可以获得与本发明基本相当效果，同样属于本发明保护范围。经比较试验各种氟碳系列表面活性剂在本发明中均可以使用，均能较好降低组合物的表面张力，提高渗透性，但其中尤以阴离子氟碳表面活性剂与其他表面活性剂具有更好的相溶性，因而被首先选择。

杀菌剂，主要是杀除或防止循环使用中兹生细菌，缩短清洗剂使用寿命，它可以是清洗剂中常用杀菌剂，例如季胺盐杀菌剂1227，BK(德国是诚公司产)，无特别限定。经筛选比较，本发明较好采用苯甲酸钠，不仅具有杀菌作用，而且还具有气相防锈功能。

消泡剂，主要作用是增加清洗剂在高压喷射清洗中的消泡能力，它可以是清洗剂中常用消泡剂，例如硅油系列消泡剂。

本发明高渗透性金属清洗剂的制备，包括使氟碳表面活性剂在有机醇助溶剂中溶解和合成反应，其特征是合成反应先使油酸、癸二酸、一乙醇胺和/或二乙醇胺和/或三乙醇胺在80-100℃反应至粘稠透明液体，并使反应物溶于水，然后再加入其他组份反应至透明稠状浓缩物。

本发明中有机醇助溶剂，主要作用是提高氟碳表面活性剂在水基中的溶解能力，使其充分发挥作用。考滤到助溶剂的加入较好应不增加组合物的表面张力，以有利减少氟碳表面活性剂的用量。本发明经试验比较，较好采用异丙醇或聚乙二醇，其用量较适宜为氟碳表面活性剂的1-2倍，例如0.8-4wt％，如果助溶剂使用量过低，会造成氟碳表面活性剂溶解不完全，使用量过多，没有实际意义，仅会增加成本。为加速其溶解速度，溶解时较好采取加热在低于溶剂气化温度下进行，如使用异丙醇作助溶剂，加热温度宜低于60℃，避免异丙醇气化挥发。

本发明加温在80-100℃合成反应，主要是使不溶于水的油酸、醇胺达到完全化学反应。此温度范围仅是合适值，并非极值，如果反应温度过低，则反应进行十分缓慢，不利于工业化生产，并且此温度已能满足反应进行，过高没有实际意义，同时也不利于安全操作。

本发明金属清洗剂，由于各组分间产生了较好协同作用和叠加效果，使得清洗剂不仅具有低的表面张力和高的渗透力，5％浓度表面张力≤2.8Pa，而且有极强的清洗、除油效果和防锈性能，对比试用效果与汽、煤油清洗效果相仿，完全可以替代汽、煤油用于要求较高的金属另部件和发动机整机的清洗、除油，从而节约了大量的汽、煤油能源。由于为水基溶液，及所选物料对环境及人友好，基本无不良影响，对人体皮肤无刺激，使用安全可靠，工作环境干净无油雾。其次，本发明复配具有较强的抗乳化性能，使用基本不乳化，因而使用寿命长，并且具有极强的消泡性能(≤1ml/10min)，大大低于行业标准(≤5ml/10min)，尤其可用于高压清洗，可提高清洗效果，清洗效果优于行业标准，可以达到99％。再就是，癸二酸、醇胺反应物防锈效果大大优于其他防锈剂，此为本发明创新点之一。本发明清洗剂因其极强的渗透性和优良的除油性，使用添加量少，清洗成本低，仅是汽、煤油的70％。本发明高渗透金属清洗剂与其它清洗介质性能对比表一、表二。

表一：本发明清洗剂与其他清洗剂使用性能比较

清洗介质	清洗性能	防锈防腐	消耗量	单价
清洗介质	清洗性能	防锈防腐	消耗量	单价	大连KS-1	一般	一般	35Kg/周	18元/Kg
美国加实多	较好	较好	20Kg/周	28元/K	大连KS-1	一般	一般	35Kg/周	18元/Kg
美国加实多	较好	较好	20Kg/周	28元/K	本发明产品	较好	较好	20Kg/周	20元/Kg

注：上表为发动机总装前清洗试验数据

表二：本发明清洗剂与煤油使用性能比较

清洗介质	清洗性能	防锈防腐	消耗量	综合成本
清洗介质	清洗性能	防锈防腐	消耗量	综合成本	煤油	良好	良好	100Kg/周	360元
本发明产品	良好	良好	12Kg/周	240元	煤油	良好	良好	100Kg/周	360元

注：上表为在缸套清洗试验中数据

以下结合几个具体实施方式，进一步说明本发明，但实施例不是对本发明的具体限定。

具体实施方式

实施例1：制备1000g含1％氟碳表面活性剂的高渗透性金属清洗剂。10g全氟辛酸(FF61)与10g异丙醇、12g水，加热小于60℃，使全氟辛酸迅速溶解，制成全氟辛酸溶液。取油酸40g、癸二酸60g、三乙醇胺150g，加入1000ml烧杯中加热至80-100℃，反应至呈粘稠透明液体(取样全溶于水)止，再加入十二烷基苯磺酸钠60g，OP非离子表面活性剂30g，甲基硅油消泡剂10g，苯甲酸钠杀菌剂10g，全氟辛酸溶液，加水至1000ml，搅拌反应1h左右，得透明稠状浓缩物。取其浓缩物加水稀释成5％(wt)浓度，测得表面张力为2.8Pa，清洗能力≥98.5％，防锈试验铸铁5天无锈迹。

实施例2：制备1000g含2％氟碳表面活性剂的高渗透性金属清洗剂。20g含氟表面活性剂FF63(全氟烷氧基苯磺酸钠为主体)、30g聚乙二醇、40g水加温搅拌制成溶液。取油酸60g，癸二酸80g，一乙醇胺80g，三乙醇胺100g，加入1000ml烧杯中加热至80-100℃，反应约半小时(符合上述条件)，加入十二烷基苯磺酸钠50g，6501洗净剂20g，苯甲酸钠、甲基硅油各15g，前述氟碳活性剂溶液，加水至1000ml，搅拌反应1h左右，至透明稠状浓缩物。加水稀释成5％(wt)的稀释液，测得表面张力为2.7Pa，清洗能力99％，防锈试验铸铁5天无锈迹。

实施例3：制备1000g含0.8％氟碳表面活性剂的高渗透性金属清洗剂。8，F61与20g聚乙二醇，40g水制成溶液。将80g油酸、50g癸二酸和130g二乙醇胺加入1000ml烧杯中，加热80-100℃反应至符合实施例1要求，加入十二烷基苯磺酸钠80g，OP表面活性剂50g，甲基硅油20g，苯甲酸钠10g，全氟辛酸溶液，加水至1000ml，搅拌，反应1h左右，得透明稠状浓缩物。加水稀释成5％(wt)浓度，测得表面张力为2.75Pa，清洗能力≥98.0％，防锈试验铸铁5天无锈迹。

上述实施例中，氟碳表面活性剂溶解加水，主要是为满足稀释量的需要，而非必需。

此外，本发明还可以采用其他氟碳表面活性剂，其阴离子或非离子型表面活性剂、杀菌剂、消泡剂，同样可制得本发明清洗剂浓缩物。

Claims

1、高渗透性金属清洗剂，其特征是原料基本由油酸3-8wt％，癸二酸5-10wt％，一乙醇胺和/或二乙醇胺和/或三乙醇胺10-20wt％，40％含量的十二烷基苯磺酸钠5-10wt％，氟碳表面活性剂0.8-2wt％，其他阴离子或非离子型表面活性剂2-6wt％，水组成，反应得到透明稠状浓缩物。

2、根据权利要求1所述高渗透性金属清洗剂，其特征在于原料中还加有0.5-2wt％杀菌剂。

3、根据权利要求2所述高渗透性金属清洗剂，其特征在于所说杀菌剂为苯甲酸钠。

4、根据权利要求1或2所述高渗透性金属清洗剂，其特征在于原料中还加有0.5-2wt％消泡剂。

5、根据权利要求1所述高渗透性金属清洗剂，其特征在于所说氟碳表面活性剂为阴离子型。

6、一种如权利要求1-5任一所述高渗透性金属清洗剂制备方法，包括使氟碳表面活性剂在有机醇助溶剂中溶解和合成反应，其特征是合成反应先使油酸、癸二酸、一乙醇胺和/或二乙醇胺和/或三乙醇胺在80-100℃反应至粘稠透明液体，并使反应物溶于水，然后再加入其他组份反应至透明稠状浓缩物。

7、根据权利要求6所述高渗透性金属清洗剂制备方法，其特征在于所说有机醇助溶剂为异丙醇或聚乙二醇。

8、根据权利要求6或7所述高渗透性金属清洗剂制备方法，其特征在于所说有机醇助溶剂为氟碳表面活性剂的1-2倍。

9、根据权利要求8所述高渗透性金属清洗剂制备方法，其特征在于氟碳表面活性剂溶解在低于助溶剂气化温度下进行。