CN107057878A - 一种环保型光学玻璃清洗剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种环保型光学玻璃清洗剂及其制备方法，由以下质量百分比的原料组成：无机碱2～6％、阴离子型表面活性剂0.5～0.8％、非离子型表面活性剂0.2～0.4％、成膜剂15～35％、缓蚀剂0.4～1.0％、螯合剂0.5～1％、余量为去离子水；所述阴离子型表面活性剂为十二烷基硫酸钠、脂肪酸甲酯磺酸钠按照质量比范围为(5:1)～(1:1)组成，所述非离子型表面活性剂为十二烷基葡萄糖苷，所述成膜剂为质量比为1:1的乙醇和乙二醇组成，所述缓蚀剂为质量比为1:1的柠檬酸钠和三乙醇胺组成。本发明的光学玻璃清洗剂清洗效果好，清洗后的玻璃洁净度高，且对玻璃无腐蚀，生物降解性能好，无污染，对皮肤刺激性小。

Description

一种环保型光学玻璃清洗剂及其制备方法
技术领域
本发明所属玻璃表面清洗剂技术领域，具体涉及一种环保型光学玻璃清洗剂及其制备方法。
背景技术
玻璃在生产过程中，还需要一系列复杂的加工工序，如切割、磨边、研磨、抛光等。而这些工序一般都需要特定的切削液、磨边油、研磨液、抛光粉等来辅助作业。无可避免，玻璃会受到相关工序的辅助物(如切割后玻璃表面残留的玻璃削、玻璃粉、切削液，抛光后残留的稀土、二氧化硅抛光粉，研磨后残留的研磨粉和沥青等)的污染。因此，玻璃的清洗就显得极为必要。近年来，随着显示屏、手机玻璃盖板、触摸屏等光学玻璃的广泛应用，极大程度上促进了光学玻璃清洗剂的研究与发展。
传统的玻璃清洗方法是先清水冲刷、擦洗玻璃，后使用布刷或其他工具将玻璃擦亮。虽然清洗过程中不用添加清洗剂，然而这种方法费时且易对玻璃造成损伤，并且对于深度污垢的清洗效果极为不理想。针对这一问题，专利CN104862135A(一种光学玻璃清洗剂及其制备方法)发明了一种具有“清洗效果好、易漂洗、环境友好”等优点的光学玻璃清洗剂。相比现有的光电玻璃清洗剂，使用该发明研制的清洗剂清洗后的产品划伤明显减少3～4％。然而该配方中加入了大量的无机碱，所得清洗剂为强碱性配方，对人体皮肤以及设备具有强烈的腐蚀性。专利CN102604751A所公开的清洗剂(一种光学玻璃清洗剂)采用多种表面活性剂，有效解决了钢化玻璃、亚克力清洗中“强碱腐蚀，弱碱或中性洗净力差”的问题，但生物降解性以及洗涤效果仍有一定问题。专利CN103834500A(一种光学玻璃浸泡清洗剂及其制备方法)所公开的清洗剂能够完全去除玻璃上的白点，具有防腐性能好、清洗效果优越、清洗液用量少、操作简单、玻璃洁净度高等优点。然而该配方中含有机膦酸盐，清洗作业完成后的废水未经合适处理，极易引起水体富营养化，带来生态的破坏。专利CN103849486A(一种光学玻璃水基无磷清洗剂)公开了一种无磷清洗剂配方，为环境和人体健康型配方，溶解润湿、防二次污染性能好；然而所用表面活性剂易挥发，在中高温条件下易导致活性物的逸出，降低清洗性能，且配方生物降解性较差。
随着世界各国对环保的日益重视，光学玻璃清洗剂也面对着清洗性能和环保性能的双重考验。目前，市售的玻璃清洗剂，一度为了追求玻璃清洗剂的高清洗性能，却忽视清洗剂清洗过程中原料的添加量、清洗后污水排放量、对玻璃表面的腐蚀以及生物降解性等环境的污染问题，难以面对日益严峻的环保压力的挑战。
发明内容
本发明针对市场上现有的一些光学玻璃清洗剂碱含量高、生物降解性能差、污染严重等问题，提供了一种环保型光学玻璃清洗剂及其制备方法，在解决现有市场上的光学玻璃清洗剂所存在的问题的同时，具有良好的清洗效果。
首先，发明人在研发本发明的环保型光学玻璃清洗剂这一产品过程中需要综合考虑了生产成本、清洗效果、腐蚀性、生物降解性等等因素；另外，本发明研发的难度包括需要有效的解决降低配制成本，减少因清洗过程产生的废水排放量，环保经济，清洗剂清洗后的废液生物降解影响等。
通过发明人的无数次尝试，在不断失败的基础上，发明人终于成功的研制出一种环保型光学玻璃清洗剂，包括以下质量百分比的原料：
具体的，所述阴离子型表面活性剂为十二烷基硫酸钠、脂肪酸甲酯磺酸钠按照质量比范围为(5:1)～(1:1)组成；具体的，所述非离子型表面活性剂为十二烷基葡萄糖苷；
具体的，所述成膜剂为质量比为1:1的乙醇和乙二醇组成；
具体的，所述缓蚀剂为质量比为1:1的柠檬酸钠和三乙醇胺组成。
具体的，所述无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的一种。
具体的，所述螯合剂为乙二胺四乙酸二钠。
上述的一种环保型光学玻璃清洗剂的制备方法为：取适量的去离子水，溶入无机碱，并不断搅拌直至完全溶解接着按顺序添加阴离子表面活性剂、非离子型表面活性剂、成膜剂、缓蚀剂和螯合剂。
制备过程中辅助加热至35～45℃来加速溶解。具体操作可以是将溶解有无机碱的去离子水置于恒温水箱中，温度控制在35～45℃。
本发明制备过程中每加入一种原料需充分搅拌。最后持续搅拌直至溶液至澄清透明。本发明从产品的各个角度来降低生产成本，包括配制成本，其中，本发明的清洗剂在表面活性剂选用阴离子表面活性剂中的十二烷基硫酸钠、脂肪酸甲酯磺酸钠复配后，再与非离子表面活性剂十二烷基葡萄糖苷复配，通过以上特别的处理，可使得原料添加量少，在节省成本的同时，又具有高效去污能力。另外，本发明更优异且无法预料的效果还在于，本发明的清洗剂的良好的重复清洗性，这是发明人在做本发明方案过程所没有预料到的，可以高效重复清洗至少7次以上；而这种效果带来直接益处，还包括在成本方面也同样是优势效果明显，基于本发明的重复清洗性能优良，在实际工业生产中，本发明不仅可以降低清洗成本，更可以减少因清洗过程产生的废水排放量，环保经济。
再就是本发明清洗剂清洗后的废液对环境的影响可以降至最低。含磷配方或含磷助剂制成的玻璃清洗剂，在清洗作业完成后，清洗废液若未进行有效地处理，直接排放至生态环境中，极易造成水体富营养化，带来生态环境的破坏。而长期使用强碱性清洗剂清洗玻璃，清洗后的废液会改变水体酸碱度，影响动植物的生长。在当今日益严格的环保压力条件下，本发明这种生物降解型玻璃清洗剂就表现出极大地优势。
本发明的优势还包括，本发明的清洗剂具有低浓度，弱碱性，高效果的特点；本发明通过改变现有的玻璃清洗剂的配方单一的情况，特别选用两种阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠、脂肪酸甲酯磺酸钠与非离子表面活性剂十二烷基葡萄糖苷复配，以降低它们之间的临界胶束浓度，使得在低浓度范围内，表面活性剂分子就能形成稳定的混合胶束，增强去污能力。相比现有的玻璃清洗剂配方，其表面活性剂总添加量基本在5％以上，而本发明中所用表面活性剂总量在1％左右，而对重度玻璃污垢去除率为99％以上，高效节能。另外，本发明严格控制无机碱的添加量，pH值范围8.5～10.0之间，在促进阴离子、非离子表面活性剂去污效果的同时，又减少了强碱对玻璃和操作人员皮肤的刺激。更重要的是，本发明的各成分相互配合协同增效，通过无机碱添加量的控制和同时添加的三乙醇胺和柠檬酸钠的缓蚀剂以及螯合剂、醇类成膜剂的配合，在满足清洗要求的同时，减少了对清洗对象的腐蚀；，有效防止了污垢(某些金属离子，如Ca2+、Mg2+等)在光学玻璃表面的再次沉淀，并进一步通过醇类成膜剂粘附于玻璃表面的氢键的作用，改善了玻璃表面的亲水性，清洁洗涤的同时，提高了玻璃表面的自洁性能和防雾性能。
令发明人更欣喜的是，本发明的方案具有良好的预料不到的重复清洗性能。室温条件下，使用本配方玻璃清洗剂，以超声洗涤机辅助清洗重度污染玻璃片4min，重复7次以后，对重度污染玻璃片清洗去除率仍可高达98.99％。
本发明方案的协同增效作用还体现在生物降解性方面，使用生物摇床实验测定清洗剂的生物降解性能。本发明中测定生物降解性的检测方法是：首先，取100g花园土溶于1000mL自来水中，充分搅拌后沉淀2h，用粗滤纸过滤，弃去最初的200mL滤液，其余作为含微生物的培养液备用。然后在3000mL大烧杯中用自来水配制出2000mL质量分数为5％的清洗剂工作液，并加入10mL上述培养液。试液的生物降解率按式(1)计算：
式中：η—生物降解率，％；
Ct—t时刻微生物的反应液中实测的COD质量浓度，mg/L；
Cbt—t时刻空白对照中实测的COD质量浓度，mg/L；
C0—含受试物接种反应液中实测的COD初始质量浓度，mg/L；
Cb0—空白对照中实测的COD初始质量浓度，mg/L。
在试验第28天，各实施例生物降解均大于90％，其中实施例8生物降解率高达95.99％，生物降解性能好。
本发明的光学玻璃清洗剂适用于普通玻璃、光学玻璃、显示屏、手机盖板玻璃、玻璃基板等的清洗。
综上所述，本发明的有益效果在于：本发明的配方中所用表面活性剂均为生物降解性好、低碱无腐蚀、对人体皮肤刺激小的表面活性剂，环保安全无污染；清洗效果好，对玻璃无腐蚀；制备工艺简单，生产成本低，重复清洗效果好，在一定程度上能够有效减少清洗过程中原料的用量以及清洗后污水排放量，所配置的玻璃清洗剂性能均满足国标《QBT4086-2010玻璃清洗剂》的各项要求。对于石英光学玻璃、手机盖板、显示屏玻璃基板等均具有良好的清洗效果。
具体实施方式
下面结合实施案列对本发明作进一步阐述。
实施例1
原料(质量百分比)组成为：氢氧化钠2％、十二烷基硫酸钠0.5％、脂肪酸甲酯磺酸钠0.3％、十二烷基葡萄糖苷0.3％、成膜剂(质量比为1:1的乙醇和乙二醇混合物)35％、缓蚀剂(质量比为1:1的柠檬酸钠和三乙醇胺混合物)0.4％、螯合剂(乙二胺四乙酸二钠)0.5％、余量为去离子水。
制备方法为：取适量的去离子水，溶入氢氧化钠，并不断搅拌直至完全溶解，置于恒温水箱中，温度控制在40℃左右，接着按顺序添加阴离子表面活性剂、非离子型表面活性剂、成膜剂、缓蚀剂、螯合剂，每加入一种原料需充分搅拌。最后持续搅拌直至溶液至澄清透明，配制完成。
使用该清洗剂配方对粘附性强、老化固化的玻璃污垢进行清洗，去除率为99.79％；清洗后玻璃表面洁净度高，透明性好，无水纹，滤纸擦拭无污染。
实施例2
制备方法同实施例1，原料(质量百分比)组成为：氢氧化钠4％、十二烷基硫酸钠0.3％、脂肪酸甲酯磺酸钠0.2％、十二烷基葡萄糖苷0.4％、成膜剂(质量比为1:1的乙醇和乙二醇混合物)25％、缓蚀剂(质量比为1:1的柠檬酸钠和三乙醇胺混合物)0.7％、螯合剂(乙二胺四乙酸二钠盐)0.8％、余量为去离子水。
使用该清洗剂配方对粘附性强、老化固化的玻璃污垢进行清洗，去除率为99.67％；清洗后玻璃表面洁净度高，透明性好，无水纹，滤纸擦拭无污染。
实施例3
制备方法同实施例1，原料(质量百分比)组成为：氢氧化钠6％、十二烷基硫酸钠0.3％、脂肪酸甲酯磺酸钠0.3％、十二烷基葡萄糖苷0.2％、成膜剂(质量比为1:1的乙醇和乙二醇混合物)15％、缓蚀剂(质量比为1:1的柠檬酸钠和三乙醇胺混合物)1.0％、螯合剂(乙二胺四乙酸二钠盐)1.0％、余量为去离子水。
使用该清洗剂配方对粘附性强、老化固化的玻璃污垢进行清洗，去除率为99.69％；清洗后玻璃表面洁净度高，透明性好，无水纹，滤纸擦拭无污染。
实施对比例4
制备方法同实施例1，原料(质量百分比)组成为：氢氧化钠2％、十二烷基硫酸钠0.2％、脂肪酸甲酯磺酸钠0.4％、十二烷基葡萄糖苷0.2％、成膜剂(质量比为1:1的乙醇和乙二醇混合物)15％、缓蚀剂(质量比为1:1的柠檬酸钠和三乙醇胺混合物)1.0％、螯合剂(乙二胺四乙酸二钠盐)1.0％、余量为去离子水。
使用该清洗剂配方对粘附性强、老化固化的玻璃污垢进行清洗，去除率为96.73％；清洗后玻璃表面洁净度一般，透明性一般，有少量水纹，滤纸擦拭无污染。
实施对比例5
制备方法同实施例1，原料(质量百分比)组成为：氢氧化钠2％、十二烷基硫酸钠0.5％、脂肪酸甲酯磺酸钠0.3％、十二烷基葡萄糖苷0.2％、成膜剂(质量比为1:1:1的乙醇、乙二醇和丙三醇混合物)15％、缓蚀剂(质量比为1:1的柠檬酸钠和三乙醇胺混合物)1.0％、螯合剂(乙二胺四乙酸二钠盐)1.0％、余量为去离子水。
使用该清洗剂配方对粘附性强、老化固化的玻璃污垢进行清洗，去除率为89.63％；清洗后玻璃表面洁净度一般，透明性一般，玻璃表面有少量不均匀残留油膜，滤纸擦拭后污染滤纸。
实施对比例6
制备方法同实施例1，原料(质量百分比)组成为：氢氧化钠2％、十二烷基硫酸钠0.5％、脂肪酸甲酯磺酸钠0.3％、十二烷基葡萄糖苷0.2％、成膜剂(质量比为5:1的乙醇和乙二醇混合物)35％、缓蚀剂(质量比为1:1的柠檬酸钠和三乙醇胺混合物)1.0％、螯合剂(乙二胺四乙酸二钠盐)1.0％、余量为去离子水。
使用该清洗剂配方对粘附性强、老化固化的玻璃污垢进行清洗，去除率为99.67％；清洗后玻璃表面洁净度高，透明性好，无水纹，滤纸擦拭后无污染，防雾性能一般。
实施对比例7
制备方法同实施例1，原料(质量百分比)组成为：氢氧化钠2％、十二烷基硫酸钠0.5％、脂肪酸甲酯磺酸钠0.3％、十二烷基葡萄糖苷0.2％、成膜剂(质量比为1:5的乙醇和乙二醇混合物)35％、缓蚀剂(质量比为1:1的柠檬酸钠和三乙醇胺混合物)1.0％、螯合剂(乙二胺四乙酸二钠盐)1.0％、余量为去离子水。
使用该清洗剂配方对粘附性强、老化固化的玻璃污垢进行清洗，去除率为99.47％；清洗后玻璃表面洁净度高，透明性好，无水纹，滤纸擦拭后无污染，防雾性能好，清洗剂在玻璃表面的流动性差。
实施例8
制备方法同实施例1，原料(质量百分比)组成为：氢氧化钠2％、十二烷基硫酸钠0.3％、脂肪酸甲酯磺酸钠0.3％、十二烷基葡萄糖苷0.3％、成膜剂(质量比为1:1的乙醇和乙二醇混合物)15％、缓蚀剂(质量比为1:1的柠檬酸钠和三乙醇胺混合物)1.0％、螯合剂(乙二胺四乙酸二钠盐)1.0％、余量为去离子水。
使用该清洗剂配方对粘附性强、老化固化的玻璃污垢进行清洗，首次清洗去除率为99.81％，重复清洗7次后去除率为98.99％，结果见表1。
表1 玻璃清洗剂的重复清洗性能测试
清洗剂的生物降解性能测试见表2。
表2 玻璃清洗剂的生物降解性能测试
时间/天 0 4 8 12 16 20 24 28
COD含量/mg·L-1 4825.09 4602.06 4215.34 3796.53 2404.33 1200.69 426.63 193.13
生物降解率/％ 0 4.62 12.64 21.32 50.17 75.12 91.16 95.99
产品使用方法：
用实施例1～3、8制得的光学玻璃清洗剂清洗光学玻璃产品，根据不同的清洗对象和需要清洗的程度，可将清洗剂稀释0～10倍使用。具体的清洗步骤为：将待清洗对象置于清洗剂稀释溶液中，室温下超声清洗150s，后取出，于纯水中拉洗，后取出烘干。
以上所述实施例，并非用来限制本发明的实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理等所做的等效变化或修饰，均应包含于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种环保型光学玻璃清洗剂，其特征在于，原料组成为：无机碱2～6％、阴离子型表面活性剂0.5～0.8％、非离子型表面活性剂0.2～0.4％、成膜剂15～35％、缓蚀剂0.4～1.0％、螯合剂0.5～1％、余量为去离子水和/或纯水；所述阴离子型表面活性剂为十二烷基硫酸钠、脂肪酸甲酯磺酸钠按照质量比范围为(5:1)～(1:1)组成，所述非离子型表面活性剂为十二烷基葡萄糖苷，所述成膜剂为质量比为1:1的乙醇和乙二醇组成，所述缓蚀剂为质量比为1:1的柠檬酸钠和三乙醇胺组成。
2.根据权利要求1所述的一种环保型光学玻璃清洗剂，其特征在于，所述的清洗剂pH值范围8.5～10.0之间。
3.根据权利要求1所述的环保型光学玻璃清洗剂，其特征在于，所述无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的一种。
4.根据权利要求1所述的环保型光学玻璃清洗剂，其特征在于，所述螯合剂为乙二胺四乙酸二钠。
5.权利要求1-4中任一项所述的一种环保型光学玻璃清洗剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在适量的去离子水和/或纯水中依次加入，无机碱、阴离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂、成膜剂、缓蚀剂、螯合剂，最后加入纯水定量到100％。
6.根据权要求5所述的一种环保型光学玻璃清洗剂的制备方法，其特征在于，每加入一种原料需进行充分搅拌，制备过程中辅助加热至35-45℃来加速溶解。
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