CN108265306B - 一种水基清洗剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于清洗剂技术领域，具体涉及一种水基金属清洗剂及其制备方法和应用。该水基清洗剂包括表面活性剂，pH调节剂，水和助剂，助剂包括无水偏硅酸钠和聚氧化乙烯烷化醚，以水基清洗剂的总质量计，表面活性剂的含量为0.25％‑2.3％，聚氧化乙烯烷化醚的含量为0.1％‑0.4％，无水偏硅酸钠的含量为0.3％‑1％，pH调节剂的含量为0.2％‑1.5％；其制备方法为在加热的水中加入表面活性剂、助剂和pH调节剂，并搅拌至完全溶解。该水基清洗剂可通过一次清洗实现去除待镀金属表面的油污及脱模剂，同时可改善待镀金属表面的亲水性。

Description

一种水基清洗剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于清洗剂技术领域，具体涉及一种水基清洗剂及其制备方法和应用。

背景技术

电镀是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其他金属或合金的过程。电铸作为电镀的特殊应用，是将预先按所需形状制成的原模作为阴极，用电铸材料作为阳极，一同放入与阳极材料相同的金属盐溶液中，随后通以直流电，在电解的作用下，原模表面会逐渐沉积出金属电铸层，当达到所需的厚度后从溶液中取出，将电铸层和原模分离，获得与原模形状相对应的金属复印件的加工方法，其主要用来精确复制某些复杂或特殊形状工件，广泛应用于印刷、精密模具、特殊结构件等行业。

为保证电镀过程中金属在待镀金属表面正常生长及得到质量合格的产品，在电镀之前需要对待镀金属表面进行清洁处理，又称为电镀前处理，其原因在于，在对待镀金属进行检查修饰过程中，会附着操作人员及其它外在的油渍，而且当使用油性抛光膏抛光后，带镀金属表面的油渍残留尤为严重，这些油渍的残留会夹设在电镀层和带镀金属表面之间，使电镀层的平整力度、结合力、抗腐蚀能力等受到影响，严重时甚至会出现沉积不连续、疏松，乃至镀层脱落等问题；并且在电铸前，会使用脱模剂设置隔离层以利于镀层产品与原模的分离，在连续电镀生产中，若不清洗残留于原模表面的脱模剂，后续的镀层产品在原模表面存在脱模剂位置会形成“凹坑”，进而影响制得的产品的质量；此外，水滴在待镀金属表面容易出现“分水”现象，影响待镀金属面与镀液间的接触，为此在电镀之前，会使用试剂对待镀金属表面进行清洗，用以提高带镀金属表面对水溶液的浸润性。

目前，在电镀前处理中，需要采用不同的清洗剂进行多次清洗，分别去除待镀金属表面的油渍和残留脱模剂，并改善待镀金属表面的亲水性，无法通过一次清洗同时解决上述两方面或三方面的问题，例如，用以改变待镀金属表面的浸润性的碳酸钙粉，无法去除待镀金属表面的油渍和脱模剂，再比如，中国专利CN101538512A公开的水基清洗剂，由表面活性剂、碱性助剂、溶剂、防腐剂和水配制而成，其去污洗净能力可达91％，且使用安全，利于健康和环保，但该水基清洗剂仅能达到去污的能力，对带镀金属面的浸润性无影响。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的水基金属清洗剂仅能达到去除油渍，不能去除残留脱模剂及改变待镀金属表面对水的浸润性，因而需多次清洗待镀金属表面的缺陷，从而提供了一种通过一次清洗即可实现对待镀金属表面的油污及残留脱模剂的去除，以及改善待镀金属表面的亲水性的水基金属清洗剂，以及其制备方法和应用。

本发明的技术方案如下：

一种水基清洗剂，包括表面活性剂，pH调节剂和水，还包括助剂，所述助剂包括无水偏硅酸钠和聚氧化乙烯烷化醚，以水基清洗剂的总质量计，所述表面活性剂的含量为0.25％-2.3％，所述聚氧化乙烯烷化醚的含量为0.1％-0.4％，所述无水偏硅酸钠的含量为0.3％-1％，所述pH调节剂的含量为0.2％-1.5％。

所述表面活性剂包括非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂，所述非离子表面活性剂的含量为0.15％-1.5％，所述阴离子表面活性剂的含量为0.1％-0.8％。

所述阴离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和/或脂肪酸甲酯乙氧基化物的磺酸盐。

所述聚氧化乙烯烷化醚为聚氧化乙烯烷基酚醚。

所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚和/或烷基多糖苷。

一种制备如上所述的水基清洗剂的方法，包括:在加热后的水中加入表面活性剂、助剂和pH调节剂，并搅拌至完全溶解，即得所述水基清洗剂。

所述表面活性剂、助剂和pH调节剂的加入顺序为依次加入表面活性剂、助剂和pH调节剂。

所述助剂的加入顺序为先加入聚氧化乙烯烷化醚，然后加入无水偏硅酸钠。

将所述水加热至40℃-90℃。

一种如上所述的水基清洗剂的应用。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的水基清洗剂，表面活性剂作为去除待镀金属表面的油污和残留脱模剂的主要清洗材料，可使制备得到的水基清洗剂具有很好的去污能力，从而可将待镀金属表面的油渍及残留脱模剂有效去除；助剂中的聚氧化乙烯烷化醚可降低水基清洗剂的表面张力，其和无水偏硅酸钠的协同配合可使制备得到的水基清洗剂将待镀金属表面对水的接触角控制在0°-10°内，保证了水滴在待镀金属表面不会出现“分水”现象，从而可使待镀金属表面与镀液有很好的接触，实现了一步清洗解决去除油渍、残留脱模剂和改善待镀金属表面的亲水性的问题，此外，亲水性的待镀金属表面有利于在原模表面再次设置脱模剂形成隔离层，从而有利于易将原产品和原模分离。

2.本发明提供的水基清洗剂，按水基清洗剂的总质量计，非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、聚氧化乙烯烷化醚、无水偏硅酸钠和氢氧化钠的质量分数小，节约了成本；而且水基清洗剂在清洗过程中会产生一定的清洗废水，由于降低了组分的含量，相应的降低了废水中的化学需氧量，最小可到103mg/L，符合国家所规定的污水排放标准，为后续车间的污水处理减轻了压力，且选用的组分均易于分解、降解，可达到节能环保的目的。

3.本发明提供的水基清洗剂，阴离子表面活性剂选用脂肪酸甲酯乙氧基化物硫酸盐，非离子表面活性剂选用脂肪醇聚氧乙烯醚，聚氧化乙烯烷化醚采用聚氧化乙烯烷基酚醚，pH调节剂选用氢氧化钠时，它们和无水偏硅酸钠的协同配合可使制备得到的水基金属清洗剂的去污能力高达99.6％，而且可将待镀金属表面对水的接触角低至3°，使待镀金属表面具有超亲水性。

4.本发明提供的水基清洗剂，通过调节氢氧化钠的加入量，可使水基清洗剂的pH值不超过10，降低对待镀金属表面的腐蚀。

5.本发明提供的水基清洗剂的制备方法，向溶剂中加入阴离子表面活性剂、非离子型表面活性剂后依次加入润湿剂、偏硅酸钠和氢氧化钠，可使各组分均匀的分散于溶剂中，各组分的分散性好，一方面，可保证得到的水基清洗剂为无色、澄清溶液；另一方面，可保证得到的水基清洗剂的黏度在合理范围内，进而在使用清洗完成后，易被冲洗除去，不会在待镀金属表面残留，可避免废液进入镀缸，进而影响镀层的形成。

6.本发明提供的水基清洗剂，具有一般水的特性，且性质稳定，能够长期放置。

7.本发明提供的水基清洗剂，相对于有机液体清洗剂易燃、易爆性等，水基材料无风险，更加安全，而且水基材料可避免小分子有机清洗剂等材料对人体的危害。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为待镀镍试片表面清洗后对水的浸润性的电镜图；

图2为待镀镍试片表面清洗前对水的浸润性的电镜图；

图3为待镀镍试片清洗前的电镜图；

图4为待镀镍试片清洗后的电镜图。

具体实施方式

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例提供了一种水基清洗剂，包括1.5g AEO-9，脂肪酸甲酯乙氧基化物的磺酸盐(FMES)8g，聚氧化乙烯烷基酚醚1g，无水偏硅酸钠10g，氢氧化钠2g和去离子水977.5g，将去离子水977.5ml放入容器中，加热至40℃，将1.5g AEO-9加入到容器内搅拌10min，随后将8g FMES加入到容器内搅拌，搅拌15min后，依次加入聚氧化乙烯烷基酚醚1g，无水偏硅酸钠10g和氢氧化钠2g，搅拌10min后，即得水基金属清洗剂。

实施例2

本实施例提供了一种水基清洗剂，包括15g AEO-9，FMES 1g，聚氧化乙烯烷基酚醚3g，无水偏硅酸钠7g，氢氧化钠15g和去离子水959g，将去离子水959ml放入容器中，加热至90℃，将15g AEO-9加入到容器内搅拌20min，随后将1gFMES加入到容器内搅拌，搅拌10min后，依次加入聚氧化乙烯烷基酚醚3g，无水偏硅酸钠7g和氢氧化钠15g，搅拌15min后即得水基金属清洗剂。

实施例3

本实施例提供了一种水基清洗剂，包括4g AEO-9，FMES 3g，聚氧化乙烯烷基酚醚4g，无水偏硅酸钠3g，氢氧化钠9g和去离子水977g，将去离子水977ml放入容器中，加热至50℃，将4g AEO-9加入到容器内搅拌12min，随后将3g FMES加入到容器内搅拌，搅拌13min后，依次加入聚氧化乙烯烷基酚醚4g，无水偏硅酸钠3g和氢氧化钠9g，搅拌12min后即得水基金属清洗剂。

实施例4

本实施例提供了一种水基清洗剂，包括3g AEO-9，FMES 6g，聚氧化乙烯烷基酚醚1g，无水偏硅酸钠6g，氢氧化钠2.5g和去离子水981.5g，将去离子水981.5ml放入容器中，加热至60℃，将聚氧化乙烯烷基酚醚1g，无水偏硅酸钠6g加入到容器内搅拌15min，随后加入6g FMES和3g AEO-9搅拌12min后加入和氢氧化钠2.5g，搅拌13min后即得水基金属清洗剂。

实施例5

本实施例提供了一种水基清洗剂，包括10g AEO-9，FMES 4g，聚氧化乙烯烷基酚醚3g，无水偏硅酸钠4g，氢氧化钠12g和去离子水967g，将去离子水967ml放入容器中，加热至70℃，将10g AEO-9加入到容器内搅拌13min，随后将4g FMES加入到容器内搅拌，搅拌14min后，依次加入聚氧化乙烯烷基酚醚3g，无水偏硅酸钠4g和氢氧化钠12g，搅拌13min后即得水基金属清洗剂。

实施例6

本实施例提供了一种水基清洗剂，包括6g AEO-9，FMES 5g，聚氧化乙烯烷基酚醚2g，无水偏硅酸钠5g，氢氧化钠10g和去离子水972g，将去离子水972ml放入容器中，加热至70℃，将6g AEO-9加入到容器内搅拌15min，随后将5g FMES加入到容器内搅拌，搅拌13min后，依次加入聚氧化乙烯烷基酚醚2g，无水偏硅酸钠5g和氢氧化钠10g，搅拌12min后即得水基金属清洗剂。

实施例7

本实施例提供了一种水基清洗剂，包括1g AEO-9，FMES 1g，聚氧化乙烯烷基酚醚1g，无水偏硅酸钠5g，氢氧化钠1.3g和去离子水500g，将去离子水500ml放入容器中，加热至70℃，将1g FMES加入到容器内搅拌12min，随后将1g AEO-9加入到容器内搅拌，搅拌13min后，依次加入聚氧化乙烯烷基酚醚1g，无水偏硅酸钠5g和氢氧化钠1.3g，搅拌12min后即得水基金属清洗剂。

实施例8

本实施例提供了一种水基清洗剂，包括2g AEO-9，4g烷基多糖苷(APG)，FMES 2g，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)3g，聚氧化乙烯烷基酚醚2g，无水偏硅酸钠5g，氢氧化钠10g和去离子水972g，将去离子水972ml放入容器中，加热至70℃，将3g AES和FMES 2g加入到容器内搅拌13min，随后将4g APG和2g AEO-9加入到容器内搅拌，搅拌13min后，依次加入聚氧化乙烯烷基酚醚2g，无水偏硅酸钠5g和氢氧化钠10g，搅拌12min后即得水基金属清洗剂。

对比例1

本对比例提供了一种水基清洗剂，包括6g AEO-9，十二烷基磺酸钠7g，，无水偏硅酸钠5g，氢氧化钠10g和去离子水972g，将去离子水972ml放入容器中，加热至70℃，将6gAEO-9加入到容器内搅拌15min，随后将7g十二烷基磺酸钠加入到容器内搅拌，搅拌13min后，依次加入无水偏硅酸钠5g和氢氧化钠10g，搅拌12min后即得水基金属清洗剂。

对比例2

本对比例提供了一种水基清洗剂，包括6g AEO-9，FMES 5g，聚氧化乙烯烷基酚醚2g，五水偏硅酸钠5g，氢氧化钠10g和去离子水972g，将去离子水972ml放入容器中，加热至70℃，将6g AEO-9加入到容器内搅拌15min，随后将5g FMES加入到容器内搅拌，搅拌13min后，依次加入聚氧化乙烯烷基酚醚2g，五水偏硅酸钠5g和氢氧化钠10g，搅拌12min后即得水基金属清洗剂。

对比例3

本对比例提供了一种水基清洗剂，包括6g AEO-9，FMES 5g，2g甘油，无水偏硅酸钠5g，氢氧化钠10g和去离子水972g，将去离子水972ml放入容器中，加热至70℃，将6g AEO-9加入到容器内搅拌15min，随后将5g FMES加入到容器内搅拌，搅拌13min后，依次加入2g聚乙二醇400，无水偏硅酸钠5g和氢氧化钠10g，搅拌12min后即得水基金属清洗剂。

实验例1

观察实施例1-8和对比例1-3得到的水基清洗剂的颜色和澄清度，可发现实施例1-3及实施例5-8得到的水基清洗剂均为无色、澄清溶液，实施例4和对比例1-3得到的水基清洗剂为浊液。

对实施例1-8和对比例1-3得到的水基清洗剂的pH和黏度进行了测试，结果如表1所示：

表1

	pH	黏度(mPa.s)
			实施例1	9.3	8832
实施例2	9.8	8854
			实施例3	9.4	8765
实施例4	9.2	9986
			实施例5	9.7	8632
实施例6	9.5	8235
			实施例7	9.6	8234
实施例8	9.9	8856
			对比例1	9.8	10056
对比例2	9.5	10523
			对比例3	9.5	10569

实验例2

分别对实施例1-8和对比例1-3制得的水基清洗剂进行了去除污渍(油污和脱模剂)及浸润性的测试，具体过程为：将洁净的待镀镍基试片于110℃干燥20分钟，干燥后冷却20分钟后称重，记为a；用毛刷在试片指定部位涂覆实际油污，其质量控制在(0.26±0.02)g，并在试片上设置脱模剂，随后在200℃下干燥10分钟，在干燥器中冷却陈化20小时，称重试片记为b；将试片置于盛有300ml清洗剂的烧杯中，在30℃下浸泡5分钟，摆洗5分钟，随后置于30℃的自来水中摆洗1分钟，干燥冷却后称重，记为c；然后使用光学接触角仪(OCA40Micro,Dataphysics Instruments GmbH,Germany)测量试片表面对水的接触角，即将2ul的去离子水滴滴到样品的表面来获取静态接触角，同一条件下每个测量值是5个不同位置测量值的平均值。

其中去污能力计算公式为(1)。

式中，f为洗去油污的质量分数；a为试片质量；b为污染后试片清洗前质量；c为污染后试片清洗后质量。

去污力实验结果如表2所示：

表2

从表2可以看出，实施例1-8制备得到的水基清洗剂的去污能力，明显高于对比例1-3，表明采用本发明的水基清洗剂经过一次清洗以后可以同时去除油污和脱模剂，而采用对比例1-3的水基清洗剂经过一次清洗以后不能同时去除油污和脱模剂。

浸润性的实验结果如表3所示：

表3

实施例1

实施例2

实施例3

实施例4

实施例5

实施例6

接触角

6.8°

6.2°

6°

5.8°

5.6°

3°

实施例7

实施例8

对比例1

对比例2

对比例3

接触角

5°

7°

75°

70°

82°

对实施例6制备得到的水基清洗剂清洗待镀镍试片前后对水的浸润性进行了电镜观察，如图1-2所示，由清洗前(图2)和清洗后(图1)的电镜图可发现，清洗后的待镀镍试片对水的浸润性为超亲水，而清洗前待镀镍试片对水的浸润性为疏水，表明采用实施例6的水基清洗剂清洗后改善了待镀镍试片的亲水性。

对实施例6制备得到的水基清洗剂清洗待镀镍试片前后进行了电镜观察，如图3-4所示，由清洗前(图3)和清洗后(图4)的电镜图像对比可发现，清洗后的待镀镍试片上的条纹清晰可见，且光亮度明显提高，表明实施例6得到的水基清洗剂实现了油渍和脱模剂的有效清除。

实验例3

将实施例6得到的水基清洗剂和市售的清洗剂A和市售的清洗剂B分别在不同温度和稀释倍数下进行去除油污能力和接触角测试，结果如表4所示：

表4

由表4可知，实施例6制备得到的水基清洗剂在15℃和25℃时去污能力接近，表明稳定性好；且稀释10倍后的去污能力能可达到90％以上，表明去污能力好；而由接触角可发现，市售的清洗剂对待镀镍基试片的表面浸润性能无影响，而本发明中的水基清洗剂可使待镀镍基片具有亲水性。

实验例4

分别对500ml实施例6得到的水基清洗剂、500ml有机清洗剂、500ml市售有机清洗剂A和500ml市售清洗剂B清洗待镀镍试片产生的清洗废水进行COD含量的检测，其中有机清洗剂包括250ml石油醚和250ml无水乙醇，结果如表5所示：

表5

	实施例6	有机清洗剂	市售清洗剂A	市售清洗剂B
					COD(mg/L)	103	2360	1110	1280

由表5可知，本发明实施例6制备得到的水基清洗剂的COD含量仅为103mg/L，远低于国家所规定的污水排放标准值500mg/L，为后续的车间污水处理减轻了压力。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种水基清洗剂，其特征在于，以水基清洗剂的总质量计，由以下原料组成：0.6％的脂肪醇聚氧乙烯醚、0.5％的脂肪酸甲酯乙氧基化物的磺酸盐、0.2％的聚氧化乙烯烷基酚醚、0.5％的无水偏硅酸钠、1％的氢氧化钠，余量为水。

2.一种制备权利要求1所述的水基清洗剂的方法，其特征在于，包括：在加热后的水中加入脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯乙氧基化物的磺酸盐、聚氧化乙烯烷基酚醚、无水偏硅酸钠、氢氧化钠，并搅拌至完全溶解，即得所述水基清洗剂。

3.根据权利要求2所述的制备水基清洗剂的方法，其特征在于，在加热后的水中依次加入脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯乙氧基化物的磺酸盐、聚氧化乙烯烷基酚醚、无水偏硅酸钠、氢氧化钠。

4.根据权利要求2或3所述的制备水基清洗剂的方法，其特征在于，将所述水加热至70℃，加入所述脂肪醇聚氧乙烯醚后搅拌15min，加入所述脂肪酸甲酯乙氧基化物的磺酸盐后搅拌13min，依次加入所述聚氧化乙烯烷基酚醚、无水偏硅酸钠、氢氧化钠，搅拌12min后即得所述水基清洗剂。

5.权利要求1所述的水基清洗剂或权利要求2-4任一所述制备水基清洗剂的方法得到的水基清洗剂在清洗待镀金属中的应用。

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