CN108795592A - 一种水基型工业清洗剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水基型工业清洗剂，它包含以下组份（按重量百分比计）：N‑酰基氨基酸阴离子表面活性剂0.1~40%；脂肪酸甲酯乙氧基化物0.1~20%；烷基糖苷0.1%~8%；羟丙基甲基纤维素0.1%~8%；助剂0.1~10%；水30~89%。该清洗剂具有配方简单、使用安全、环境友好等特点，对皮肤的刺激性小、毒性低，生物降解性好，具有良好的使用稳定性和储存稳定性，在减少污水排放、降低环保压力的同时，能够进一步提升传统的清洗工艺、改善清洗品质。

Description

一种水基型工业清洗剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种水基型工业清洗剂及其制备方法，属于工业清洗剂制备技术领域。

背景技术

工业清洗是物体表面受到物理、化学或生物的作用而形成的污染层或覆盖层称作污垢，去除这些污染物或覆盖层而使其恢复原表面状况的过程称为清洗。工业清洗与各种工业活动密切相关，其不提供最终的产品，而是许多工业生产过程中的一个局部工序、工艺或辅助活动。在传统工业中，清洗已经被人们看作是一个简单的过程或常识，往往不被人们重视，但清洗的好坏却决定最终产品的性能和质量，特别是在当今的高科技产业中，清洗技术的作用尤为突出。

在工业清洗上使用的用来除去污垢的化学或生物制剂统称为工业清洗剂。工业清洗剂主要分为非水系工业清洗剂和水系工业清洗剂。

非水系工业清洗剂，简单的说就是不溶于水，不能加水使用的工业清洗剂； 如碳氢清洗剂、白电油替代品、三氯乙烯替代品等都属于此类。传统常用的溶剂工业清洗剂有以下几类：烃类(石油类)：如煤油、柴油、汽油、环保碳氢清洗剂等；氯代烃类：如三氯乙烯，二氯甲烷以及四氯乙烯等；烷类：如正己烷、正庚烷等；氟代烃类：如氟利昂等；溴代烃类：如正溴丙烷(NPB)等；醇类：如乙醇、甲醇等；醚类：如***、石油醚等；酮类：如丙酮、丁酮等；

水系工业清洗剂，简单的说就是可溶于水，可加水稀释使用的工业清洗剂。水系工业清洗剂主要是以表面活性剂为主增加其它各种化学药剂等复配而成的；水系工业清洗剂现已广泛用于工业清洗中塑胶、光学玻璃镜片、金属制品（铜、铁、铝、钢、锌、合金）等各种材料清洗表面各种油污、污渍、油脂等。

近年来，一些新型的清洗技术和设备逐步得到开发和应用，如真空清洗、等离子清洗、紫外／臭氧清洗、激光清洗、干冰清洗等崭露头角，展示了良好的效果和应用前景。同时，伴随着工业总体水平的提高、免清洗技术也开始得到推广，特别是在电子工业和精密机械加工领域，洁净包装技术可以使元件、硅片做到“开盒即用”；固体助焊剂的发展使得电路板免清洗技术日趋普及；一些精密金属加工采用无残留冲压或拉伸油，结合下一道的黑化工序，直接将加工油加热挥发，实现免清洗，在彩色显象管荫罩生产过程中已经得到应用。

随着人们环保意识和节能减排要求的不断提高，对清洗产品的要求也逐渐提高，绿色多功能高效清洗剂开始受到关注。清洗剂的“绿色”是指根据绿色化学的基本原则，选用无毒、无害的原料，合成清洗剂的去污力强并且使用后可以生物降解；清洗剂的“多功能”是指其对不同类型的污垢都能实现良好的清洗效果。国内从 20 世纪 60年代开始研制水基清洗剂，目前品种已达 200 多种，但这些清洗剂大多只能针对某一特定污垢或清洗对象。例如，由亚硝酸钠、拉开粉、三聚磷酸钠、太古油、异丙醇、三乙醇胺、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、溶纤剂、甲醛和水组成的金属清洗剂，在去除金属表面油污的同时起到防锈作用，但其配方复杂、清洗对象单一，并且配方中含有易导致水体富营养化的磷助剂和致敏、致毒性的甲醛；辛基酚聚氧乙烯醚、硼砂、三聚磷酸钠、磷酸钠、碳酸钠、乙二胺四醋酸钠、三乙醇胺、羧甲基纤维素、苯并三氮唑、尿素和去离子水组成的金属清洗剂，对钢、铜和铝等金属材料上油污的去污力达 90%以上，但该清洗剂的配方过于复杂，其中含有的三聚磷酸钠、磷酸钠等还会造成环境的污染。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种配方简单、使用安全高效、绿色环保的多功能水基型工业清洗剂，替代三氯乙烯、二氯甲烷、白电油等传统清洗剂，在能够减少污水排放、环保压力的同时，能够进一步升级传统的清洗工艺、改善清洗品质。

本发明的目的是将N-酰基氨基酸阴离子表面活性剂的温和性、高生物降解性和脂肪酸甲酯乙氧基化物表面活性剂的高效率结合起来，提供一种表面活性优异、生物降解性好、刺激性低、临界胶束浓度小的N-酰基氨基酸阴离子表面活性剂；本发明的目的还在于提供该表面活性剂的制备方法。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种技术方案：

一种水基型工业清洗剂，包括以下质量百分比组分：

N-酰基氨基酸阴离子表面活性剂0.1~40%；

脂肪酸甲酯乙氧基化物表面活性剂0.1~20%；

烷基糖苷0.1%~8%；

羟丙基甲基纤维素 0.1%~8%；

助剂0.1~10%；

水30~89%。

本发明的技术方案，

优选的方案，包括以下质量百分比组分：N-酰基氨基酸阴离子表面活性剂5~20%；脂肪酸甲酯乙氧基化物表面活性剂5~15%；羟丙基甲基纤维素 1%~5%；烷基糖苷2%~5%；助剂2~8%；水40~70%。

较优选的方案，所述N-酰基氨基酸阴离子表面活性剂与所述脂肪酸甲酯乙氧基化物表面活性剂的质量比为（0.1~10）:1，更优选为（0.5~2）:1。

更优选的方案，N-酰基氨基酸阴离子表面活性剂包括月桂酰基谷氨酸盐、月桂酰基甘氨酸盐、月桂酰基肌氨酸盐、月桂酰基丙氨酸盐、月桂酰基赖氨酸盐、肉豆蔻酰基谷氨酸盐、肉豆蔻酰基甘氨酸盐、肉豆蔻酰基肌氨酸盐、肉豆蔻酰基丙氨酸盐、肉豆蔻酰基赖氨酸盐、椰油酰基谷氨酸盐、椰油酰基甘氨酸盐、椰油酰基肌氨酸盐、椰油酰基丙氨酸盐、椰油酰基赖氨酸盐、棕榈酰基谷氨酸盐、棕榈酰基甘氨酸盐、棕榈酰基肌氨酸盐、棕榈酰基丙氨酸盐、棕榈酰基赖氨酸盐、硬脂酰基谷氨酸盐、硬脂酰基甘氨酸盐、硬脂酰基肌氨酸盐、硬脂酰基丙氨酸盐、硬脂酰基赖氨酸盐中至少一种。更优选的方案，N-酰基氨基酸阴离子表面活性剂主要为N-酰基氨基酸的钠盐、钾盐等。

更优选的方案，脂肪酸甲酯乙氧基化物表面活性剂包括月桂酰胺基丙基脂肪酸甲酯乙氧基化物、椰油酰胺丙基脂肪酸甲酯乙氧基化物、月桂酰胺丙基羟磺基脂肪酸甲酯乙氧基化物、椰油酰胺丙基羟磺基脂肪酸甲酯乙氧基化物中至少一种。

较优选的方案，产品pH为5~8。

N-酰基氨基酸盐的优点是将氨基酸表面活性剂的温和性、高生物降解性和非离子表面活性剂的高效率结合起来，并且使用较少量即可达到较好的界面性能。可用于化妆品、洗涤剂等日用化学品以及工业清洗剂配方中。其使用方法与其它日化产品原料以及工业原料相类似。它还是典型的螯合型表面活性剂类缓蚀剂，其分子结构中的酰胺键和羧基可在金属表面形成五元环结构的螯合型吸附，具有抗氧化性，可用作缓蚀剂和油溶性防锈剂，例如将 N-酰基肌氨酸盐加入镀金溶液中，可增加金属表面光洁度，减少破损。

脂肪酸甲酯乙氧基化物是一类新型的非离子表面活性剂，其物化参数如表面张力、临界胶束浓度、润湿力、浊点等与醇醚相当，但有一些性能优于醇醚，如水溶速度非常快，易于配成液体产品；属低泡产品，消泡速度快，易于漂洗，尤其适合工业清洗；对油脂增溶能力强，特别适合于硬表面清洗；对皮肤的刺激性小、毒性低，其刺激性与烷基糖苷或氨基酸类表面活性剂相等或略低；生物降解性好，对环境无污染。

水基型工业清洗剂具有使用方便和环境友好等特点，是一种无色均匀透明的液体，PH值接近中性，具有良好的使用稳定性和储存稳定性，洗后无残留。此外，该产品不含酚和氯，对人体无毒害，挥发后对大气臭氧层也不会产生破坏作用。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种包括以下质量百分比组分：N-酰基氨基酸阴离子表面活性剂0.1~40%；脂肪酸甲酯乙氧基化物表面活性剂0.1~20%；烷基糖苷0.1%~8%；羟丙基甲基纤维素 0.1%~8%；助剂0.1~10%；水30~89%。

本发明的技术方案，清洗剂产品的主要组分为N-酰基氨基酸阴离子表面活性剂和脂肪酸甲酯乙氧基化物非离子表面活性剂，大量实验表明两者配合使用会使胶束聚集行为发生改变，能够使胶束体系粘度增加、能明显增强体系的粘弹性、触变性，提高网络结构的稳定性。对不同配比体系均具有良好的剪切变稀性，其泡沫更加丰富柔滑、绵密细腻有弹性，且起泡速度快，赋予产品良好的使用感，避免了碱性表面活性剂对皮肤的刺激作用。同时，在配方中还引入了烷基糖苷，烷基糖苷不但发挥其非离子性表面活性剂功能，另外还起到增稠作用。一方面，稠度适中，且具有非常好的稳定性，另一方面，过程中能使反应产生的组分迅速分散，第三方面，烷基糖苷利用其特殊的分子结构，使分子间得以很好的缔合，具有良好的增稠作用及提高体系的耐剪切能力，使制备得到的产品具有非常好的稳定性。其次，配方中的羟丙基甲基纤维素使生产过程变得更加轻松、简便，其具有消泡抑泡的功能，能降低产品在低温以及冷冻/升温的过程中产生冰晶，解冻后依然能维持稳定的产品粘度，羟丙基甲基纤维素具有理想的酸性配料兼容性，在清洗剂配方中，可与酰基氨基酸盐、烷基糖苷等在内的多种组分兼容，改善和丰富其产品表现。

优选的方案，清洗剂包括以下质量百分比组分：N-酰基氨基酸阴离子表面活性剂5~20%；脂肪酸甲酯乙氧基化物表面活性剂5~15%；羟丙基甲基纤维素 1%~5%；烷基糖苷2%~5%；助剂2~8%；水40~70%。

较优选的方案，所述N-酰基氨基酸阴离子表面活性剂与所述脂肪酸甲酯乙氧基化物表面活性剂的质量比为（0.1~10）:1，更有选为（0.5~2）:1。

更优选的方案，N-酰基氨基酸阴离子表面活性剂包括月桂酰基谷氨酸盐、月桂酰基甘氨酸盐、月桂酰基肌氨酸盐、月桂酰基丙氨酸盐、月桂酰基赖氨酸盐、肉豆蔻酰基谷氨酸盐、肉豆蔻酰基甘氨酸盐、肉豆蔻酰基肌氨酸盐、肉豆蔻酰基丙氨酸盐、肉豆蔻酰基赖氨酸盐、椰油酰基谷氨酸盐、椰油酰基甘氨酸盐、椰油酰基肌氨酸盐、椰油酰基丙氨酸盐、椰油酰基赖氨酸盐、棕榈酰基谷氨酸盐、棕榈酰基甘氨酸盐、棕榈酰基肌氨酸盐、棕榈酰基丙氨酸盐、棕榈酰基赖氨酸盐、硬脂酰基谷氨酸盐、硬脂酰基甘氨酸盐、硬脂酰基肌氨酸盐、硬脂酰基丙氨酸盐、硬脂酰基赖氨酸盐中至少一种。更优选的方案，N-酰基氨基酸阴离子表面活性剂主要为N-酰基氨基酸的钠盐、钾盐或三乙醇胺盐等。

更优选的方案，脂肪酸甲酯乙氧基化物表面活性剂包括月桂酰胺基丙基脂肪酸甲酯乙氧基化物、椰油酰胺丙基脂肪酸甲酯乙氧基化物、月桂酰胺丙基羟磺基脂肪酸甲酯乙氧基化物、椰油酰胺丙基羟磺基脂肪酸甲酯乙氧基化物中至少一种。

较优选的方案，清洗剂pH为5~8。

本发明还提供了所述的含N-酰基氨基酸阴离子表面活性剂的水基型清洗剂的制备方法，该方法是在水中加入N-酰基氨基酸表面活性剂，升温至70~90℃后，加入脂肪酸甲酯乙氧基化物表面活性剂、烷基糖苷和羟丙基甲基纤维素，恒温搅拌20~40分钟，降温至40~50℃，加入助剂，搅拌均匀，降至室温，即得。

本发明技术方案中的产品配方中的各组分均为常规市售产品。

相对现有技术，本发明的技术方案带来的有益技术效果：

1）本发明的清洗剂具有高低温稳定性，克服了传统的工业清洗剂因为在低温时出现凝胶状现象，而高温易出现变色现象，无法使用的缺陷。

2）本发明的清洗剂各种表面活性剂之间协同增效作用明显，清洁能力明显提升。

3）本发明的清洗剂使用过程中低泡稳定，泡沫特性被抑制。

4）本发明的清洗剂pH偏中性，且采用的表面活性剂及其它组分均温和，低刺激，安全性高，并降低刺激性。

5）本发明的清洗剂属于自增稠体系，无需另外添加增稠剂，产品成本低。

6）本发明的清洗剂制备方法简单、原料来源广、成本低，满足工业生产要求。

具体实施方式

下面是本发明的清洗剂的非限定性实例。这些实施例的给出仅仅是为了说明的目的，并不能理解为对本发明的限定，因为在不脱离本发明的精神和范围的基础上，可以对本发明进行许多改变。在这些实施例中，除非特别说明，所有的浓度都是重量百分比。

一种含有酰基氨基酸类表面活性剂的水基型清洗剂，其制备方法如下：

在水中加入N-酰基氨基酸表面活性剂，升温至70~90℃后，加入脂肪酸甲酯乙氧基化物表面活性剂、烷基糖苷和羟丙基甲基纤维素，恒温搅拌20~40分钟，降温至40~50℃，加入助剂，搅拌均匀，降至室温，即得。

实施例1

清洗剂包括以下质量百分比组分：N-月桂酰基谷氨酸钠表面活性剂10%；月桂酰胺基丙基脂肪酸甲酯乙氧基化物表面活性剂10%；羟丙基甲基纤维素 5%；烷基糖苷5%；助剂2%；水68%。

该配方产品常温常压下呈液态，pH 5.0~5.5，流动性好，粘度较小，毒性低、挥发性弱，清洗过后在物质表面残留较少，去污力达 92%。

实施例2

清洗剂包括以下质量百分比组分：N-月桂酰基谷氨酸钠表面活性剂15%；月桂酰胺基丙基脂肪酸甲酯乙氧基化物表面活性剂10%；羟丙基甲基纤维素 5%；烷基糖苷5%；助剂2%；水63%。

该配方产品常温常压下呈液态，pH 5.0~5.5，流动性好，粘度较实施例1略高，毒性低、挥发性弱，清洗过后在物质表面残留较少，去污力达 94%。

实施例3

清洗剂包括以下质量百分比组分：N-椰油酰甘氨酸钾表面活性剂10%；椰油酰胺基丙基脂肪酸甲酯乙氧基化物表面活性剂10%；羟丙基甲基纤维素 5%；烷基糖苷5%；助剂2%；水68%。

该配方产品常温常压下呈液态，pH 7.0~8.0，流动性好，低温（0℃~5℃）条件下产品不析出，粘度较小，毒性低、挥发性弱，清洗过后在物质表面残留较少，去污力达 95%。

实施例4

清洗剂包括以下质量百分比组分：N-月桂酰甘氨酸钾表面活性剂5%；N-肉豆寇酰谷氨酸钠5%；椰油酰胺基丙基脂肪酸甲酯乙氧基化物表面活性剂10%；羟丙基甲基纤维素 5%；烷基糖苷5%；助剂2%；水68%。

该配方产品常温常压下呈液态，pH 6.0~7.0，流动性好，低温（0℃~5℃）条件下产品不析出，粘度较小，产品自增稠，毒性低、挥发性弱，清洗过后在物质表面残留较少，去污力达 95%。

实施例5

清洗剂包括以下质量百分比组分：N-月桂酰肌氨酸钠表面活性剂20%；椰油酰胺基丙基脂肪酸甲酯乙氧基化物表面活性剂10%；羟丙基甲基纤维素 5%；烷基糖苷5%；助剂2%；水68%。

该配方产品常温常压下呈液态，pH 7.0~8.0，流动性好，低温（0℃~5℃）条件下产品不析出，粘度较小，毒性低、挥发性弱，清洗过后在物质表面残留较少，具缓蚀性能，去污力达 96%。

对比例1

辛基酚聚氧乙烯醚、硼砂、三聚磷酸钠、磷酸钠、碳酸钠、乙二胺四醋酸钠、三乙醇胺、羧甲基纤维素、苯并三氮唑、尿素和去离子水组成的金属清洗剂，对钢、铜和铝等金属材料上油污的去污力达 90%，该清洗剂的配方过于复杂，其中含有的三聚磷酸钠、磷酸钠等还会造成环境的污染。

对比例2

由亚硝酸钠、拉开粉、三聚磷酸钠、太古油、异丙醇、三乙醇胺、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、溶纤剂、甲醛和水组成的金属清洗剂，在去除金属表面油污的同时起到防锈作用，其配方复杂、清洗对象单一，并且配方中含有易导致水体富营养化的磷助剂和致敏、致毒性的甲醛，去污力90%。

下表为上述实施例与对比例的性能比较表：

方案	刺激性	毒性	安全环保性能	去污力（%）
					实施例1	pH5.0~5.5，温和无刺激	无毒	生物降解率100%，安全环保	92
实施例2	pH5.0~5.5，温和无刺激	无毒	生物降解率100%，安全环保	94
					实施例3	pH7.0~8.0，温和无刺激	无毒	生物降解率100%，安全环保	95
实施例4	pH6.0~7.0，温和无刺激	无毒	生物降解率100%，安全环保	95
					实施例5	pH7.0~8.0，温和无刺激	无毒	生物降解率100%，安全环保	96
对比例1	有刺激性	有毒	含磷，易造成水体富营养化，污染环境	90
					对比例2	有刺激性	有毒	含磷和甲醛，污染环境	90

从表中，我们可以看出，本发明清洗剂清洁能力明显提升，pH偏中性，且采用的表面活性剂及其它组分均温和，低刺激，安全性高。

Claims (8)

1.一种水基型工业清洗剂，其特征在于，它包含以下质量组份：

N-酰基氨基酸阴离子表面活性剂0.1~40%；

脂肪酸甲酯乙氧基化物表面活性剂0.1~20%；

烷基糖苷0.1%~8%；

羟丙基甲基纤维素 0.1%~8%；

助剂0.1~10%；

水30~89%。

2.根据权利要求1所述的一种水基型工业清洗剂，其特征在于，由以下质量份组成：

N-酰基氨基酸阴离子表面活性剂5~20%；

脂肪酸甲酯乙氧基化物表面活性剂5~15%；

烷基糖苷2%~5%；

羟丙基甲基纤维素 1%~5%；

助剂2~8%；

水40~70%。

3.根据权利要求1所述的一种水基型工业清洗剂，其特征在于，N-酰基氨基酸阴离子表面活性剂与所述脂肪酸甲酯乙氧基化物表面活性剂的质量比为（0.1~10）:1，更优选为（0.5~2）:1。

4.根据权利要求1所述的一种水基型工业清洗剂，其特征在于，所用的N-酰基氨基酸阴离子表面活性剂包括月桂酰谷氨酸盐、月桂酰甘氨酸盐、月桂酰肌氨酸盐、月桂酰丙氨酸盐、月桂酰赖氨酸盐、肉豆蔻酰谷氨酸盐、肉豆蔻酰甘氨酸盐、肉豆蔻酰肌氨酸盐、肉豆蔻酰丙氨酸盐、肉豆蔻酰赖氨酸盐、椰油酰谷氨酸盐、椰油酰甘氨酸盐、椰油酰肌氨酸盐、椰油酰丙氨酸盐、椰油酰赖氨酸盐、棕榈酰谷氨酸盐、棕榈酰甘氨酸盐、棕榈酰肌氨酸盐、棕榈酰丙氨酸盐、棕榈酰赖氨酸盐、硬脂酰谷氨酸盐、硬脂酰甘氨酸盐、硬脂酰肌氨酸盐、硬脂酰丙氨酸盐、硬脂酰赖氨酸盐中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种水基型工业清洗剂，其特征在于，所用的N-酰基氨基酸阴离子表面活性剂为N-酰基氨基酸的钠盐或N-酰基氨基酸的钾盐。

6.根据权利要求1所述的一种水基型工业清洗剂，其特征在于，所用的脂肪酸甲酯乙氧基化物表面活性剂包括月桂酰胺基丙基脂肪酸甲酯乙氧基化物、椰油酰胺丙基脂肪酸甲酯乙氧基化物、月桂酰胺丙基羟磺基脂肪酸甲酯乙氧基化物、椰油酰胺丙基羟磺基脂肪酸甲酯乙氧基化物中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种水基型工业清洗剂，其特征在于，其pH值保持在5~8。

8.上述水基型清洗剂的制备方法，其特征在于，先在水中加入N-酰基氨基酸阴离子表面活性剂，升温至70~90℃后，加入脂肪酸甲酯乙氧基化物表面活性剂、烷基糖苷和羟丙基甲基纤维素，恒温搅拌20~40分钟，降温至40~50℃，加入助剂，搅拌均匀，降至室温即可。