CN112941527B - 一种环保型常温脱脂剂及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保型常温脱脂剂及制备方法，本发明环保型常温脱脂剂相对于常规碱性脱脂剂避免高温皂化所消耗的蒸汽等热量能源，其适用温度为10～40℃，从而大幅度降低清洗能耗，节约清洗成本；不含磷、硫、硅，所采用的表面活性剂可生物降解，属于环保型脱脂剂；可将油污以及铁粉等污垢在10℃～40℃温度条件下从冷轧钢板表面快速剥离、乳化，然后皂化，并实现污物在脱脂剂循环罐中的沉降分离，避免清洗下来的污物再次随清洗液循环流动附着在钢板表面，大幅度缩短清洗周期，并得到表面清洁度高的冷轧钢板，保障后期涂层在冷轧钢板表面具有优异的附着力。本发明环保型常温脱脂剂的制备方法，操作步骤简单，制备实施可行性高，实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及金属脱脂剂技术领域，具体涉及一种环保型常温脱脂剂及制备方法。
背景技术
冷轧硅钢板、汽车板等冷轧薄钢板(卷)在进行酸洗冷轧的轧制过程中，通常要使用多种油脂(如天然油脂、合成油脂等)、防锈剂、抗极压剂等组成的轧制油(乳化液)对轧制的钢板进行润滑、冷却及临时防锈，因此，这种轧制油(以油脂为主)在钢板轧制完成后会在表面残留，在对轧制好的钢板(卷)进行连续退火前，必须通过化学脱脂、电解脱脂等方法将残留油污以及轧制过程中残留在钢板上的铁粉去除，以防止残留油污及铁粉在退火时使钢板表面碳化而出现渗碳及形成碳质污斑，从而避免其影响钢板在后续工艺进行涂镀或其它表面加工处理时的性能和质量。由此，就需要使用脱脂剂将冷轧钢板(卷)表面的油脂、污斑、铁粉等去除干净。冷轧钢卷连续退火生产线的脱脂工序一般配有喷淋、刷洗(刷辊反向转动)段，有些高速(带钢速度>600m/min)退火线为了进一步提高表面质量，还增加了电解脱脂段。这些连续退火线脱脂段的主要工艺参数通常为：脱脂剂喷淋压力0.2～0.4MPa，清洗温度60℃～85℃。
现有的专利文献资料中，已有较多用于连续退火线生产的专用脱脂剂技术方案得到公开：专利号ZL93109825.4，公开了一种清洗冷轧硅钢板用清洗剂，包含氢氧化钠为20～30％、硅酸钠50～60％、三聚磷酸钠10～15％、烷基酚聚氧乙烯醚1～6％、脂肪醇聚氧乙烯醚1～6％，但其含有磷酸盐，并且表面活性剂也含有不环保的烷基酚聚氧乙烯醚类化合物(APEO)，脱脂剂的泡沫较多且清洗效果有限；专利号ZL200510022869.7，公开了一种用于冷轧钢片电解清洗的碱性洗涤剂组合物，典型地包含33～42％氢氧化钠，0.5～20％烷基聚氧乙烯醚表面活性剂，1～8％水溶性大分子羧酸及0.5～15％醛糖酸，余量为水，该碱性洗涤剂组合物具备较高的碱浓度及良好的流动性，且在低温(不高于50℃)下仍具有良好的清洗效果，此外，该专利文件中还对各种不同种类的聚氧乙烯烷基醚类表活活性剂进行了清洗效果对比测试；专利号ZL200810123991.7，公开了一种抗乳化型水基金属清洗剂，其特点为油污不会稳定地分散在清洗剂中形成乳液，而是组成较大的油粒而漂浮在清洗剂表面以便分离，其配方包含3～7％选自脂肪胺聚氧丙烯醚或烷基酚聚醚中的非离子表面活性剂，3～7％选自烷基二甲氨基乙酸甜菜碱、月桂酰胺丙基甜菜碱中的两性离子表面活性剂，1～5％选自柠檬酸钠、乙二胺四乙酸四钠、次氮基三乙酸钠中的螯合剂，1～5％选自四硼酸钠、亚硝酸钠、苯甲酸钠、长碳链羧酸胺中的防锈剂，5～10％选自磷酸三钠、偏硅酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠中的无机助洗剂，余量为水；专利号ZL201010201620.3，公开了一种涂层钢板生产用脱脂剂及其配置方法，包括添加剂为5％～10％的聚乙二醇，表面活性剂为10％～15％非离子表面活性剂，缓蚀剂为3％～6％的钼酸盐、硅酸盐和苯甲酸钠的一种或几种，余量为无机碱水溶液，其特征为具备足够的除油效果，且对镀锌层不易发生腐蚀；专利号ZL201210150010.4，公开了一种喷淋低泡清洗专用表面活性剂组合物及其制备方法，该专用表面活性剂组合物具备低泡沫、清洗力好、在碱性溶液不易析出、易漂洗、环保等优点，其重量份组成为：脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚30～70份，茶皂素1～30份，脂肪醇聚氧乙烯醚0.1～20份，司盘S-80 1～20份，纤维素0.01～1份，以及用于调整pH值在6～8的pH值调整溶液，所述pH值调整溶液为30％～50％的氢氧化钾溶液；专利号ZL201110336935.3，公开了一种冷轧薄板热镀锌前脱脂液，包含辛基酚聚氧乙烯(10)醚0.5-2.0％、十二烷基苯磺酸钠0.3-1.2％、碳酸钠3-5％、一乙醇胺1-2％、葡萄糖酸钠2-4％、氢氧化钠22-30％，其余为水，此专利无磷环保，液体脱脂剂长期储存稳定性好，无结晶及液体分层，使用方便简单；脱脂效率高，镀锌附着均匀，锌层附着力强；专利号ZL201510091971.6，公开了一种用于冷轧带钢连续退火生产线的低泡液体脱脂剂，采用脂肪醇经环氧改性后的新型低泡表面活性剂与磷酸酯表面活性剂复配溶解于高浓度氢氧化钠溶液，同时辅之以葡萄糖酸钠、EDTA、HEDP、丙烯酸盐、聚丙烯酰胺等化学品为助剂替代原脱脂剂内的聚氧乙烯醚表面活性剂解决了带钢清洗的泡沫产生的脱脂剂消耗，同时也抑制了前道工序带入的活性剂所产生的泡沫，该低泡液体脱脂剂清洗高效、低耗并且无需使用消泡剂，降低带钢的清洗成本；发明专利申请201510107576.2，公开了一种冷轧连退机组用脱脂剂，该脱脂剂包含12～36％氢氧化钠、0～6％氢氧化钾、1～5％碳酸钠、1～5％磷酸三钠、1～6％葡萄糖酸钠、0.5～2％乙二胺四乙酸、0.5～2％聚丙烯酸钠盐、0.5～2％壬基酚聚氧乙烯醚及0.5～2％阴离子磷酸酯表面活性剂，余量为脱盐水。
上述公开的专利文献资料中，脱脂剂主要依靠表面活性剂的润湿乳化作用以及无机碱的皂化作用，达到除去带钢表面油污的效果；通过加热脱脂剂溶液工作温度至60℃～85℃，可以起到提升皂化速度，加快去除油污的作用。
另外，常规的脱脂剂中通常采用磷酸酯、硅酸盐以及含硫物质作为脱脂组分，其中磷酸酯主要是作为阴离子表面活性剂，具有乳化、分散作用；硅酸盐溶解后可获得游离碱，通过渗透和膨胀作用使污物皂化去除。众所周知，含磷、硫物质对环境污染较重，其使用有严格的指标控制；而硅酸盐在清洗后极易附着在钢板表面，导致钢板表面的镀层发雾并影响基体与镀层的结合。
对于脱脂剂的发展趋势而言，其关键点在于：在保障清洗效果的前提下，降低用户(钢厂)使用成本，并且实现原料的环保化，同时满足清洗废水后期处理简单的要求。在这些关键点中，降低脱脂清洗工作温度，从而降低钢厂加热用蒸汽使用量(或用电量、天燃气用量)就成了降低钢厂成本的核心要求；不使用含APEO的表面活性剂、不使用含磷的无机盐或者表面活性剂，就成了脱脂剂原料环保化的要求。目前公开的连续退火线清洗机组用脱脂剂以及技术方案仍大都以全非离子表面活性剂或者阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂复配体系，清洗温度都以高温(60℃～85℃)为主。为降低连续退火线清洗温度，提高脱脂剂的环保性，以及去除冷轧钢板表面残留的轧制油、和铁粉(残油残铁总量≤10mg/m2)，本专利提供一种环保型常温脱脂剂及制备方法。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种环保型常温脱脂剂及制备方法，本发明环保型常温脱脂剂相对于常规碱性脱脂剂避免高温皂化所消耗的蒸汽等热量能源，其适用温度为10～40℃，从而大幅度降低清洗能耗，节约清洗成本；不含磷、硫、硅，所采用的表面活性剂可生物降解，属于环保型脱脂剂；可将油污以及铁粉等污垢在10℃～40℃温度条件下从冷轧钢板表面快速剥离、乳化，然后皂化，并实现污物在脱脂剂循环罐中的沉降分离，避免清洗下来的污物再次随清洗液循环流动附着在钢板表面，大幅度缩短清洗周期，并得到表面清洁度高的冷轧钢板，保障后期涂层在冷轧钢板表面具有优异的附着力。本发明环保型常温脱脂剂的制备方法，操作步骤简单，制备实施可行性高，实用性强。
为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种环保型常温脱脂剂，包含如下质量百分比组分：氢氧化钾10～12％、螯合剂1～3％、氟碳表面活性剂0.5～1％、两性表面活性剂1～2％、阳离子季铵盐表面活性剂0.2～0.8％、非离子表面活性剂1.2％～1.5％、余量为水。
优选的技术方案是，所述螯合剂为谷氨酸二乙酸四钠，所述氟碳表面活性剂的型号为Capstone FS-3100，所述两性表面活性剂的型号为AMA LF70表面活性剂，所述阳离子季铵盐表面活性剂的型号为Ethoquad C/12，所述非离子表面活性剂的型号为GenapolEP2454。
进一步优选的技术方案还有，所述水为纯水。
为了确保上述一种环保型常温脱脂剂的顺利制备和应用实施，现提出一种环保型常温脱脂剂的制备方法，包括如下步骤：
S1：按照上述的质量百分比，常温搅拌状态下，将氢氧化钾加入纯水中，搅拌均匀，得一次预混溶液；
S2：待一次预混溶液冷却至5～40℃时，按照上述的质量百分比，将谷氨酸二乙酸四钠加入步骤S1制备的一次预混溶液中，搅拌均匀，得二次预混溶液；
S3：按照上述的质量百分比，将Capstone FS-3100、AMA LF70和Ethoquad C/12依次加入步骤S2制备的二次预混溶液中，搅拌均匀，得三次预混溶液；
S4：待三次预混溶液冷却至5～35℃时，按照上述的质量百分比，搅拌状态下，将Genapol EP2454加入步骤S3制备的三次预混溶液中，搅拌均匀，得环保型常温脱脂剂。
进一步优选的技术方案还有，所述步骤S2中，物料加入后的搅拌时间为10～30min；所述步骤S3中，物料加入后的搅拌时间为10～60min；所述步骤S4中，物料加入后的搅拌时间为10～20min。
本发明的优点和有益效果在于：
1、本发明的一种环保型常温脱脂剂，相对于常规碱性脱脂剂避免了高温皂化所消耗的蒸汽等热量能源，其适用温度为10～40℃，从而大幅度降低清洗能耗，节约清洗成本；不含磷、硫、硅，所采用的表面活性剂可生物降解，属于环保型脱脂剂。
2、本发明的一种环保型常温脱脂剂，用于卷钢连续退火生产线清洗冷轧钢板等制品时，无需与其他组分混合，也无需添加消泡剂，清洗操作步骤简单。
3、本发明的一种环保型常温脱脂剂，可将油污以及铁粉等污垢在10℃～40℃温度条件下从冷轧钢板表面快速剥离、乳化，然后皂化，并实现污物在脱脂剂循环罐中的沉降分离，避免清洗下来的污物再次随清洗液循环流动附着在钢板表面，大幅度缩短清洗周期，并得到表面清洁度高的冷轧钢板，保障了后期涂层在冷轧钢板表面具有优异的附着力。
4、本发明的一种环保型常温脱脂剂，可进行生物降解，环保性好，在皂化去污、乳化、洁净清洗等性能上，通过多种活性组分协同增效明显。
5、本发明的一种环保型常温脱脂剂的制备方法，操作步骤简单，制备实施可行性高，实用性强。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种环保型常温脱脂剂，包含如下质量百分比组分：
实施例1中一种环保型常温脱脂剂的制备方法，包括如下步骤：
S1：按照上述的质量百分比，在装有温度计、搅拌器和滴液装置的搅拌釜中加入纯水，并使搅拌釜的夹套中通入冷却循环水，搅拌状态下，将氢氧化钾加入纯水中，搅拌均匀，得一次预混溶液；
S2：待一次预混溶液冷却至5～40℃时，按照上述的质量百分比，将谷氨酸二乙酸四钠加入步骤S1制备的一次预混溶液中，搅拌10～30min，使溶液均匀，得二次预混溶液；
S3：按照上述的质量百分比，将Capstone FS-3100、AMA LF70和Ethoquad C/12依次加入步骤S2制备的二次预混溶液中，搅拌10～60min，使溶液均匀，得三次预混溶液；
S4：待三次预混溶液冷却至5～35℃时，按照上述的质量百分比，搅拌状态下，将Genapol EP2454加入步骤S3制备的三次预混溶液中，搅拌10～20min，使溶液均匀，得环保型常温脱脂剂。
实施例2
一种环保型常温脱脂剂，包含如下质量百分比组分：
实施例2中一种环保型常温脱脂剂的制备方法与实施例1中一种环保型常温脱脂剂的制备方法相同。
实施例3
一种环保型常温脱脂剂，包含如下质量百分比组分：
实施例3中一种环保型常温脱脂剂的制备方法与实施例1中一种环保型常温脱脂剂的制备方法相同。
实施例4
一种环保型常温脱脂剂，包含如下质量百分比组分：
实施例4中一种环保型常温脱脂剂的制备方法与实施例1中一种环保型常温脱脂剂的制备方法相同。
以市售脱脂剂(液体高碱度脱脂剂，型号：HH TZY-030，马鞍山市鸿翮实业有限公司，60～85℃清洗)为对比例与本发明实施例1～4中所制备的环保型常温脱脂剂分别用于冷轧卷钢板的连续退火生产线的常温脱脂剂清洗工段，清洗后的冷轧卷钢板的表面清洁指数参见表1。
表1对比例和实施例1～4中冷轧卷钢板的清洁指数
表1所示的实验数据表明：与对比例中市售脱脂剂对冷轧卷钢板的清洗效果相比，实施例1～4所制得环保型常温脱脂剂清洗后的冷轧卷钢板，钢板表面质量优异、表面反射率≥96％，钢板表面的残油残铁总量≤8mg/m2，清洗后的冷轧卷钢板后续涂层附着力可达到1级，这说明冷轧卷钢板经本发明的环保型常温脱脂剂清洗后表面洁净度高，后工序涂层附着力也达到了市售高温脱脂剂清洗的同等水平；实施例1～4所制得环保型常温脱脂剂的清洗温度可低至10℃～40℃，不需要额外对脱脂剂清洗液进行加温，从而显著降低了冷轧卷钢板连续退火生产线的工作能耗；实施例1～4所制得常温脱脂剂使用时，无需与其他组分混合，也无需添加消泡剂，清洗操作步骤简单；实施例1～4所制得环保型常温脱脂剂不含磷、硫、硅，易于生物降解，环保性好。
其中，氢氧化钾、谷氨酸二乙酸四钠、Capstone FS-3100、AMA LF70、Ethoquad C/12和Genapol EP2454均为市售产品。
常规的碱性脱脂剂通常具有皂化作用、乳化作用和螯合作用，通过湿润、渗透、卷离、分散和增溶的方式将金属件表面油脂去除。本发明的一种环保型常温脱脂剂，氢氧化钾作为基础碱源，为配制脱脂剂提供高碱度环境，钾盐对油脂的皂化速度比钠盐更快，需要的皂化温度也低，所形成钾皂具有更好的水溶性；Capstone FS-3100具有优异的润湿性，使带钢表面被渗透，有助于使污物脱离；AMA LF70表面活性剂有助于脱脂剂的澄清以及增提高非离子表面活性剂在清洗工作液中的浊点，从而发挥非离子表面活性剂的良好乳化性能；Ethoquad C/12表面活性剂可以使油水界面状况清晰，并有效的降低脱出水含油量，使油液、铁粉被分层、沉降；Genapol EP2454表面活性剂在常温下具有良好的油脂乳化作用，还具有抑泡消泡作用，可减少清洗过程中钾皂产生的泡沫量。本发明的常温无磷快速脱脂剂可进行生物降解，环保性好，在皂化去污、乳化、洁净清洗等性能上，通过多种活性组分协同增效明显。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种环保型常温脱脂剂，其特征在于，包含如下质量百分比组分：氢氧化钾10～12％、螯合剂1～3％、氟碳表面活性剂0.5～1％、两性表面活性剂1～2％、阳离子季铵盐表面活性剂0.2～0.8％、非离子表面活性剂1.2％～1.5％、余量为水；
所述螯合剂为谷氨酸二乙酸四钠，所述氟碳表面活性剂的型号为Capstone FS-3100，所述两性表面活性剂的型号为AMALF70表面活性剂，所述阳离子季铵盐表面活性剂的型号为Ethoquad C/12，所述非离子表面活性剂的型号为Genapol EP2454。
2.如权利要求1所述的环保型常温脱脂剂，其特征在于，所述水为纯水。
3.一种如权利要求2所述的环保型常温脱脂剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：按照权利要求2所述的质量百分比，常温搅拌状态下，将氢氧化钾加入纯水中，搅拌均匀，得一次预混溶液；
S2：待一次预混溶液冷却至5～40℃时，按照权利要求2所述的质量百分比，将谷氨酸二乙酸四钠加入步骤S1制备的一次预混溶液中，搅拌均匀，得二次预混溶液；
S3：按照权利要求2所述的质量百分比，将Capstone FS-3100、AMA LF70和Ethoquad C/12依次加入步骤S2制备的二次预混溶液中，搅拌均匀，得三次预混溶液；
S4：待三次预混溶液冷却至5～35℃时，按照权利要求2所述的质量百分比，搅拌状态下，将Genapol EP2454加入步骤S3制备的三次预混溶液中，搅拌均匀，得环保型常温脱脂剂。
4.如权利要求3所述的环保型常温脱脂剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，物料加入后的搅拌时间为10～30min；所述步骤S3中，物料加入后的搅拌时间为10～60min；所述步骤S4中，物料加入后的搅拌时间为10～20min。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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