金屬清洗劑研制?方法 開發(fā)研制金屬清洗劑，無(wú)論是在研究部門的實(shí)驗(yàn)室還是在企業(yè)的實(shí)驗(yàn)室，一般按照以下步驟進(jìn)行工作。 [caption id="attachment_1110" align="alignnone" width="1036"] 鎂鋁合金專用切削液...

金屬清洗劑研制?方法

開發(fā)研制金屬清洗劑，無(wú)論是在研究部門的實(shí)驗(yàn)室還是在企業(yè)的實(shí)驗(yàn)室，一般按照以下步驟進(jìn)行工作。

1、確定清洗對(duì)象，要求，劑型。

2、查找有關(guān)資料，專利，必要時(shí)做市場(chǎng)調(diào)查。

3、了解清洗工藝，建立實(shí)驗(yàn)室性能評(píng)價(jià)方法。

4、基本組成的確定，必要時(shí)對(duì)樣品進(jìn)行剖析作為參考。

5、配方的篩選試驗(yàn)，建立基礎(chǔ)配方。

6、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)，對(duì)基礎(chǔ)配方進(jìn)行驗(yàn)證，尋找問(wèn)題和不足。

7、配方改進(jìn)，定型，注意性能/價(jià)格比。

8、性能指標(biāo)測(cè)定，使用條件試驗(yàn)，確定使用中注意的問(wèn)題。

9、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用放大試驗(yàn)。

10、起草企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

11、推廣應(yīng)用，產(chǎn)品試銷，做好技術(shù)服務(wù)。

12、新產(chǎn)品鑒定，可達(dá)銷售。

一、水劑型金屬清洗劑

在金屬加工過(guò)程中，需要對(duì)金屬進(jìn)行清洗，清洗對(duì)象有兩類，一是除銹，二是除油。清洗金屬表面油污的清洗劑可分為三大類：第一類是溶劑型清洗劑，主要成分為汽油，煤油或鹵代烴等有機(jī)溶劑；第二類是水基清洗劑，主要成分為表面活性劑，助劑等；第三類為復(fù)合型清洗劑，主要成分為表面活性劑，有機(jī)溶劑，助劑等復(fù)配而成。目前的金屬清洗劑一般是指水基金屬清洗劑。

（一）金屬清洗劑要滿足的要求

1、有良好的潤(rùn)濕，增溶，和乳化等表面活性，有較強(qiáng)的去油能力，清洗后的工件表面沒有可見油膜或油斑。

2、對(duì)金屬材料無(wú)腐蝕，清洗后工件表面仍然保持金屬原有的金屬光澤。

3、對(duì)金屬材料有一定程度的防銹能力，金屬或工件經(jīng)過(guò)清洗后，在加工過(guò)程的供需之間轉(zhuǎn)遞時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)銹斑。無(wú)須任何防銹處理。

4、有較好的工藝性能，如操作簡(jiǎn)便，使用溫度較低，易水洗干凈，不污染環(huán)境或三廢處理方便。

（二）金屬清洗劑配方中組分的考慮

1、表面活性劑

因清洗對(duì)象主要是污垢，選用的表面活性劑要含有與油污分子結(jié)構(gòu)相似的憎水基團(tuán)，油污的主要成分一般為礦物油和動(dòng)植物油，所以用于金屬清洗劑的表面活性劑一般為脂肪族衍生物或帶有脂肪烴的芳香族衍生物，其HLB值一般就選在8-16之間。配制金屬清洗劑的原料很多，一般就選用對(duì)油污有較強(qiáng)潤(rùn)濕，增溶，和乳化能力的表面活性劑。從資源和成本等因素綜合考慮，如選用油酸三乙醇胺，烷基磷酸酯，酚醚或醇醚磷酸酯，脂肪醇聚氧乙烯醚等。當(dāng)然同大多數(shù)洗滌劑一樣，配方中使用單一的表面活性劑其效果不及多種表面活性劑復(fù)配在一起好。故金屬洗滌劑中都含有兩種以上的表面活性劑

2、堿和堿性鹽

堿和堿性鹽也是一種清洗劑，廣泛用于金屬的清洗，也作為助劑配入表面活性劑中使用。它們對(duì)洗除動(dòng)植物油脂，脂肪酸類污垢和親水性污垢效果明顯，甚至可和油脂，脂肪酸類污垢反應(yīng)生成具有表面活性的肥皂。單獨(dú)使用堿時(shí)去除去垢的能力是有限的，加入表面活性劑以后，就能提高清洗能力。堿和堿性鹽對(duì)某些金屬有腐蝕作用，因而洗滌要求質(zhì)量較高的金屬件時(shí)，就不能選用堿性清洗劑。常用的堿和堿性鹽有：苛性鈉，碳酸鈉，碳酸氫鈉，正硅酸鈉，偏硅酸鈉，正磷酸鈉，焦磷酸鈉，三聚磷酸鈉，六偏磷酸鈉等。

3、防銹緩蝕劑

金屬清洗劑中應(yīng)含有一定量的防銹緩蝕劑，以達(dá)到清洗時(shí)對(duì)金屬表面無(wú)腐蝕，無(wú)損傷，清洗后使金屬表面潔凈光亮并有一定的緩蝕防銹的要求。水基金屬清洗劑中添加的主要是控制腐蝕速度的緩蝕劑，有無(wú)機(jī)和有機(jī)兩種。防銹劑則是為了防止由于大氣腐蝕而引起生銹所使用的油性添加劑，用于水基金屬清洗劑時(shí)，可通過(guò)表面活性劑將其分散在水溶液中。使用的無(wú)機(jī)緩蝕劑有：亞硝酸鈉，亞硝酸鈉+無(wú)水碳酸鈉，磷酸三鈉，磷酸氫二鈉，三聚磷酸鈉，硅酸鈉，重鉻酸鉀，碳酸銨等。有機(jī)緩蝕劑有：苯甲酸鈉，苯甲酸銨，三乙醇胺，乙醇胺，苯乙醇胺，烏洛托品，尿素，苯并三氮唑等。緩蝕劑也是復(fù)配使用效果好，如亞硝酸鈉+三乙醇胺，硅酸鈉+三聚磷酸鈉，都有良好的防銹效果。對(duì)不同的清洗對(duì)象，最好經(jīng)過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定。

4、消泡劑

金屬清洗劑使用時(shí)，一般要求在低泡或無(wú)泡狀態(tài)下進(jìn)行清洗的。泡沫太多，將使機(jī)械化清洗或連續(xù)化清洗無(wú)法進(jìn)行，尤其是高壓噴霧清洗要求使用無(wú)泡貨低泡清洗劑。故金屬清洗劑需要加入一定量的消泡劑。常用而又具有代表性的消泡劑有：聚醚2010，聚醚L61，磷酸三丁酯，有機(jī)硅，油酸，油酸鈉等。有些消泡劑對(duì)金屬清洗劑的去油污能力有協(xié)同作用，有些則有負(fù)作用，所以篩選消泡劑品種時(shí)，應(yīng)與確定選用的其他組分合并后進(jìn)行去油污試驗(yàn)，然后確定配方。

（三）建立清洗效果的測(cè)定方法

研制金屬清洗劑的重要工作，就是根據(jù)自己的條件先要建立對(duì)清洗劑的組分以及一些配方性能的評(píng)價(jià)方法?？蓞⒖夹袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)ZBY43003-1986《通用水基金屬凈洗劑試驗(yàn)方法》。

1、金屬試片的制備

試片有鋼，鑄鐵，黃銅，鋁，不銹鋼等多種，規(guī)格和尺寸都有規(guī)定。以45號(hào)鋼片為例，尺寸為50mm*50mm*(3-5)mm。將240號(hào)砂布鋪在平板上，將試片打磨光亮，打磨方向平行于試片的長(zhǎng)邊。打磨后的試片先用脫脂棉擦凈，吊掛在S形鉤上，浸入無(wú)水乙醇中，再用鑷子夾脫脂棉擦洗。然后把試片移至丙酮中漂洗，用熱風(fēng)吹干，存放于干燥器內(nèi)備用。

2、試液的配制? 對(duì)于腐蝕性，防銹性，漂洗性和PH值試驗(yàn)所用的試液用蒸餾水或去離子水按3%配制。對(duì)于凈洗力，泡沫等試驗(yàn)所用的試液用250mg/kg硬水，也按3%配制。

3、凈洗力的測(cè)定? 凈洗力的測(cè)定用擺洗機(jī)進(jìn)行，規(guī)定擺洗機(jī)的擺動(dòng)頻率為（40+-2）次/分鐘。擺動(dòng)距離為（50+-2）mm。

人造油污的配制

人造油污的配方：石油磺酸鋇8%，羊毛脂鎂皂3.5%，羊毛脂：2%，工業(yè)凡士林：30%，20號(hào)機(jī)油：34.5%，30號(hào)機(jī)油：12%，鈣基脂：2%，三氧化二鋁：8%；

制備方法：按配方規(guī)定，將工業(yè)凡士林，20號(hào)機(jī)油，30號(hào)機(jī)油，混合物加熱到20度左右溶解均勻，倒入羊毛脂鎂皂，石油磺酸鋇，鈣基脂，和羊毛脂。攪拌溶解?？刂茰囟炔荒艹^(guò)130度，待全部溶解后，停止加熱，加入氧化鋁粉末攪拌均勻冷卻至室溫既可。

人造油污的涂覆

將準(zhǔn)備好的鋼試片，用掛鉤掛好，置于40度左右的烘箱干燥30分鐘后，準(zhǔn)確到0.2mg 。將稱量后的試片平放在干凈的濾紙上，用小刮刀攝入人造油污，均勻地涂覆在試片一面上的規(guī)定部位，并將試片兩側(cè)和底邊多余的油污用濾紙擦去。油污涂覆控制在0.08-0.19g之間。然后將涂好的試片用掛鉤掛好，放入40度烘箱干燥30分鐘后取出，用濾紙擦去底邊的油污，冷卻稱量。

試驗(yàn)程序

在500ml燒杯中，倒入400ml凈洗劑溶液，然后將燒杯放置于擺洗機(jī)的水浴孔中，使凈洗劑溶液溫度保持在60度上下。將涂好的試片夾持在擺洗機(jī)的擺架上，使試片表面垂直于擺動(dòng)方向。在凈洗劑溶液中浸泡3分鐘，然后開動(dòng)擺洗機(jī)擺洗3分鐘。擺洗結(jié)束后，連同掛鉤取出試片，再在60度左右400ml的蒸餾水中擺洗30秒，取下試片，放入40度左右的恒溫箱內(nèi)干燥2小時(shí)。冷卻至室溫，稱量，計(jì)算凈洗力。

凈洗力計(jì)算

凈洗力%=試片涂覆油污后的質(zhì)量減去清洗后的質(zhì)量/試片涂覆油污后的質(zhì)量減去試片質(zhì)量

結(jié)果評(píng)定

用三個(gè)試片所做的平行試驗(yàn)中，應(yīng)至少有兩片的數(shù)值相差不超過(guò)3%，否則應(yīng)重新試驗(yàn)。取平均值作為測(cè)定結(jié)果。按標(biāo)準(zhǔn)要求，產(chǎn)品的凈洗力要大于或等于90%。

腐蝕性試驗(yàn)

是將金屬試片浸入一定溫度的凈洗液中，經(jīng)規(guī)定時(shí)間后，以金屬試片的外觀和質(zhì)量的變化來(lái)評(píng)定凈洗劑對(duì)金屬的腐蝕性。

試驗(yàn)程序

將盛有400ml試液的搪瓷藥物缸放入恒溫水浴鍋里，使試液恒溫在80度。將試片（連掛鉤）置于40度烘箱中干燥30分鐘，冷卻，稱量。然后吊掛于橫放在藥物缸口的橫梁上。并讓試片全浸在試液中（不露底，不露面）。在每個(gè)缸中只放兩片相同材質(zhì)的試片，經(jīng)過(guò)2小時(shí)后。取出試片，用新煮沸過(guò)的冷蒸餾水漂洗（擺洗10次），用丙酮脫水和熱風(fēng)吹干，檢查外觀。再將試片（連掛鉤）置于40度左右烘箱中干燥30分鐘冷卻稱重。計(jì)算質(zhì)量變化作為腐蝕量，以mg表示。腐蝕量=清洗前—清洗后

結(jié)果評(píng)定

0級(jí)：表面無(wú)銹，無(wú)明顯變化

1級(jí)：表面無(wú)銹，輕微變色或失光

2級(jí)：表面輕銹，或不均勻變色

3級(jí)：表面大面積銹蝕

按標(biāo)準(zhǔn)的要求，對(duì)45號(hào)鋼，外觀應(yīng)為0級(jí)；腐蝕量應(yīng)小于或等于2mg

防銹性試驗(yàn)

將盛有400ml試液的藥物缸放入80度左右恒溫水浴鍋里，將準(zhǔn)備好的試片放入試液中浸30秒取出。用濾紙吸去試片下端及孔眼的液體，垂直懸掛于試片架上，將試片連同架子放在40度烘箱中，干燥15分鐘后，將試片架移入已預(yù)先放在烘箱中恒溫至35度左右，相對(duì)濕度90%的濕熱器里，放置24小時(shí)，溫度保持35度，時(shí)間到后，取出試片檢查外觀。

評(píng)級(jí)方法和腐蝕性評(píng)定相同。按標(biāo)準(zhǔn)的要求，對(duì)45號(hào)鋼，外觀為0級(jí)。

其他性能試驗(yàn)

泡沫性能試驗(yàn)。泡沫的測(cè)定和洗衣粉一樣，用羅氏泡沫儀測(cè)定。按標(biāo)準(zhǔn)的要求，對(duì)金屬清洗劑要求低泡，即在50度左右，即時(shí)泡沫小于等于80mm；5分鐘泡沫小于等于20mm。

高低溫穩(wěn)定試驗(yàn)。產(chǎn)品應(yīng)達(dá)到高低溫穩(wěn)定的要求。

高溫試驗(yàn)：將凈洗劑倒入量筒至50ml刻度，加塞后放入60度恒溫水浴中，水面應(yīng)高于刻度20mm，6小時(shí)后取出。待恢復(fù)至室溫后，觀察外觀變化，應(yīng)均勻，不分層。

低溫試驗(yàn)：將經(jīng)高溫試驗(yàn)無(wú)變化的試樣（如油變化換新樣）放入零下5度左右的冰箱里，保持24小時(shí)。取出。自然恢復(fù)至室溫后，觀察外觀變化，應(yīng)均勻，不分層，無(wú)結(jié)晶物沉淀析出。

水分揮發(fā)物的測(cè)定:于已恒定重的稱量皿中稱取凈洗劑樣品約2克，稱準(zhǔn)至0.2mg。在105度左右烘箱內(nèi)干燥4小時(shí)，取出。放在比例干燥器內(nèi)冷卻至室溫，加蓋稱量。按下式計(jì)算水分及揮發(fā)物含量百分?jǐn)?shù).=樣品失重?cái)?shù)/樣品質(zhì)量*100%

兩個(gè)平行試驗(yàn)值之差應(yīng)小于0.5%，取其平均值為測(cè)定結(jié)果。按標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)金屬清洗劑的水分及揮發(fā)物，液體產(chǎn)品應(yīng)小于或等于80%；漿狀物應(yīng)小于或等于50%；而粉狀物應(yīng)小于或等于30%。

漂洗性能試驗(yàn)：

將盛有400ml試液的燒杯，放入60度左右的恒溫水浴里，將準(zhǔn)備好的試片掛在S形掛鉤上，全浸在試液中5分鐘，取出后，立即用濾紙吸去試片下端及孔眼的液體，垂直懸掛于試片架上，放入40度左右烘箱中干燥30分鐘，取出試片在400 ml60度左右的蒸餾水中來(lái)回?cái)[動(dòng)10次（往返為1次），擺洗時(shí)間不超過(guò)10秒。取出后，用熱風(fēng)吹干，檢查試片外觀，同時(shí)用兩片試片作平行試驗(yàn)。

結(jié)果評(píng)定查看試片表面有無(wú)凈洗劑殘留物

PH值測(cè)定

用PH值計(jì)測(cè)定3%的式樣溶液。一般用PH紙測(cè)定。

按標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)鋼鑄鐵類用洗滌劑PH值要求大于7；而對(duì)銅及銅合金，鋁及鋁合金用洗滌劑則要求PH值在7-11.5之間。

金屬清洗劑配方的篩選

1、表面活性劑

各類表面活性劑的清洗效果與被洗物的種類，污垢的性質(zhì)以及溫度等有關(guān)，例如把炭黑和礦物油以質(zhì)量比1：2組成的污垢涂在鋼表面上，在相同條件下，各類表面活性劑的清洗效果順序如下。非離子表面活性劑>陽(yáng)離子表面活性劑=烷基硫酸鹽>肥皂

選擇表面活性劑應(yīng)注意以下問(wèn)題

在金屬清洗劑中應(yīng)用得較多的是非離子表面活性劑和陰離子表面活性劑，若把兩者復(fù)合使用則能產(chǎn)生較好的協(xié)同效應(yīng)，其乳化增溶分散凈洗作用將得到增強(qiáng)。

應(yīng)注意HLB值，綜合考慮金屬清洗劑卷離和分散污垢的能力，所用的表面活性劑HLB值一般在8-16.

多數(shù)分子離子表面活性劑具有濁點(diǎn)，作為金屬清洗劑用的表面活性劑其濁點(diǎn)不宜太低，一般應(yīng)高于清洗劑的使用溫度。否則在清洗過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)渾濁，會(huì)降低其表面活性。但濁點(diǎn)也不必太高，HLB值升高會(huì)使表面活性劑憎水基團(tuán)過(guò)弱，也不利于油污的清洗。

在水基金屬清洗劑中，表面活性劑的凈洗力和防銹性往往是互相矛盾，互相抑制的。清洗的主要作用是使油污脫離金屬表面，并且防止再沉積于金屬表面上；而防銹的機(jī)理主要是加強(qiáng)吸附作用，在金屬表面形成密集的吸附膜，以隔絕一切腐蝕介質(zhì)。盡管如此，仍有脂肪酸烷醇酰胺，聚氧乙烯脂肪胺等同時(shí)兼有去污和防銹兩種作用，它們可用于防銹型金屬清洗劑。

軟硬水對(duì)表面活性劑凈洗力的影響? 非離子表面活性劑的抗硬水能力強(qiáng)，一般不受水的硬度影響。但水硬度對(duì)陰離子表面活性劑凈洗力影響很大。例如烷基苯磺酸鈉在軟水中的凈洗力為77.4，在硬水中只有19.4；

溫度對(duì)表面活性劑凈洗力的影響：非離子表面活性劑基本不受溫度的影響，但溫度超過(guò)濁點(diǎn)時(shí)，凈洗力要下降。但是對(duì)陰離子表面活性劑或陰離子表面活性劑與非離子表面活性劑復(fù)配的清洗劑溫度都有影響，例如，對(duì)陰離子表面活性劑與非離子表面活性劑復(fù)配的清洗劑，在蒸餾水中的凈洗力，15度為32.87；45度為77.99；80度為88.95；凈洗力隨溫度的升高而增加。

堿和堿性鹽

堿和各種堿性鹽的性能如下選擇堿性鹽時(shí)，要注意它們的不同性質(zhì)，例如，碳酸鈉在硬水中生成難溶性碳酸鈣；而碳酸氫鈉和鈣離子反應(yīng)生成可溶性的碳酸氫鈣，對(duì)硬水具有一定的軟化能力。硅酸鹽類的耐硬水性和污垢分散能力都很好。還有防止污垢再附著作用；偏硅酸鈉對(duì)鋁，鋅和錫等有色金屬的腐蝕有抑制作用。聚磷酸鹽的堿度較低，能軟化硬水，分散力強(qiáng)，可防止金屬腐蝕，也有防止污垢的附著作用，與表面活性劑復(fù)配能增加凈洗力，是一種優(yōu)良的助洗劑。

各種表面活性劑復(fù)配

選用表面活性劑AEO-9(伯)，AEO-9（仲），AEO-7,AES, TX-10, LAS-Na, 等進(jìn)行復(fù)配。

凡是復(fù)配LAS-Na的凈洗力都很差，而且其含量越多越差。而非離子表面活性劑復(fù)配效果很好。

表面活性劑和堿性鹽復(fù)配

含有堿3%，表面活性劑1%，水96%，無(wú)表面活性劑時(shí)，堿4%,水96%。

表面活性劑和堿性鹽復(fù)配均可明顯提高凈洗力。有些表面活性劑對(duì)堿性物質(zhì)有選擇性，如LAS-Na,配入各種堿性物質(zhì)后，凈洗力都有一定程度提高，以配入正硅酸鈉最好，有些表面活性劑選擇性并不明顯，如TX-10，配入堿性物質(zhì)后，凈洗力都能高過(guò)95%以上，提高幅度都很大。

防腐緩蝕劑及其他助劑的添加

在鋼鐵制件清洗劑中可添加亞硝酸鈉，碳酸鈉，有機(jī)銨類，苯甲酸鈉，油酸三乙醇胺，烷基醇酰胺，等作為緩蝕劑；銅制件清洗劑中可添加苯并三氮唑及其衍生物作為緩蝕劑；對(duì)鋁制件清洗劑可采用硅酸鈉，硅酸鉀等作為緩蝕劑；硅酸鹽也是在水中性水溶液中鋼鐵制件的廉價(jià)緩蝕劑。一種新型表面活性劑陽(yáng)離子咪唑啉，在金屬清洗劑中用作緩蝕劑的效果很好，其本身還有一定的清洗作用。

在金屬清洗劑中還應(yīng)加入消泡劑，增溶劑，穩(wěn)定劑，和其他無(wú)機(jī)鹽等助劑。有時(shí)，為了改善產(chǎn)品的外觀和質(zhì)量，還可以在清洗劑中加入少量香精，增白劑，熒光劑，防霉劑，和色素。

配方篩選結(jié)果

對(duì)于研制一種弱堿性水劑型金屬油污清洗劑，達(dá)到清洗率高，腐蝕性好，清洗溫度低，無(wú)毒，無(wú)污染等目的，對(duì)表面活性劑的篩選和復(fù)配很重要，要保證各種表面活性劑復(fù)配后的HLB值在9.0-13的范圍。最后確定了以脂肪醇聚氧乙烯醚，烷基酚聚氧乙烯醚等非離子表面活性劑為主，與十二烷基磷酸酯鉀鹽，十四醇聚氧乙烯醚琥珀酸單酯磺酸鹽，AES 等陰離子表面活性劑進(jìn)行復(fù)配。利用各種堿性鹽助劑的協(xié)同作用，選用焦磷酸鉀，硼砂等。選用緩蝕劑為硅酸鉀，苯并三氮唑等。例如篩選后的配方

濃縮液可稀釋20-30倍，鋁及合金則必須配入一定量硅酸鹽在稀釋使用。

性能結(jié)果測(cè)試

PH值，高低穩(wěn)定性

對(duì)以上配方的金屬清洗劑直接用自來(lái)水配制3%清洗試液的外觀，PH值，耐高低溫性能進(jìn)行了檢測(cè)