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高性能除蜡清洗剂的研制

    摘要:采用单因素对比试验筛选出6中常用原料,采用正 交试验配方优化的方法,研制出一种高性能除蜡清洗剂。依据国标对其各种性能检测,检测结果表现优异 :最低表面张力为20.1mN/m,临界胶束浓度约为百万分之一,钙皂分散力46.5,对铜、铝、不锈钢均无腐蚀;特别是洗涤温度大幅降低,在温度60摄氏度条件下(常规除蜡需80摄氏度),浓 度3%,摆洗10min,净洗率达99.8%;经过现场试验,能够很好的满足客户生产需求。

         关键词:除蜡清洗剂;正交试验;工业清洗 剂;研制

Abstract: Six common materials were screened out by the single factor comparison test. And using the orthogonal test formulation optimization method to develop a high-performance wax cleaning agent. According to GB's various performance testing, test results with outstanding performance. The minimum surface tension of 20.1mN / m, the critical micelle concentration of about one millionth, lime soap dispersing power 46.5.no corrosion to copper, aluminum and stainless steel. In particular, significantly reducing the washing temperature, at a temperature of 60 degrees Celsius(80 degrees to bea conventionalwax) Concentration of 3% at 60 degrees, put wash 10min, washing rate come to 99.8%.After our field test, it can well meet the customer's production needs.

Keywords: Wax cleaner, Orthogonal test, Industrial cleaning agent, Development

1.前言

除蜡清洗剂作为目前常用的清 洗产品而广泛应用于电镀,钟表,饰品及工艺品等五金行业工件抛光后的除蜡工艺。其配方技术的研究与 开发,主要是通过表面活性剂,助剂,缓蚀剂,助溶剂等的选择,复合,调配,使产品在常温,中温,超 声波,浸洗等处理工艺中都能够迅速彻底的去除各种蜡垢,油污。对不锈钢,碳钢,锌,镁,铝,铜等各 种基材不发生腐蚀,氧化等负作用。有很好的环保性能以及较长的使用寿命。另外,产品的粘度,颜色, 气味,透明度等外观性能也要进行合理的调配,满足客户的心理需求,提升产品的表现力。

2.试验部分

21 试验仪器 及原料

原料:N-酰基氨基羧酸钠、十二 烷基苯磺酸钠、琥珀酸酯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烷醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚(9)、椰油脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪酸甲酯乙氧基化物、烷基聚葡萄糖苷、乙二醇丁醚、N-甲基吡咯烷酮、十八醇、螯合剂、缓蚀剂,上述原料工业级均可;辅助材 料:打磨砂纸、标准试片(LY12硬铝、H62黄铜、45号钢)、黄蜡等。

仪器:JYW-200A型表面张力仪、JM-B型分析天平、85-2型恒温磁力加热搅拌器 、PH400型数显PH剂、DY006摆洗机(带恒温水浴)等。

22.试验

221配方设计原理

金属工件经过抛光蜡的抛光后 ,其表面的污垢成分主要为石蜡,脂肪酸,松香皂,金属氧化物,磨料,矿物油,动植物油,天然蜡以及 一些打磨布碎片,打磨出来的金属基体的粉末及其氧化物。

     抛光后的工件上,蜡垢就会以机械吸附,分子间吸附和静电吸 附等方式粘附在工件上。而这些蜡垢的颗粒直径小于0.1μm时就很难除去。除蜡清洗剂制备的关键就在于对各种表面活性剂,助剂,缓蚀剂 ,助溶剂等成分进行合理的复配。通过降低表面张力,改善润湿渗透性能和乳化,溶解,分散增溶性能, 从而增强产品的渗透力和溶解力,以达到快速去除蜡垢的目的。

    除蜡清洗剂制备的关键在于表面活性剂的选择和复配。金属清洗产品的制备中,阴离 子表面活性剂和非离子表面活性剂的复配早就广泛的使用。加入离子型表面活性剂的非离子表面活性剂在 使用中有了较宽的温度使用范围,同时也提高了其渗透性能和乳化性能,形成混合胶团。非离子型表面活 性剂分子插入胶团中使离子表面活性剂离子间斥力减弱,再加上两种表面活性剂疏水链之间的相互作用, 更容易生成胶团,使混合液体的CMC下降,表面张力也下降,表面活性得以 提高。

 

    222 单因素试验筛选

参照国标QB/T 2117-95(通用水 基金属净洗剂)要求,通过单因素试验,对比几种原料对抛光蜡的净洗能力,试验结果图1所示:

1、单因素筛选试验结果

通过试验我们发现,脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐对抛光蜡的 清洗力最好,1%的浓度下,60度摆洗10分钟,净洗力可达86%,而脂肪醇聚氧乙烷醚硫酸 钠最差。最终我们筛选椰油酰胺丙基甜菜碱、N-酰基氨基羧酸钠、椰油脂肪 酸二乙醇酰胺、烷基聚葡萄糖苷、脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐6种净洗力 比较好的原料进行正交优化试验。

223正交试验配方优化

1、因素水平表

2、正交试验表


通过正交试验优化出最佳配方为:椰油酰胺丙基甜菜碱5%N酰基氨基羧酸钠6%琥珀酸 酯磺酸钠6%,椰油脂肪酸二乙醇酰胺4%,烷基 聚葡萄糖苷9%,脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐5%,复配助剂A 15%3%的浓度下,60度摆洗10分钟 ,净洗力可达99.8%,表现 优异。

3 性能试验

3.1 表面张力及临界胶束浓度测定

依据国标GB/T 11278-1989测定优化配方的最低表面张力及临界胶束浓度,测试结果如图2所示:

2、优化配方临界胶束浓度及表面张力测试结果

 

通过测试发现,本除蜡清洗剂 最低表面张力达到20.1mN/m,临界胶束浓度约为百万分之一,可以推断本品 具有很好的润湿、渗透和溶解能力。

3.2 钙皂分散力测定

固体微粒浸在液体中,容易结粒成块而下沉,表面活性剂有 使固体微粒的结粒分散成细小的质点而不容易下沉的能力,这种能力称为分散力。测定分散力,通常是测 定对钙肥皂的分散力,一般认为对钙肥皂的分散力好的,对其他固体的分散力也是比较好的。依据国标GB/T 7463-1987测定本配方除蜡清洗剂的分散力为46.5,即1g除蜡清洗剂可以完全分散的46.5g钙皂,表现优异。

3.3腐蚀性测试

   依据国标QB/T 2117-95,将试片在3%的溶液中,80摄氏度浸泡2小时,测试发现本配方除蜡清洗剂对 不锈钢、黄铜、铝材均无腐蚀,表现优异,测试结果如表3所示:

3、腐蚀性测试结果


3.4 净洗力测定

    3.4.1清洗温度 对清洗效率的影响

3%的本配方除蜡清洗剂溶液经摆洗机清洗试片10min,测试不同 温度对除蜡效率的影响。结果见图3所示:

     3、温度对除蜡效率的影响

 

结果表明:随着清洗温度的提 高,除蜡效率稳步提升,当温度达到50度时,除蜡效率达98%以上。故一般情况下选择在50-70℃温度下清洗为佳。

 

    3.4.2 清洗剂 浓度对清洗效率的影响

60度条件下,摆洗机清洗试片10min,测试不同浓度对清洗效率的影响。结果如图4所示:

4、 浓度对除蜡效率的影响

 

结果表明:随着清洗浓度的提 高,除蜡效率稳步提升,当浓度达到2%时,除蜡效率达98%以上。故一般情况下建议选择在2~3%的浓度下清洗。

 

3.4.3 清洗时间对除蜡效率的影响

温度60摄氏度,浓度3%条件下,测试摆洗机清洗试片,考察不同清 洗时间对除蜡效率的影响。结果表明当摆洗时间达6分钟时,除蜡效率可达98%以上。测试结果如图5所示:

5、时间对除蜡效率的影响

 

3.5现场应用试验

在上海某电子厂,本配方除蜡 清洗剂与天津、上海、昆山参加对比测试,测试条件:浓度3%,清洗温度60度,超声波清洗2分钟。本配方除蜡清洗剂 综合性能表现突出,很好的满足客户生产需求,测试结果如下:

4 不同除蜡 清洗剂的除蜡效果对比




4 结论

4.1 瑞思博化工生产的RSB- 305溶剂除蜡清洗剂主用于电镀、钟表 、手机、乐器、工艺品、饰品等五金行业工件的抛光后的除蜡清洗,清洗工艺简单,可在较低温度或常温 条件下清洗,清洗效果好,相对水性产品使用成本更高,安全性更低。

4.2 通过单因素对比试验筛选和正交试验配方优 化的方法,研制出了一种高性能除蜡清洗剂。配方如下:椰油酰胺丙基甜菜碱5%N酰基氨基羧酸钠6%琥珀酸酯磺酸钠6%,椰油脂肪酸二乙醇酰胺4%,烷基聚葡萄糖苷9%,脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸 盐5%,复配助剂A 15%

4.3 依据国标对其各种性能检测,检测结果均表现优异:最低表面张力为20.1mN/m,临界胶束浓度约为百万分之一,钙皂分散力46.5, 对铜、铝、不锈钢均无腐蚀

4.4 特别是洗涤温度大幅降低,在温度60摄氏度条件下(常规除蜡需80摄氏度),浓度3%,摆洗10min,净洗率达99.8%

4.5 经过现场生产检测,本配方除蜡清洗剂综合 性能优异,能够很好的满足客户生产需求。

 

 

参考文献:

[1]王万绪, 姚晨之,. 表面活性剂和洗涤用品标准汇编[Z]. 中国标准出 版社, 2005644- 652.

[2]王铎, 陈建秋, 汪东,. 新型环保水基金属清洗剂配方的研制[J]. 润滑与密封,2005, 172:142- 143.

[3]阎青山, 陈国红, 张焕斌, . 水基低泡金属清洗剂的研制[J]. 河北化工, 2004,4:38-39.

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