中低温低泡除油剂的研究

•1•中低温低泡除油剂的研究谢丽燕1，曾振欧1，张晓明2，赵国鹏2(1.华南理工大学化学与化工学院,广东广州510640;2.广州二轻工业科学技术研究所,广东广州510170)摘要：实验研究了在中低温下除去金属表面油污的低泡除油剂及其除油效果。该除油剂采用低泡非离子表面活性剂复配技术，减少了表面活性剂的使用量并达到了中低温低泡要求。实验通过正交实验与考察除油剂的浊点、除油效果和泡沫性能，得到中低温低泡除油剂的最佳组成为：DOWFAX2A11.0g/L；TX-101.25g/L；脂肪醇烷氧基化物A0.5g/L；EP24450.25g/L；Na2SiO3·5H2O5g/L；Na2CO325g/L；STTP10g/L；C6H5Na3O7·2H2O2g/L。在温度为40-50℃的条件下使用这种除油剂，除油效果好，泡沫高度低，破泡速度快。关键词：除油剂；中低温；低泡；表面活性剂；中图分类号：文献标志码：A文章编号：Researchoflowfoamdegreaserinlow-and-mediumtemperature//XieLi-yan,ZengZhen-ou,ZhangXiao-ming,ZhaoGuo-pengAbstract:Inthispaper,aqueous-basedmetaldegreaserwhichcanremoveoilandgreaseonthemetalsurfaceefficientlyinlow-and-mediumtemperatureanditsdegreasingeffectisstudied.Thisdegreaserusestheformulationtechnologyofnonionicsurfactantsanddecreasedusageofsurfactantstomeettherequirementoflowfoamandlow-and-mediumtemperature.Byorthogonaltestandinspectionofcloudpoint,clean-abilityandfoamabilityofthedegreaser,wegotthebestcomponentofthelowfoamdegreaser:DOWFAX2A11.0g/L;TX-101.25g/L;A0.5g/L;EP24450.25g/L;Na2SiO3·5H2O5g/L;Na2CO325g/L;STTP10g/L;C6H5Na3O7·2H2O2g/L.Usingthisdegreaseratthetemperatureof40-50℃,thetestresultshaveshownthatithasadvantagessuchascompletelyeliminatingoilsonthesurface,lowfoamheightandfastspeedonbreakingfoam.Keywords:degreaser;lowfoam;surfaceactiveagent;development1．前言通常情况下除油剂产生泡沫的多少可用于衡量除油能力高低，但现代工业与民用洗涤低泡清洗剂的使用量越来越大。清洗剂达到低泡沫要求有两种方法，一是在清洗剂中添加消泡剂；二是采用低泡表面活性剂，如聚醚型表面活性剂。然而，采用消泡剂的清洗剂往往又存在消泡能力随时间降低的问题[1]。薛万博、钟振声等人[2]通过大量实验发现皂基、烷基苯磺酸盐和平平加按适当比例进行复配可制得低泡、破泡速度快、洗涤效果好的除油剂。聚醚型非离子表面活性剂L64、F68等相对于目前常用的抑泡组合肥皂—ABS复合体系，也具有更好的破泡速度[3]。电镀工业对基体金属表面进行电镀前必须进行表面除油处理，除油工序中使用的除油剂产生太多泡沫会影响生产过程的进行，另外，目前电镀工业的除油工序的温度大都在70℃以上，加热所需能量大。为此，有必要探讨一种采用低泡表面活性剂复配成适用于电镀工业的中低温低泡除油剂。2．实验2.1实验要求与分析对于中低温低泡除油剂的具体要求一般为：浊点在50-60℃，使用温度范围为40-50℃，泡沫高度低，消泡速度快，除油干净无污点且除油速度快。除油剂的泡沫主要由表面活性剂引起，为了降低泡沫高度和达到快速消泡，通常是在保证除油能力的同时减少表面活性剂的总量，把表面活性剂总量控制在4g/L以下。由于阴离子表面活性剂的发泡性能较强且除油能力一般较弱[4]，在保持浊点的基础上通常应减少阴离子表面活性剂的用量。收稿日期：2011-03-20修回日期：2011-04-07第一作者简介：谢丽燕（1987-），女，浙江台州人，在读硕士研究生，研究方向为应用电化学。通讯作者：曾振欧，教授，E-mail:[e-mail]。•2•2.2油污性质实验采用由柴油和机油混合而成的混合型油污，属于矿物油，主要依靠清洗液的乳化作用脱除。2.3实验方法将试片（10cm×5cm的铁片）在油污中浸泡两个小时以上，然后从油污中取出静置半个小时以上。将沾有油污的试片置于1000mL的烧杯中进行除油实验，除油温度采用水浴锅控制。试片在除油剂中除油一定时间后再经过水洗→酸洗→水洗，查看其除油效率。除油剂一般由碱液、表面活性剂和其他助洗剂组成，其中对除油能力起决定作用的为非离子表面活性剂。中低温低泡除油剂研究的重点是寻找最有效的非离子表面活性剂以及复配的非离子表面活性剂。为了保证除油剂的除油能力，实验在选择主表面活性剂对其泡沫性能并没有苛刻要求，在选择复配的其它表面活性剂时除了考虑复配后的除油能力外，还考虑了泡沫性能和浊点，结合三者的综合效果进行评价。2.4除油效率的检测方法实验采用目测法检测除油效果。将经过除油和净水洗涤的试片表面放在光亮处，用肉眼观察，如果试片表面全部被水湿润，不挂水珠，即认为除油干净。如果试片表面不被水湿润，而出现很多水珠，即认为除油不干净，再估算不挂水珠的面积所占的百分比（取试片两面的平均数），百分数即为除油效果分。3．实验结果与讨论3.1基础碱液的组成确定通常情况下除油剂中都含有碱性组分[5]，常用的碱性组分有氢氧化钠、碳酸钠、三聚磷酸钠、五水偏硅酸钠等。实验根据经验初步确定基础碱液的组成为：Na2SiO3·5H2O3g/L，Na2CO310g/L，STTP10g/L，NaOH7.5g/L。3.2表面活性剂的筛选实验采用的表面活性剂如表1所示。表1常用的表面活性剂Table1Frequently-usedsurface-activeagents表面活性剂物质类别代号生产厂家性能阴离子表面活性剂DOWFAX阴离子表面活性剂2A1DOW有良好的润湿、分散、乳化、泡沫去污能力非离子表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚TX-10DOW润湿剂聚氧乙烯脂肪醇醚JFC河北金日化工渗透剂GenapolPO-EO嵌段共聚物EP2445Clariant低泡型表面活性剂ClariantPO-EO嵌段共聚物ED3060Clariant低泡型表面活性剂天然植物醇油烷氧基化物ADOW低泡、可生物降解异构脂肪醇烷氧基化物HDOW低泡、可生物降解实验采用上述基础碱液对表1中非离子表面活性剂进行筛选时发现，除油能力大小为：TX-10＞JFC＞A＞H＞EP2445＞ED3060；浊点：JFC＞TX-10＞A＞H＞EP2445＞ED3060；起泡能力：JFC＞TX-10＞H＞A＞EP2445＞ED3060。由表1中非离子表面活性剂进行两两复配的实验结果如表2所示。表2复配实验结果Table2Resultsofformulatedexperiment组合TX-10、JFCTX-10、EP2445TX-10、ED3060TX-10、ATX-10、HJFC、EP2445JFC、ED3060JFC、A除油效果分10080739892627290组合JFC、HEP2445、ED3060EP2445、AEP2445、HED3060、AED3060、HA、H•3•除油效果分78123875195692分析表2结果表明，TX-10、JFC、EP2445、ED3060、A和H的平均除油效果分分别为88.6、80.4、53.4、46.4、67.4和78.6；TX-10复配的除油效果最好。由于TX-10的发泡性能也比JFC弱，实验确定TX-10为中低温低泡除油的主表面活性剂。文献报导TX-10与其他表面活性剂复配结果也是TX-10与A和EP2445复配效果较好[6]。通常的除油剂中都含有发泡能力强的阴离子表面活性剂，如俗称为“发泡剂”的十二烷基硫酸钠（K12）和十二烷基苯磺酸钠。实验发现，DOWFAX2A1阴离子表面活性剂的除油性能比K12和十二烷基苯磺酸钠略差，但其泡沫性能比两者都弱。因此，结合除油效果、浊点和泡沫能力，实验确定中低温泡除油剂中采用用量较低的阴离子表面活性剂DOWFAX2A1（1.0g/L）。3.3表面活性剂复配的正交试验各种表面活性剂对油污的除油能力是不同的，如阴离子表面活性剂对固体油污有较好的除油能力，非离子表面活性剂在低温和低浓度下具有较高的除油性能[7-8]。金属除油剂通常使用复配技术将阴离子表面活性剂与一种或多种非离子表面活性剂复配：阴离子与非离子复配，阴离子表面活性剂能有效地消除或提高非离子表面活性剂的浊点；非离子表面活性剂之间复配可适当改变复配物的浊点，除油能力也有所增强，复配物的除油能力通常更接近除油能力好的单体。在确定阴离子表面活性剂DOWFAX2A11.0g/L，基础碱液Na2SiO3·5H2O3g/L，Na2CO310g/L，STTP10g/L，NaOH7.5g/L后，将TX-10、A和EP2445进行三因素三水平的正交试验与实验结果如表3所示。表3表面活性剂的正交试验Table3orthogonalexperimentofThefirstphrase序号A(g/L)TX-10(g/L)EP2445(g/L)除油效果分10.250.250.256320.250.50.57430.250.750.758040.50.250.55850.50.50.756860.50.750.257870.750.250.755580.750.50.257390.750.750.579R172.358.771.3R267.071.770.3R369.07967.3S5.320.34.0表2实验结果表明，此时表面活性剂的最佳配方为：DOWFAX2A11.0g/L，A0.25g/L，TX-100.75g/L，EP24450.25g/L，在基础碱液为Na2SiO3·5H2O3g/L，Na2CO310g/L，STTP10g/L，NaOH7.5g/L的条件下，除油剂的除油效果分为82。本次实验中，除油效果分均在80以下，最差的达到55分，除油能力不太理想，应该要调节表面活性剂的用量。各组分的作用大小为：TX-10＞A＞EP2445，TX-10的用量影响最大，因此，在进一步优化实验时主要是调节TX-10的用量。3.4基础碱液的正交试验氢氧化钠碱性太强，虽有利于提高除油效率，但粘度大，难以冲洗。碳酸钠和三聚磷酸钠作为弱酸强碱盐，当达到一定含量时，其除油效率也会较大提高，对PH值影响不大[9-10]。五水偏硅酸钠加入太多，会有沉淀粘附在工件上而不易冲洗干净，其用量一般不高于10g/L。所以，改变基础碱液的配方，舍去氢氧化钠，相应地增加的碳酸钠的用量。以表面活性剂配方DOWFAX2A11.0g/L，A0.25g/L，TX-100.75g/L，EP24450.25g/L为前提，将Na2SiO3·5H2O，Na2CO3，STTP三者进行三因素三水平正交实验选出最佳基础碱液配方。•4•表4基础碱液的正交试验Table4orthogonalexperimentofbasalalkaliliquor序号Na2SiO3·5H2O(g/L)Na2CO3(g/L)STTP(g/L)除油效果分12.5155.06722.5207.57432.525108545157.57855201081