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研究一种高效、环保、低泡的水基型油污清洗剂的制备方法

来源:石家庄市海森化工有限公司_【官网】  日期:2017-05-26 09:33:04  属于:产品技术
文章摘要:在现代工业清洗领域,水基油污清洗剂以其以水代油、节约资源、无毒安全、环境友好等特点得到业界的广泛重视。水基油污清洗剂主要以离子型、非离子型以及两性离子型表面活性剂为主要组分,并辅以一些助洗剂复配而成。水基型油污清洗剂中常用的离子型表面活性剂有阳离子型表面活性剂(如季铵化物)和阴离子型表面活性剂(如α−烯基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠等);非离子型表面活性剂主要有聚乙二醇辛基苯基醚、脂肪酸甘油酯、烷基糖苷、聚山梨酯、平平加等;两性离子表面活性剂主要有氨基酸、卵磷脂等。
在现代工业清洗领域,水基油污清洗剂以其以水代油、节约资源、无毒安全、环境友好等特点得到业界的广泛重视。水基油污清洗剂主要以离子型、非离子型以及两性离子型表面活性剂为主要组分,并辅以一些助洗剂复配而成。水基型油污清洗剂中常用的离子型表面活性剂有阳离子型表面活性剂(如季铵化物)和阴离子型表面活性剂(如α−烯基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠等);非离子型表面活性剂主要有聚乙二醇辛基苯基醚、脂肪酸甘油酯、烷基糖苷、聚山梨酯、平平加等;两性离子表面活性剂主要有氨基酸、卵磷脂等。
 
水基油污清洗剂虽然发展较快,但普遍存在清洗效率、防锈性能、泡沫指标等性能达不到工业清洗实际要求的问题。本文以清洁生产、高效生产为理念,利用阴离子表面活性剂α−烯基磺酸钠与非离子表面活性剂聚乙二醇辛基苯基醚、烷基糖苷APG0814、平平加O-10的协同效应进行复配,并辅以羧酸盐防锈剂、消泡剂BL-8601等助剂,研制出一种高效、环保、低泡的水基型油污清洗剂,各项性能均达到JB/T4323.1–1999《水基金属清洗剂》的要求。
 
1实验
 
1.1基体和主要试剂
 
聚乙二醇辛基苯基醚、平平加O-10、α−烯基磺酸钠(AOS)、烷基糖苷(APG0814)、羧酸盐防锈剂、消泡剂BL-8601、丙酮、无水乙醇、10%NaOH溶液、9%(质量分数)盐酸溶液,150#液压油、硫酸银溶液、重铬酸钾溶液、硫酸亚铁溶液、45钢试片(50mm×50mm×5mm)、HT300灰铸铁试片(20mm×20mm×5mm)。
 
1.2主要设备
 
BS210S电子分析天平;HH-WO恒温水浴锅;温度计;DGL-2001电热鼓风干燥箱;PHS-3E型pH计。100mL烧杯、玻璃棒、500mL广口瓶、500mL搪瓷药物缸、球形冷凝器移液管、湿热器、锥形瓶、试片架。
 
1.3性能测试方法
 
1.3.1单一表面活性剂的性能测试
 
分别配制质量分数为2%的AOS、APG0814、聚乙二醇辛基苯基醚、平平加O-10溶液,进行以下性能测试。
 
1.3.1.1浊点
 
对单一非离子型表面活性剂溶液进行加热并不断搅拌,杯内插入温度计,当溶液出现浑浊时停止加热,记录此时的温度,即为溶液的浊点。
 
1.3.1.2清洗率
 
参照JB/T4323.2–1999《水基金属清洗剂试验方法》,包含除油试片制备和除油两步,每种表面活性剂平行试验3次。
 
(1)除油试片制备:取HT300灰铸铁试片,打磨后用无纺布蘸无水乙醇或丙酮溶液擦拭干净,称重,记为m0。将灰铸铁试片一面均匀地涂覆HH型液压油(属矿物油型液压油),油污量控制在50~80mg之间,称重,记为m1。
 
(2)除油:将涂油试片放入25°C的单一表面活性剂溶液中浸泡3min,再摆洗3min,用清水漂洗5s后吹干,放入干燥箱中干燥20min,称重,记为m2,按式(1)计算清洗率η。
 
 
1.3.2清洗剂的性能测试
 
参考JB/T4323.2–1999和QB/T2117–1995《通用水基金属净洗剂》,分别以HT300灰铸铁和45钢为基体,对清洗剂的清洗能力、防锈性、腐蚀性、消泡性、高低温稳定性、pH及废液COD进行测试。清洗剂配方为:聚乙二醇辛基苯基醚7g/L,AOS6g/L,平平加O-106g/L,APG08142g/L,消泡剂BL-86012g/L,羧酸盐防锈剂1.2~1.3g/L。
 
1.3.2.1清洗率和防锈性
 
清洗率测定同1.3.1.2,清洗后的HT300灰铸铁试片和45钢试片在室温下放置一段时间,观察是否有锈蚀。
 
1.3.2.2腐蚀性
 
将盛有400mL清洗剂溶液的搪瓷药物缸放入恒温水浴锅中,在(70±2)°C下恒温。将试片置于(35±2)°C干燥箱中干燥30min,冷却,称重,记为m3[2]。将试片全浸于试液中,每个缸中放45钢试片和HT300灰铸铁试片各一片,2h后取出。用蒸馏水摆洗10次,用乙醇脱水和热风吹干,检查试片外观,再将试片置于(35±2)°C干燥箱中干燥30min,冷却后称重,记为m4。观察试样外观并计算腐蚀量∆m=m3–m4,要求∆m≤2mg。
 
1.3.2.3消泡性
 
将清洗剂预热至(30±2)°C,倒入量筒中,使液面距筒塞下端面70mm,盖上塞子,在(30±2)°C的电烘箱中放置10min后取出,立即上下摇动1min,上下摇动的距离约为0.33m,频率100~110次/min。摇动完毕打开筒塞,将量筒置于(30±2)°C的电烘箱中静置10min,记录残留泡沫高度(应为泡沫高、低峰值的平均数)。
 
1.3.2.4高、低温稳定性
 
(1)高温稳定性:将清洗剂倒入量筒,加塞后放入(60±2)°C干燥箱中,6h后取出,待冷却至室温,观察清洗剂状态。
 
(2)低温稳定性:将经高温试验无变化的试样放入冰箱,在(2±1)°C下保持24h后恢复至室温,观察清洗剂状态。
 
1.3.2.5废液COD
 
参照GB/T14420–1993《锅炉用水和冷却水分析方法化学耗氧量的测定重铬酸钾快速法》测定。
 
2结果与讨论
 
2.1单一表面活性剂用量的确定
 
2.1.1单一表面活性剂的性能
 
不同表面活性剂的HLB值(亲水亲油平衡值,说明书提供)、浊点和清洗能力见表1。从表1可知,聚乙二醇辛基苯基醚、APG0814、平平加O-10,这3种非离子型表面活性剂的浊点和清洗率较高,阴离子型表面活性剂AOS的清洗率最高,四者均能满足实际使用要求。
2.1.2表面活性剂含量对清洗能力的影响
 
不同表面活性剂的清洗率与其质量浓度间的关系见图1。当表面活性剂达到临界胶束浓度(CMC)时,溶液的表面张力降至最低,此时再提高表面活性剂浓度,溶液的表面张力不再降低,而是形成大量胶团,其清洗效果也不会发生改变。由图1可知,平平加O-10的临界胶束浓度为6g/L,APG0814和AOS的临界胶束浓度均为5g/L,聚乙二醇辛基苯基醚的临界胶束浓度为8g/L。
2.1.3表面活性剂pH对清洗能力的影响
 
采用10%NaOH溶液和9%盐酸溶液调节表面活性剂溶液的pH,其清洗率的变化见图2。从图2可知,4种表面活性剂清洗能力最强时的pH较接近,均在11.0~11.5范围之间,说明这4种表面活性剂在一定的pH范围内具有配伍性,符合选材要求。
 
在上述试验的基础上,对4种表面活性剂进行正交复配,最终确定了清洗剂中各组分的配比为:聚乙二醇辛基苯基醚7g/L,AOS6g/L,平平加O-106g/L,APG08142g/L,BL-86012g/L,羧酸盐防锈剂1.2~1.3g/L。
 
2.2清洗剂的性能
 
参照JB/T4323.2–1999和QB/T2117–1995测定清洗剂的各项性能,结果见表2。
 
由表2可知,该水基清洗剂具有非常优良的清洗能力,在48h内的防锈性能优异,泡沫低,高、低温稳定性好,而且对45钢和HT300灰铸铁无明显腐蚀。
 
2.3不同表面活性剂含量对清洗剂清洗能力的影响
 
在正交试验结果的基础上,改变其中一种表面活性剂的用量,在室温下对45钢清洗5min,以研究不同组分对清洗剂清洗能力的影响,结果见图3。由图3可知,清洗剂的清洗率并非与不同表面活性剂的含量呈正比,各表面活性剂的含量均应适当。任一表面活性剂含量太低也清洗剂对油污的溶解和膨润能力也低,去污效果差。任一表面活性剂的含量太高也都不利于对油污的湿润和渗透,而且较难降低油相和水相之间的表面张力,去污率有所降低。
 
2.4温度对清洗剂清洗能力的影响
 
清洗剂组分保持不变,在不同温度下对45钢清洗5min,以研究温度对清洗剂清洗能力的影响,结果见图4。从图4可知,在10~70°C的温度范围内,随温度升高,清洗率先迅速升高后变化不大。这是由于表面活性剂的分散和增溶作用随着清洗温度升高而增强。但高于70°C时继续升温,清洗率反而下降。分析原因为:清洗温度达到非离子表面活性剂的浊点而溶解度下降,一些成分甚至因受热分解而失效。从图4还可看出,温度为20°C时清洗率就已达90%,说明该清洗剂在室温下即可高效除油。
3结论
 
较优的水基油污清洗剂配方为:聚乙二醇辛基苯基醚7g/L,AOS6g/L,平平加O-106g/L,APG08142g/L,BL-86012g/L,羧酸盐防锈剂1.2~1.3g/L。该水基清洗剂在室温下使用的清洗率在90%以上,具有优良的防锈性能,低泡,安全无毒,各项指标满足JB/T4323.1–1999的要求,是一种高效环保的水基清洗剂。

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