專利名稱：高滲透性金屬清洗劑及制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于對金屬清洗劑的改進(jìn)，尤其涉及一種用于精密零部件清洗和有色金屬零部件去油清洗用高滲透性清洗劑及制備方法。
背景技術(shù)：
精密金屬零部件例如發(fā)動機(jī)的氣缸套、活塞環(huán)、軸承等，在裝配和涂裝前均需要對其進(jìn)行去油清洗，以獲得高的清潔度?，F(xiàn)有技術(shù)為獲得清洗高清潔度，通常采用表面張力較低、滲透性好的煤油、汽油作清洗介質(zhì)。然而用汽、煤油作清洗介質(zhì)，一方面會造成燃油浪費，給石油資源緊張局面造成更大壓力；此外，使用燃油作清洗劑，因其易燃安全性較差，生產(chǎn)中存在著嚴(yán)重的火災(zāi)隱患；再就是，使用燃油作清洗劑，清洗成本較高。
為此，人們開發(fā)出各種人工合成清洗劑，這類清洗劑基本上都是采用陰離子或非離子表面活性劑加上各種功能添加劑構(gòu)成，如中國專利91109760.0公開的水基金屬清洗液，組成為4-5％的十二烷基磺酸鈉、4-5％的OP-10、0.04-0.05％的五氯酚鈉、0.02-0.03％的苯甲酸鈉、0.02-0.03％的亞硝酸鈉、4-6％的三乙醇胺、3-4％的聚乙二醇、7-8.5％的乙醇、0.8-1％的磷酸、水配制而成。中國專利01115063.7公開的金屬清洗劑，由1～5％的OP-10、1～5％的6501、1.5～5％的JFC，1～5％的聚醚2020，5～10％的亞硝酸鈉，5～10％的三乙醇胺，余量為水組成。中國專利01115064.5公開的金屬清洗劑，由0.5～2％的平平加、1～10％的6501、1～5％的油酸三乙醇胺、1～10％的亞硝酸鈉、1～10％的三乙醇胺，余量為水組成。中國專利03131355.8公開的不可燃三元液體清洗劑，由10％-80％含氟碳?xì)浠衔锏谝蝗軇?0％-60％二氯乙烯第二溶劑，10％-40％含氯氟碳?xì)浠衔锏谌軇┙M成，其解決的僅是降低清洗劑的可燃性。然而它們的主要不足是表面張力偏高，滲透性能較差，清洗效果不夠理想，如中國專利01115063.7和01115064.5清洗率僅為90％，難以達(dá)到汽、煤油清洗高清潔度要求；其次在清洗過程中與油污會產(chǎn)生乳化，縮短了使用壽命，降低清洗效果，造成清洗劑更換頻繁，增加清洗成本；再就是，此類清洗劑消泡性能相對較差，一般難以用于高質(zhì)量高壓噴射清洗。因而在精密零部件清洗及有色金屬零部件去油清洗中不被采用。因此到目前為止精密零部件清洗仍然主要使用汽、煤油作清洗劑。
申請人中國專利02138332.4公開的低表面張力金屬切削液，雖然具有低的表面張力，但由于不含有清洗成份，不能起到有效清洗、去油作用，只能用于金屬的切削冷卻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種表面張力低、滲透性好，清洗力強(qiáng)，清洗清潔度高，又不易乳化，能夠取代汽、煤油清洗的高滲透性金屬清洗劑。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述清洗劑的制備方法。
本發(fā)明高滲透性金屬清洗劑，包括表面活性劑和功能添加劑，經(jīng)大量篩選組配，其基本組成為油酸3-8％wt，癸二酸5-10％wt，一乙醇胺和/或二乙醇胺和/或三乙醇胺(以下簡稱醇胺)10-20％wt，40％含量的十二烷基苯磺酸鈉5-10％wt，陰離子或非離子型表面活性劑2-6％wt，氟碳表面活性劑0.8-2％wt，余量為水組成。
此外，本發(fā)明中還可以根據(jù)需要加入0.5-2％wt殺菌劑，以延長使用壽命；加入0.5-2％wt消泡劑，以提高在高壓噴射清洗中的消泡能力。
本發(fā)明中油酸與醇胺反應(yīng)產(chǎn)物，不僅具有較好的清洗性能，而且還兼有防銹功能；癸二酸與醇胺反應(yīng)產(chǎn)物，是一種性能優(yōu)異的防銹劑，可以使清洗后金屬零部件具有優(yōu)良的防銹性能；十二烷基苯磺酸鈉，為一種清洗、除油成份；可以采用市購，也可以采用磺酸與氫氧化鈉合成制得，這屬于公知技術(shù)。
陰離子或非離子型表面活性劑，不僅具有本身除油功能，而且與氟碳表面活性劑復(fù)配使用，表現(xiàn)出較好的疊加效果，能顯著降低表面張力，提高滲透性能，除油功能優(yōu)于單一使用。它可以采用現(xiàn)有各種非離子型或陰離子型表面活性劑，無特別限定，例如洗凈劑6501，平平加，JFC滲透劑，苯磺酸鈉等。
氟碳表面活性劑(fluorocarbon surfactant)，是指疏水基由氟碳烷基鏈替代了碳?xì)渫榛湹囊活惐砻婊钚詣?。試驗發(fā)現(xiàn)，加入本發(fā)明清洗劑中可顯著降低整個組分的表面張力，提高滲透性能，可使復(fù)配清洗劑具有優(yōu)異的滲透能力和清洗性能，并且還能極大地提高消泡性能，不僅可以減少消泡劑用量，而且還能用于高壓清洗。試驗表明本發(fā)明中加入量只要大于0.8％wt，所得復(fù)配清洗劑就能基本接近汽、煤油的使用性能，加入量多則清洗劑表面張力就低，加入量與降低表面張力呈顯著正相關(guān)，因此理論上本發(fā)明加入上限量無特別限定，但隨著用量增加，會造成清洗劑成本較大幅度增加。從滿足精密零件清洗要求，及兼顧成本兩因素，本發(fā)明氟碳表面活性劑加入量以0.8-2％較為合適，但此范圍并非精確極值，在本發(fā)明構(gòu)思下適當(dāng)擴(kuò)展其范圍量，可以獲得與本發(fā)明基本相當(dāng)效果，同樣屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。經(jīng)比較試驗各種氟碳系列表面活性劑在本發(fā)明中均可以使用，均能較好降低組合物的表面張力，提高滲透性，但其中尤以陰離子氟碳表面活性劑與其他表面活性劑具有更好的相溶性，因而被首先選擇。
殺菌劑，主要是殺除或防止循環(huán)使用中茲生細(xì)菌，縮短清洗劑使用壽命，它可以是清洗劑中常用殺菌劑，例如季胺鹽殺菌劑1227，BK(德國是誠公司產(chǎn))，無特別限定。經(jīng)篩選比較，本發(fā)明較好采用苯甲酸鈉，不僅具有殺菌作用，而且還具有氣相防銹功能。
消泡劑，主要作用是增加清洗劑在高壓噴射清洗中的消泡能力，它可以是清洗劑中常用消泡劑，例如硅油系列消泡劑。
本發(fā)明高滲透性金屬清洗劑的制備，包括使氟碳表面活性劑在有機(jī)醇助溶劑中溶解和縮合反應(yīng)，其特征是縮合反應(yīng)先使油酸、癸二酸、一乙醇胺和/或二乙醇胺和/或三乙醇胺在80-100℃反應(yīng)至粘稠透明液體，并使反應(yīng)物溶于水，然后再加入其他組份縮合反應(yīng)至透明稠狀濃縮物。
本發(fā)明中有機(jī)醇助溶劑，主要作用是提高氟碳表面活性劑在水基中的溶解能力，使其充分發(fā)揮作用。考濾到助溶劑的加入較好應(yīng)不增加組合物的表面張力，以有利減少氟碳表面活性劑的用量。本發(fā)明經(jīng)試驗比較，較好采用異丙醇或聚乙二醇，其用量較適宜為氟碳表面活性劑的1-2倍，例如0.8-4％wt，如果助溶劑使用量過低，會造成氟碳表面活性劑溶解不完全，使用量過多，沒有實際意義，僅會增加成本。為加速其溶解速度，溶解時較好采取加熱在低于溶劑氣化溫度下進(jìn)行，如使用異丙醇作助溶劑，加熱溫度宜低于60℃，避免異丙醇?xì)饣瘬]發(fā)。
本發(fā)明加溫在80-100℃縮合反應(yīng)，主要是使不溶于水的油酸、醇胺達(dá)到完全化學(xué)反應(yīng)。此溫度范圍僅是合適值，并非極值，如果反應(yīng)溫度過低，則反應(yīng)進(jìn)行十分緩慢，不利于工業(yè)化生產(chǎn)，并且此溫度已能滿足反應(yīng)進(jìn)行，過高沒有實際意義，同時也不利于安全操作。
本發(fā)明金屬清洗劑，由于各組分間產(chǎn)生了較好協(xié)同作用和疊加效果，使得清洗劑不僅具有低的表面張力和高的滲透力，5％濃度表面張力≤2.8Pa，而且有極強(qiáng)的清洗、除油效果和防銹性能，對比試用效果與汽、煤油清洗效果相仿，完全可以替代汽、煤油用于要求較高的金屬另部件和發(fā)動機(jī)整機(jī)的清洗、除油，從而節(jié)約了大量的汽、煤油能源。由于為水基溶液，及所選物料對環(huán)境及人友好，基本無不良影響，對人體皮膚無刺激，使用安全可靠，工作環(huán)境干凈無油霧。其次，本發(fā)明復(fù)配具有較強(qiáng)的抗乳化性能，使用基本不乳化，因而使用壽命長，并且具有極強(qiáng)的消泡性能(≤1ml/10min)，大大低于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(≤5ml/10min)，尤其可用于高壓清洗，可提高清洗效果，清洗效果優(yōu)于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，可以達(dá)到99％。再就是，癸二酸、醇胺反應(yīng)物防銹效果大大優(yōu)于其他防銹劑，此為本發(fā)明創(chuàng)新點之一。本發(fā)明清洗劑因其極強(qiáng)的滲透性和優(yōu)良的除油性，使用添加量少，清洗成本低，僅是汽、煤油的70％。本發(fā)明高滲透金屬清洗劑與其它清洗介質(zhì)性能對比表一、表二。
表一本發(fā)明清洗劑與其他清洗劑使用性能比較

注上表為發(fā)動機(jī)總裝前清洗試驗數(shù)據(jù)表二本發(fā)明清洗劑與煤油使用性能比較

注上表為在缸套清洗試驗中數(shù)據(jù)以下結(jié)合幾個具體實施方式
，進(jìn)一步說明本發(fā)明，但實施例不是對本發(fā)明的具體限定。
具體實施例方式
實施例1制備1000g含1％氟碳表面活性劑的高滲透性金屬清洗劑。10g全氟辛酸(FF61)與10g異丙醇、12g水，加熱小于60℃，使全氟辛酸迅速溶解，制成全氟辛酸溶液。取油酸40g、癸二酸60g、三乙醇胺150g，加入1000ml燒杯中加熱至80-100℃，反應(yīng)至呈粘稠透明液體(取樣全溶于水)止，再加入十二烷基苯磺酸鈉60g，OP非離子表面活性劑30g，甲基硅油消泡劑10g，苯甲酸鈉殺菌劑10g，全氟辛酸溶液，加水至1000ml，攪拌反應(yīng)1h左右，得透明稠狀濃縮物。取其濃縮物加水稀釋成5％(wt)濃度，測得表面張力為2.8Pa，清洗能力≥98.5％，防銹試驗鑄鐵5天無銹跡。
實施例2制備1000g含2％氟碳表面活性劑的高滲透性金屬清洗劑。20g含氟表面活性劑FF63(全氟烷氧基苯磺酸鈉為主體)、30g聚乙二醇、40g水加溫攪拌制成溶液。取油酸60g，癸二酸80g，一乙醇胺80g，三乙醇胺100g，加入1000ml燒杯中加熱至80-100℃，反應(yīng)約半小時(符合上述條件)，加入十二烷基苯磺酸鈉50g，6501洗凈劑20g，苯甲酸鈉、甲基硅油各15g，前述氟碳活性劑溶液，加水至1000ml，攪拌反應(yīng)1h左右，至透明稠狀濃縮物。加水稀釋成5％(wt)的稀釋液，測得表面張力為2.7Pa，清洗能力99％，防銹試驗鑄鐵5天無銹跡。
實施例3制備1000g含0.8％氟碳表面活性劑的高滲透性金屬清洗劑。8gFF61與20g聚乙二醇，40g水制成溶液。將80g油酸、50g癸二酸和130g二乙醇胺加入1000ml燒杯中，加熱80-100℃反應(yīng)至符合實施例1要求，加入十二烷基苯磺酸鈉80g，OP表面活性劑50g，甲基硅油20g，苯甲酸鈉10g，全氟辛酸溶液，加水至1000ml，攪拌，反應(yīng)1h左右，得透明稠狀濃縮物。加水稀釋成5％(wt)濃度，測得表面張力為2.75Pa，清洗能力≥98.0％，防銹試驗鑄鐵5天無銹跡。
上述實施例中，氟碳表面活性劑溶解加水，主要是為滿足稀釋量的需要，而非必需。
此外，本發(fā)明還可以采用其他氟碳表面活性劑，其陰離子或非離子型表面活性劑、殺菌劑、消泡劑，同樣可制得本發(fā)明清洗劑濃縮物。
權(quán)利要求
1.高滲透性金屬清洗劑，其特征是基本由油酸3-8％wt，癸二酸5-10％wt，一乙醇胺和/或二乙醇胺和/或三乙醇胺10-20％wt，40％含量的十二烷基苯磺酸鈉5-10％wt，陰離子或非離子型表面活性劑2-6％wt，氟碳表面活性劑0.8-2％wt，余量為水組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高滲透性金屬清洗劑，其特征在于還加有0.5-2％wt殺菌劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述高滲透性金屬清洗劑，其特征在于所說殺菌劑為苯甲酸鈉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述高滲透性金屬清洗劑，其特征在于還加有0.5-2％wt消泡劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述高滲透性金屬清洗劑，其特征在于所說氟碳表面活性劑為陰離子型。
6.一種如上述權(quán)利要求所述高滲透性金屬清洗劑制備，包括使氟碳表面活性劑在有機(jī)醇助溶劑中溶解和縮合反應(yīng)，其特征是縮合反應(yīng)先使油酸、癸二酸、一乙醇胺和/或二乙醇胺和/或三乙醇胺在80-100℃反應(yīng)至粘稠透明液體，并使反應(yīng)物溶于水，然后再加入其他組份縮合反應(yīng)至透明稠狀濃縮物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述高滲透性金屬清洗劑制備，其特征在于所說有機(jī)醇助溶劑為異丙醇或聚乙二醇。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述高滲透性金屬清洗劑制備，其特征在于所說有機(jī)醇助溶劑為氟碳表面活性劑的1-2倍。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述高滲透性金屬清洗劑制備，其特征在于氟碳表面活性劑溶解在低于溶劑氣化溫度下進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于對金屬清洗劑的改進(jìn)，其特征是基本由油酸3－8％wt，癸二酸5－10％wt，一乙醇胺和/或二乙醇胺和/或三乙醇胺10－20％wt，40％含量的十二烷基苯磺酸鈉5－10％wt，陰離子或非離子型表面活性劑2－6％wt，氟碳表面活性劑0.8－2％wt，余量為水組成。本發(fā)明清洗劑，不僅具有低的表面張力和高的滲透力，5％濃度表面張力≤2.8Pa，而且有極強(qiáng)的清洗、除油效果和防銹性能，完全可以替代汽、煤油用于要求較高的金屬零部件和發(fā)動機(jī)整機(jī)的清洗、除油。同時具有較強(qiáng)的抗乳化性能，使用基本不乳化，使用壽命長，并且具有極強(qiáng)的消泡性能(≤1ml/10min)，大大低于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(≤5ml/10min)，尤其可用于高壓清洗，可提高清洗效果，清洗效果優(yōu)于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，可以達(dá)到99％。本發(fā)明清洗劑因其極強(qiáng)的滲透性和優(yōu)良的除油性，使用添加量少，清洗成本低，僅是汽、煤油的70％。
文檔編號C23G5/036GK1743441SQ200510094240
公開日2006年3月8日 申請日期2005年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月31日
發(fā)明者張永寬, 張俊 申請人:宜興市弘育化工廠