一种金属清洗剂的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种金属清洗剂，具体是指一种清洗机械金属表面污染物的清洗剂。本发明的目的是获得一种金属清洗剂，以克服现有清洗剂对较重油污清洗效率低，清洗时间长，污染环境的缺陷。一种金属清洗剂，包含含巯基化合物，醇醚，强螯合剂，水。
【专利说明】一种金属清洗剂
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种金属清洗剂，具体的说，是一种清洗机械金属表面污染物的清洗剂。
[0002]
【背景技术】
[0003]金属部件产品的加工过程中，常常会使用到油、凝胶、电解质等，加工后的金属产品，这些物质会有部分附着在金属表面造成污染，所以要对加工后的金属部件进行清洗工作，清洗去除这些残留物。
[0004]具体来说，油污中含有作为润滑油的脂肪油和矿物油、染料、烟尘和其他上游工序来的颗粒性污垢、金属氧化物等，金属表面清洗过程中所涉及的污垢很广泛，由这些物质组成的油污-油腻性污垢，经历较长时间的变化后，经过加热、干燥等化学反应，在金属表面形成非常顽固的、颜色较深 的用普通洗涤剂难以达到很好的洗涤效果的难以去除的顽固污垢。当设计一个金属表面洗涤剂配方时，其主要目的不仅是除去油污，而且要保持金属表面完好如初。
[0005]在金属生产和加工的过程中经常要用到清洗除油工序。目前经常使用的各种金属除油剂，主要有强酸、强碱和表面活性剂等。它们一般都是针对金属表层较轻的油污处理，对较重的油污清洗效率低，表现在清洗时间长，效果也很差；泡沫很多，影响除油的效果和除油后清洗；含各种有毒有害物质如亚硝酸钠等，污染环境，对操作人员的身体造成伤害；易对较活泼的金属如铝等造成腐蚀，影响后续加工。
[0006]鉴于上述问题，迫切需要一种环保的，亲环境亲水性优异的，具有良好清洗效果的同时还具有高效快速去除油污的水溶性金属清洗剂。
【发明内容】
[0007]本申请发明提供了下述的金属清洗剂，该金属清洗剂为用于除去金属表面油污的清洗剂，与以往的产品相比，该清洗剂在较短的时间内即可发挥清洗效果。
[0008]本发明人经过反复研究，结果发现，通过使用特定的螯合剂，在保证清洗彻底的同时还能加快金属清洗剂的清洗速度，从而完成了本发明。
[0009]本发明的一种金属清洗剂，包含如下重量份的组分:
含巯基化合物20-30
醇醚5-25水 100或
含巯基化合物20-30强螯合剂20-30水 100【具体实施方式】
[0010]下面，对本发明涉及的实施方式进行说明。另外，本发明，不受下面说明的实施方式、实施例的限定。
[0011]如上所述，根据本发明的一种金属清洗剂是包含螯合剂、醇醚、表面活性剂。
[0012]本发明主要选用水、螯合剂、醇醚助剂、表面活性剂作为实施例中所包含的物质。
[0013]
A
本发明的金属清洗剂可以是含溶剂的液态金属清洗剂，也可以是螯合剂和表面活性相结合制备成固态金属清洗剂。
[0014]所述的固态金属清洗剂在使用时需利用溶剂稀释后使用。
[0015]本发明的金属清洗剂优选液态金属清洗剂。
[0016]金属清洗剂可选用的溶剂有烃类(石油类)、氯代烃、氟代烃、溴代烃、醇类、有机硅、萜烯、醇类、乙二醇酯、有机烃类、N-甲基吡咯烷酮、水等。
[0017]根据对环境保护的要求，本发明的溶剂优选水。
[0018]本发明的实施例中以水为溶剂。
[0019]`
含巯基化合物
本发明的含巯基化合物可选用含如下结构式的化合物:
SH-(CH2)rX
上述的含巯基化合物优选X选自-C00H、-OH中的一种。η为不大于5的正整数。
[0020]上述的含巯基化合物优选自巯基乙醇，巯基乙酸，3-巯基丙醇，3-巯基丙酸中的一个或几个。
[0021]上述的含巯基化合物分子量小，同时含有巯基，对金属离子有很强的吸附能力。
[0022]上述的含巯基化合物对金属表面的重污垢有很强的清洗能力。由于重污垢吸附在金属表面主要是通过静电吸引力吸附，该吸附比普通的分子间作用力和氢键作用更加强烈。重污垢在长期的沉淀过程中产生氧化而形成阴离子，与金属阳离子相互渗透，形成强烈的静电吸引力。含巯基化合物能够有效地吸附金属阳离子，快速降低重污垢对金属表面的粘结力，达到清洗的目的。
[0023]上述的含巯基化合物也可以用其碱金属盐、碱土金属盐、铵盐代替。
[0024]本发明的含巯基化合物含量在10-25重量份(以水为100重量份为参考)。
[0025]强螯合剂
化学清洗除垢后设备表面活化，极易被腐蚀，因此，除垢后要求进行钝化处理。为了实现一步清洗缓蚀，大部分金属清洗剂都会加入缓蚀剂，吸附型缓蚀剂是最常用的选择。然而，含巯基化合物在金属表面，尤其是在含镍的金属表面易发生氧化反应。
[0026]被氧化后的含巯基化合物，形成二硫键，二硫键具有很好的疏水作用，可作为吸附型缓蚀剂。然而单独使用含巯基化合物的清`洗剂，缓蚀效果较差。
[0027]本发明的清洗剂还可以含有强螯合剂，所述强螯合剂可选用氨三乙酸钠(NTA)、乙二胺四乙酸盐(EDTA)、二乙烯三胺五羧酸盐(DTPA)、乙二胺四甲叉磷酸钠(EDTMPS)、二乙烯三胺五甲叉膦酸盐(DETPMPS)、次氮基三乙酸中的一种或数种。
[0028]上述的螯合剂具有较大的分子量和空间结构，具有多个络合基团，作为强螯合剂，与金属离子螯合后具有很高的稳定性，可夺取含二硫键化合物或含巯基化合物的螯合金属离子，有利于二硫键化合物及含巯基化合物在金属表面的吸附。二硫键具有很好的疏水性。达到清洗缓蚀同步进行。
[0029]本发明的强螯合剂的使用量为含巯基化合物的0.1%-20% (以质量分计)。
[0030]醇醚
醇醚主要是乙二醇和丙二醇的低碳醇醚。组成中既有醚键，又有羟基。醚键具有亲油性，可溶解憎水化合物，羟基具有亲水性，可溶解水溶性化合物。
[0031]本发明的醇醚，结构式如下:
RO- (CH2CH2O)nH
其中R为氢原子，碳原子为1-5个的直链烷基中的一个，η是1-5的整数。
[0032]所述的醇醚可选用乙二醇单丁基醚、二乙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚、二乙二醇单丁基醚、二丙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚、一缩二乙二醇、一缩二乙二醇单甲醚、一缩二乙二醇单乙醚、一缩二乙二醇单丙醚、一缩二乙二醇单丁醚中的一种或几种。
[0033]本发明的醇醚优选分子量低于200的直链醇醚，直链分子量低的醇醚能促进金属清洗剂中的螯合剂、表面活性剂在溶剂水中快速分散，提高金属清洗剂的清洗速度。
[0034]更具体的，醇醚RO- (CH2CH2O) ηΗ中R为氢原子，碳原子为1_4个的直链烷基中的一个，η是1-3的整数。
[0035]本实施例中醇醚优选乙二醇单丁基醚、二乙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚、二乙二醇单丁基醚、二丙二醇单甲基醚与丙二醇单甲基醚中的一种或几种。
[0036]本发明使用醇醚能降低清洗剂的表面张力，增强对重污垢的侵蚀能力，增加金属表面的可湿性，因而增强清洗力。
[0037]本发明的醇醚的含量在5_25重量份(以水为100重量份为参考)。
[0038]抗氧化剂
众所周知，巯基化合物，尤其是小分子的巯基化合物，虽然与金属离子具有很强的络合能力，但是巯基化合物极易被氧化，尤其在镍、铜、铁等金属的催化作用下。此外，巯基化合物还可以被金属氧化物、含卤素的有机物氧化。在清洗剂的使用过程中，大部分采用喷射的方式，该过程中清洗剂会融入大量的空气，这会进一步加大巯基化合物的氧化，同时在污垢中也会存在一些物质，使得巯基化合物被氧化或被催化氧化。
[0039] 巯基化合物被氧化后形成含有二硫键的化合物，含有二硫键的化合物的螯合能力较低。这限定了巯基化合物作为清洗剂的运用。
[0040]采用抗氧化剂是一种可用的选择:
本发明优选柠檬酸、酒石酸、葡萄糖酸、乳酸钠、葡萄糖酸钠、聚丙烯酸钠作为抗氧化剂。
[0041]上述化合物由于具有一定的抗氧化作用，可用于本发明清洗剂在制备、储存过程中。
[0042]上述的抗氧化剂的使用量为巯基化合物的1%_20%。(以质量分计)。[0043]表面活性剂
表面活性剂作为金属清洗剂的主要组分，表面活性剂的分子结构是有亲水基团和憎水基团两部分组成。正是这种结构，才使表面活性剂具有某些特殊的基本性质，如界面吸附，定向排列，胶束等。这些使水的表面张力降低，对油污产生润湿，渗透，乳化，增溶，分散，洗净等多种综合作用。整个清洗过程，可分为两步:第一步，表面活性剂对油污的润湿，渗透，使油污从金属表面脱离下来；第二步，利用其乳化，增溶分散能力，进一步把脱离下来的油污稳定的分散在水中。
[0044]本发明的表面活性剂选用表面活性剂为非离子型的表面活性剂。
[0045]所述的非离子型的表面活性剂可选用烷基酚的聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚、12-14碳伯醇聚氧乙烯醚、12-14碳仲醇聚氧乙烯醚、支链化13碳格尔伯特醇聚氧乙烯醚、支链化10碳格尔伯特醇聚氧乙烯醚、直链的10碳醇聚氧乙烯醚、直链的8碳辛醇聚氧乙烯醚、直链的8碳异辛醇聚氧乙烯醚中的一种或几种。
[0046]本发明优选异构脂肪醇聚氧乙烯醚。
[0047]本发明选用含有的异构脂肪醇聚氧乙烯醚表面活性剂的目的是，异构脂肪醇聚氧乙烯醚表面活性剂能降低清洗剂的表面张力，可以快速润湿金属表面，剥离掉表面污染物。
[0048]更具体的，所述的异构脂肪醇聚氧乙烯醚表面活性剂的分子通式为CnH2n+10(C2H40)xH,n = 9-18,x = 5-20,优选n为10-13,χ为7-13的异构脂肪醇聚氧乙烯醚的一种或几种。
[0049]本实施例中优选异构十三醇聚氧乙烯醚作为醇醚。
[0050]本发明的异构脂肪醇聚氧乙烯醚表面活性剂的含量在10-20重量份(以水为100重量份为参考)。
[0051]羟某酸
羟基酸为分子中同时含有羟基一OH和羧基一COOH的化合物。根据其结构可分为脂肪族羟基酸和芳香族羟基酸两类。
[0052]本发明的羟基酸结构式如下:
OH-(CH2)n-C00H
其中，η为不大于4的正整数。
[0053]巯基化合物，除了极易氧化外在镍、铜、铁等金属的催化作用下还易水解，发生水解反应时水中的氢氧根离子会将巯基置换出来生成硫氢根离子，硫氢根离子与水中的氢离子发生反应生成硫化氢，巯基被置换出后的离子与氢氧根离子结合变为二醇或羟基酸，此时，巯基化合物的含量减少，影响巯基对金属表面油污中金属离子的吸附作用。但众所周知，水解反应为可逆反应，在金属清洗剂中添加羟基酸，使得羟基和羧基含量增加，导致水解反应向逆方向进行，达到抑制水解的作用。
[0054]本发明的羟基酸的含量在0.1-2质量份(以水为100重量份为参考)。
[0055]
具体的实施例人造油污的制备与涂覆
将工业凡士林、30#机油、20#机油混和物，加热到120°C左右溶解均匀，倒入羊毛脂、钙基脂、石油磺酸钡和羊毛脂，搅拌溶解，控制温度不超过130°C，待全部溶解后，停止加热，加入氧化铝粉末，搅拌均匀，冷却至室温即可。
[0056]
将打磨、清洗好的钢试片(50 X 25 X 3-5mm)，用挂钩挂好，置于40°C烘箱中干燥30min后，冷却称重，准确至0.2mg。将称后的试片，平放在干净的滤纸上，用小刮刀镊取人造油污，均匀地涂敷在试片一面上三分之二的部位，其余三分之一表面不涂覆，并将试片两侧和底边多余的油污用滤纸擦去。油污涂覆应控制在0.08、.19g之间。然后将涂好的试片用挂钩挂好，放入恒温干燥箱中，温度控制在40°C，干燥30min后取出，用滤纸擦去底边的油污，冷却称重。
[0057]
去除有机污染物的能力的测试方法
在涂覆好人造油污的钢试片上滴加0.5微升的超纯水，测量清洗前的接触角，然后用本发明的金属清洗剂清洗涂覆人造油污的钢试片，其后将经清洗的钢试片用超纯水冲洗，然后用氮干燥。继而将0.5微升的超纯水滴在钢试片上，且测量清洗后的接触角。
[0058]
◎:优良(接触角减小40°或更大)，
〇:良好(接触角减小30°-小于40° )，
Λ:尚可(接触角减小20°-小于30° )，
X:不良(接触角减小小于20° )。
[0059]
金属清洗剂的液态储存稳定性测试:
将清洗剂在室温下放置两个月，观察清洗剂是否有白浊或分离。
[0060]O-稳定
X-白浊/分离
测试结果表示于下表中(实施例1-11):
【权利要求】
1.一种金属清洗剂，其特征在于包含下式所示的含巯基化合物；
2.根据权利要求1中所述的一种金属清洗剂，其特征在于，所述的金属清洗剂，以重量份计，包括以下物质和重量份:含巯基化合物20-30 ；水100。
3.根据权利要求2中所述的一种金属清洗剂，其特征在于，所述的金属清洗剂还包含醇醚，所述的醇醚含量为5-25重量份。
4.根据权利要求1所述的一种金属清洗剂，其特征在于，所述的金属清洗剂还包含强螯合剂，所述的强螯合剂选自氨三乙酸钠、乙二胺四乙酸盐、二乙烯三胺五羧酸盐、乙二胺四甲叉磷酸钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸盐、次氮基三乙酸中的一种或数种。
5.根据权利要求4所述的一种金属清洗剂，其特征在于，所述的强螯合剂的使用量以质量份计为含巯基化合物的0.1%-20%。
6.根据权利要求1中所述的一种金属清洗剂，其特征在于，所述的金属清洗剂还包含抗氧化剂。
7.根据权利要求6中所述的一种金属清洗剂，其特征在于，所述的抗氧化剂选自檬酸、酒石酸、葡萄糖酸、乳酸钠、葡萄糖酸钠、聚丙烯酸钠中的一种或数种。
8.根据权利要求6中所述的一种金属清洗剂，其特征在于，所述的抗氧化剂的使用量以质量份计为巯基化合物的1%_20%。
9.根据权利要求2中所述的一种金属清洗剂，其特征在于，所述的金属清洗剂还包含非离子型的表面活性剂，所述的表面活性剂用量为10-20重量份。
【文档编号】C23G1/26GK103451666SQ201310424276
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月16日 优先权日:2013年9月16日
【发明者】杨震宇 申请人:杨震宇