本发明涉及水分子团簇占主导的强碱表面活性剂组合物以及它们的使用方法。
背景技术：
：高浓度苛性溶液如碱性氢氧化物水溶液广泛用于多种工业、商业、办公室和家庭应用中。木浆煮解、工业清洁、脱漆、铝蚀和丝光处理是使用大体积苛性溶液的典型工艺的示例。然而，强碱溶液具有非常高的表面张力，使得其性能对于许多应用而言不太理想。由于其高表面张力，它缓慢渗透到它润湿的基底中，可能不完全渗透，并且可能甚至从许多表面滚下来。而且，它不与非水性流体如油和脂肪充分混合，其中必须进行搅拌以实现期望的化学转化。相反地，烃溶剂易于润湿和渗透许多表面，并且对许多材料具有良好的溶剂化能力(即溶解能力)。例如，许多氟化烃或氯化烃已被广泛用于清洁、脱脂和制备用于电镀或涂覆操作的部件。此类溶剂有效地移除许多最难移除的工业污垢，然而对许多用途而言，它们因它们缺乏强碱的水解能力而是不适当的。此外，这些溶剂中许多是易燃的，并且作为挥发性有机化合物监管，在干燥过程期间一些溶剂不可避免地进入大气环境中。由于环境影响较低，含水体系比涉及烃溶剂的那些体系优选。然而，对于清洁剂(包括脱脂剂)，此类含水体系需要能够有效移除难移除的工业污垢如防锈剂、油脂、油、抛光化合物、蜡、切削油、成型油和急冷油。因此，期望提供含水组合物，所述含水组合物具有溶剂的润湿和渗透特性以及强碱的水解能力两者。技术实现要素：本发明提供了强碱表面活性剂组合物，所述强碱表面活性剂组合物具有较高的碱浓度，优异的材料渗透能力，和卓越的润湿能力。使用本文所述的建模方法，所述强碱表面活性剂组合物具有[0.8*渐近]至[1.2*渐近]的表面张力(在100ms时)。所述组合物可用于处理方法中，诸如清洁、化学制浆、丝光处理、金属处理、皮革处理、食品处理、和个人美容护理。所述方法包括使基底与有效量的含水强碱表面活性剂组合物接触的步骤，所述含水强碱表面活性剂组合物具有2至9的氢氧化物摩尔浓度。所述组合物包含(a)强碱；和(b)表面活性剂，所述表面活性剂具有末端定位在包含4至10个脂族碳原子的直链或支链脂族烃链中的路易斯酸头部基团。这些含水组合物包含具有路易斯酸头部官能团和短链疏水(例如烃)尾部的表面活性剂。头部基团的主要原子与尾部最接近主链的原子之间的化学键在浓缩的强碱溶液中是不可水解的。在一个实施方案中，所述表面活性剂包含硼酸头部基团和具有4至10个碳原子的烃尾部基团。所述表面活性剂在所述组合物中的含量按所述组合物总体的重量计可为0.05％至30％，或0.1％至10％，或0.1至5％。强碱组合物可有利地具有2至9M，或4至9M的氢氧化物摩尔浓度。具体实施方式I.定义如本文所用，冠词如“一个”和“一种”以及“所述”被理解为是指一种受权利要求书保护或描述的物质，或多于一种的受权利要求书保护或描述的物质的组合。例如，“一种材料”是指一种材料或多于一种材料的集体混合物。应显而易见的是，如本文所用，术语如“一种材料”、“所述材料”和“材料”是同义的，从而互换使用。如本文所用，“[渐近]”是指如本文实施例1中所述，对于建模的非线性曲线计算的渐近值。如本文所用，“[0.8*渐近]”是指计算为渐近值的0.8倍的值。如本文所用，“[1.2*渐近]”是指计算为渐近值的1.2倍的值。如本文所用，术语“一种强碱”或“强碱”是指一种强碱材料，或多于一种强碱材料的组合。如本文所用，术语“一种表面活性剂”或“表面活性剂”是指一种表面活性剂，或多于一种表面活性剂的组合。例如，“10％表面活性剂”是指存在的表面活性剂的总和为10％，其中所述表面活性剂为一种表面活性剂形式或多于一种的表面活性剂的混合物形式(例如具有不同尾部长度的两种表面活性剂)。如本文所用，“一种碱金属盐”是指一种碱金属盐，或多于一种的碱金属盐的混合物。如本文所用，“非金属碱”是指一种非金属碱，或多于一种的非金属碱的混合物。如本文所用，术语“包括”、“含有”和“具有”是非限制性的，并且不排除其它超出说明书和权利要求书中明确表述的其它组分或特征结构。如本文所用，“助剂”是指可加入组合物中以补充组合物的美学和/或功能特性的任选材料。如本文所用，“载体”是指任选材料，包括但不限于可与所述组合物混合以有利于递送和/或使用的流体。如本文所用，术语“固体”包括颗粒、粉末、条块和片剂产品形式。如本文所用，术语“流体”包括液体、凝胶、和糊剂产品形式。除非另外指明，所有百分比和比率均以组合物总体的重量计。除非另有说明，所有组分(即成分)或组合物含量均是关于该组分或组合物的活性物质部分，并且不包括可能存在于这些组分或组合物的可商购获得的来源中的杂质，例如残余溶剂或副产物。除非另外说明，所有百分比均以所述组合物总体的重量百分比计。如本文所用，术语“烃基团”是指仅包含碳和氢的聚合物基团。例如，烃基团可包括烷基基团和/或苯基基团。如本文所用，术语“基团”与术语“基”和/或“部分”同义使用。应当理解，在本说明书中给出的每一最大数值限度包括每一更低数值限度，如同该更低数值限度在本文中也被明确地表示。在本说明书中给出的每一最小数值限度将包括每一更高数值限度，如同该更高数值限度一样在本文中也被明确地表示。在本说明书中给出的每一数值范围将包括落在该较大数值范围内的每一更窄的数值范围，如该更窄的数值范围在本文中也被明确地表示。如本文所用，“头部基团主要原子”为与烃尾部直接键合的头部基团原子。II.强碱表面活性剂组合物使用本文所述的建模方法，所述强碱表面活性剂组合物具有[0.8*渐近]至[1.2*渐近]的表面张力(在100ms时)。所述组合物包含(a)强碱；和(b)表面活性剂，所述表面活性剂具有末端定位在包含4至10个脂族碳原子的直链或支链脂族烃链中的路易斯酸头部基团。组合物的摩尔浓度可在2至9M，或者4至9M的范围内。表面活性剂的含量按所述组合物总体的重量计可为0.05％至30％，或0.1％至10％，或0.1％至5％。表面活性剂具有与具有4至10个碳原子、或4至8个碳原子、或4至6个碳原子的烃尾部(疏水部分)连接的路易斯酸头部基团(亲水部分)。如本文所用，“路易斯酸”头部基团是(1)完全经典的路易斯酸和/或(2)由于电子不足而包含路易斯位点。在酸-碱反应的路易斯理论中，碱给予电子对，而酸接受电子对。因此，路易斯酸是可接受一对非键电子的任何实体，如H+离子。换句话讲，完全经典的路易斯酸是电子对受体。一些分子具有称为路易斯位点的缺电子键。当分子具有过少的价电子而不能形成稳定的八电子结构时，存在路易斯位点。缺电子化合物的示例为硼烷，其通常被描述为具有3-中心-2-电子键。此类物质易于与路易斯碱(即孤对源)反应形成稳定的加合物。烃尾部包含4至10个碳原子，并且可以为直链或支链的烷基基团。所述尾部包含4至8个碳原子、或4至6个碳原子。本发明强碱表面活性剂组合物的各种组分更详细描述于下文中。A.强碱本发明的含水强碱组合物具有2至9M，或4至9M的摩尔浓度，并且包含强碱。强碱为能够在酸-碱反应中将非常弱的酸去质子化的化合物。强碱的常见示例包括强碱盐，其为碱金属和碱土金属的可溶性氢氧化物。此类碱的示例包括氢氧化钾(KOH)、氢氧化钡(Ba(OH)2)、氢氧化铯(CsOH)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化锶(Sr(OH)2)、氢氧化钙(Ca(OH)2)、氢氧化锂(LiOH)、氢氧化铷(RbOH)、以及它们的组合。这些强碱的阳离子存在于元素周期表第一族和第二族中(碱金属和碱土金属)。在一个实施方案中，所述碱为NaOH，并且所述组合物具有约4M的摩尔浓度。在另一个实施方案中，所述碱为KOH，并且所述组合物具有约4M至约5M的摩尔浓度。在其它实施方案中，所述碱为LiOH，并且所述组合物具有约2M至约9M的摩尔浓度。还可使用非金属强碱如氢氧化铵。在一个实施方案中，所述组合物包含非金属碱如氢氧化铵或烷基取代的氢氧化铵。在特定实施方案中，所述组合物包含烷基取代的氢氧化铵，其选自四甲基氢氧化铵、三甲基氢氧化铵、三丁基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、以及它们的组合。在另选的实施方案中，所述组合物为凝胶形式。如果适当，所述凝胶可以凝胶形式使用(例如在期望所述组合物“附着”的使用情况)或可用作使用前稀释的浓缩物。如本文更详细论述的，所述组合物的碱摩尔浓度与水分子团簇浓度密切相关。B.表面活性剂所述表面活性剂在所述组合物中的含量按所述组合物总体的重量计可为0.05％至30％，或0.1％至10％，或0.1至5％。所述表面活性剂具有与具有4至10个碳原子的烃尾部(疏水性部分)连接的路易斯酸头部基团(亲水性部分)。如本文所用，“路易斯酸”头部基团是(1)完全经典的路易斯酸和/或(2)由于电子不足而包含路易斯位点。在一个实施方案中，头部基团的主要原子包括具有2至4的鲍林电负性值的原子。具有2至4的鲍林电负性值的原子可选自B、N、P、S、Cl、As、Se、Br、Te、I、Po、At、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Ag和Au。另选地，它们可选自B、N、P、S、Cl、Se、Br或I。电负性是原子在分子中时吸引并将电子结合到其本身的能力。(LinusPauling，“TheNatureoftheChemicalBond”，ThirdEdition(1960)，第88页)。鲍林电负性值可见于常见的科学参考书中，诸如Macmillan'sChemicalandPhysicalData，M.James和M.P.Lord，Macmillan，London，UK，1992中；本文中讨论的鲍林电负性值源自该参考书。烃尾部包含4至10个碳原子，并且可以为直链或支链的烷基基团，或者在一些情况下可包含芳基基团。在其它实施方案中，尾部包含4至8个碳原子，或4至6个碳原子。头部基团的主要原子与尾部最接近主链的原子之间的化学键在浓缩的强碱溶液中是不可水解的。为偶极键(还称为配位共价键或配位键)的该键是2-中性2-电子共价键类型，其中两个电子来源于相同原子。当路易斯碱(在该情况下，来自尾部基团)向路易斯酸(头部基团)贡献一对电子时，形成偶极键。相比之下，标准共价键的每个原子贡献一个电子。在一个实施方案中，所述表面活性剂选自硼酸、丁基硼酸、戊基硼酸、己基硼酸、异丁基硼酸、氧化胺、辛基二甲基氧化胺、氧化膦、己基二甲基氧化膦、辛基二甲基氧化膦、癸基二甲基氧化膦、磺酸、辛基磺酸、癸基磺酸、磺基甜菜碱、烷基羟丙基磺基甜菜碱、羧酸、己基羧酸、辛基羧酸、以及它们的组合。1.示例性路易斯酸头部基团典型的路易斯酸头部基团的非限制性示例包括硼酸、氧化胺、全氟二甲基氧化胺、氧化膦、磺酸、磺基甜菜碱、羧酸、全氟羧酸、以及它们的混合物。本文更详细地论述了具体的路易斯酸头部基团。a.硼酸在一个实施方案中，表面活性剂是由下式(I)表示的硼酸，其中取代基R为具有4至8个碳原子的直链或支链的烷基链或芳基链。硼酸为包含碳–硼键的烷基或芳基取代的硼酸。硼酸充当路易斯酸。它们为电子对受体，从而能够通过共享由路易斯碱提供的电子对，与路易斯碱反应形成路易斯加合物。在结构上，硼酸(RB(OH)2)为包含三价硼的有机化合物，所述化合物具有一个烷基或芳基取代基(即C–B键)和两个羟基基团以满足硼原子剩余化合价。具有仅六个价电子，从而缺乏两个电子，sp2-杂化的硼原子具有p空轨道。该低能轨道正交于三个取代基，所述取代基呈三角平面几何定向。由于它们不足价，硼酸具有p空轨道。该特性赋予它们作为可配位碱性分子的温和有机路易斯酸的独特特性。如此，所得四面体加合物获得类似碳的构型。因此，尽管存在两个羟基基团，大部分硼酸的酸性特性是路易斯酸的酸性特性。式(II)示出硼酸在水中的电离平衡。硼酸的反应性和特性高度取决于它们的单一可变取代基的性质；更具体地，取决于直接键合到硼的碳基团(R)的类型。邻近硼羰基基团的大体积取代基由于在形成四面体硼酸根离子时的空间抑制而降低酸强度。当与阴离子配体配位时，虽然所得负电荷形式上画在硼原子上，但是实际上它分散在三个杂原子上。正是将水电离和通过“间接”质子转移形成水合氢离子的这种能力表征了大多数硼酸在水中的酸性。因此，大多数酸性硼酸具有可以最佳形成并稳定羟基硼酸根阴离子的最亲电子硼原子。b.氧化胺在一个实施方案中，所述表面活性剂为氧化胺。氧化胺包含官能团R3N+-O-，其中R1和R3为H，并且R2为具有4至10个碳原子的直链或支链的烷基链或芳基链，如下式(III)中所述的：氧化胺可根据给出两个电子到氧原子的碱性胺来描述，如由下式(IV)所示：R3N→O(IV)箭头→指示极性共价键中的两个电子源自胺部分。c.氧化膦在另一个实施方案中，表面活性剂为由下式(V)通式结构表示的氧化膦(OPR3)，其中R2为具有4至10个碳原子的直链或支链的烷基链或芳基链，并且R1和R3各自为H。膦原子为sp3杂化的，具有孤对电子。磷氧键是由从氧p轨道将孤对电子给到反键合的磷-碳键而得到的配位键。d.磺酸磺酸可由下式(VI)表示，其中R为具有4至10个碳原子的直链或支链烷基链或芳基链并且S(＝O)2OH基团是磺酰基氢氧根。磺酸的非限制性示例包括辛基磺酸和癸基磺酸。e.磺基甜菜碱磺基甜菜碱可例如由下式(VII)表示，其中R1为具有4至10个碳原子的直链或支链的烷基链或芳基链。磺基甜菜碱的非限制性示例包括烷基羟丙基磺基甜菜碱。f.羧酸羧酸可例如由下式(VIII)表示，其中R为一价官能团。羧酸的非限制性示例包括己基羧酸和辛基羧酸。2.疏水性尾部基团本文可使用具有4至10个碳原子长的主链的任何适宜尾部基团，例如烷烃烃基团、全氟烷基基团和/或聚硅氧烷基团。所述尾部基团通常为C4-C10烃，诸如直链或支链烷基或芳基基团。在一个实施方案中，尾部为由植物或石油基油衍生的烃。在特定实施方案中，一个或多个尾部碳可被非碳元素取代。即尾部为其中一个或多个非氧杂原子取代有机材料烃链中一个或多个碳原子的有机化合物材料，和/或代替有机材料其它烃链中的碳原子起作用。例如，一部分或所有的烃尾部基团可被硅氧烷-或碳氟-链疏水性基团取代。当存在代替碳原子的非碳原子时，这些非碳原子计为碳链长度的一部分。III.作用机制本发明提供浓缩的强碱溶液，其具有与传统工业溶剂的动态表面张力曲线类似的动态表面张力曲线。由于其表面张力超低，该“强碱溶剂”润湿、渗透并且浸入到基底中，比传统强碱溶液更加优异。如科学家通常已知的，水是非常有趣的材料，其不总是如其它液体所观测的那样，遵循期望的行为模式。它表现出独特的行为，诸如从固态转变成液态时密度增加。另一种有趣的行为涉及在不同情况下形成具有不同尺寸的水分子团簇。例如，对于高浓度强碱溶液，形成具有不同构形的水分子团簇。据信，在水分子团簇存在下的形成影响了不同表面活性剂的性能。浓缩的强碱溶液具有与稀释的水性溶液显著不同的结构和表面张力。不受理论的限制，该创新涉及理解高浓度强碱溶液在水分子团簇存在下的结构，诸如H7O4-(3H2O·OH-)和H9O5-(4H2O·OH-)的加合物。申请人令人惊奇地发现，此类体系的有效表面活性剂将不同于低浓度强碱含水体系中可用的那些。在非常高的苛性溶液浓度下，存在于所述溶液中的水由于水主要以水分子团簇形式存在，而不表现为传统的水性溶剂。这产生存在极少游离水的高水分子团簇溶剂体系。当加入离子化合物如碱性氢氧化物或盐时，在部分解离的阳离子和阴离子成员周围形成初级水分子团簇。在阴离子部分周围形成初级水分子团簇的水分子形成具有部分负电荷的水分子团簇，初级δ-水分子团簇。在互补的过程中，初级δ+水分子团簇在水分子靠近阳离子成员处形成。初级δ+水分子团簇具有部分正电荷。δ-和δ+初级水分子团簇由于相反的部分电荷而彼此缔合作为近邻。包含初级水分子团簇的水分子的数目取决于溶液内离子化合物和离子化合物特定组分的摩尔浓度。还注意到，这些因素影响与初级水分子团簇缔合的相邻吸引的羟基离子的数目。例如，不受理论的束缚，假设对于1MKOH，包含与OH-羟基缔合的初级δ-水分子团簇的水分子的数目在概率上包括多组四个水分子，可能具有以一定距离与其缔合的额外氢氧根或水分子。同时，包含与K+阳离子物质缔合的初级δ+水分子团簇的水分子的数目在概率上包括多组七个水分子，可能具有以一定距离与其缔合的额外一个或两个氢氧根或水分子。由于存在大量可得的水分子，在初级水分子团簇周围形成次级水分子团簇外壳。对于1M的OH-和K+物质，它们的次级外壳涉及更多数目的水分子。那些分子不像初级水分子团簇的水分子那样紧密结合。这仍保留在任何给定时间不与水分子团簇缔合，从而在周围自由移动的额外水分子。具体地，对于1MKOH，每个KOH分子存在多个具有该自由移动状态的水分子。这是传统表面活性剂无法降低表面张力，从而不再起作用的情况。随着KOH溶液摩尔浓度提高，水分子的数目减少。起初，水分子将持续迁移至部分带电的初级水分子团簇。这些团簇与K+和OH-离子更紧密缔合。如果存在足够的水分子，则形成至少部分次级外壳。随着KOH摩尔浓度增加，自由水分子的数目降至其中没有足够的水可供形成完整次级外壳，并且微乎其微的水(如果有的话)可供自由移动的点。在该情况下，传统表面活性剂物质不再起作用，因为它们不再降低表面张力。申请人认识到，在这种环境下需要不同类型的表面活性剂起作用，并且研发了本发明作为该问题的解决方法。为降低水分子团簇占主导的溶液的表面张力(诸如由高摩尔浓度的离子化合物加合所产生的)，已发现可使用缺电子中心或富电子中心分子中的一者或两者。前者可与δ-水分子团簇缔合以提供表面张力下降，而后者可与δ+水分子团簇缔合以提供表面张力下降。申请人发现，在高浓度强碱溶液中，有效的表面活性剂具有路易斯酸头部官能团，和短于常规表面活性剂的尾部(例如C4-10相对于常规C12-18表面活性剂尾部)。如本文示例所展示的，这些解决方法在使用高度浓缩的强碱的多个领域中具有优异的功效。虽然不受理论的限制，但是据信达到拐点示意水的结构显著变化。如本文所用，拐点对应于如本文所述绘制的曲线的渐近。该时间点与组合物的清洁能力强烈相关。申请人已发现，水分子团簇占主导的环境中有效动态表面张力下降的重要特征为较短的尾部长度。例如，用于非水分子团簇占主导的水性溶液中的许多传统表面活性剂具有包含表面活性剂尾部如C12或C14尾部的碳链，所述碳链具有中等至较长的碳数。在具有足够数目的可得游离水分子的水性溶液中，疏水性长尾部可使它们自身充分定位在水分子之间，使得斥力不过度过量，并且驱使表面活性剂析出溶液，或造成其它不可取的效应。但是在周围几乎没有或没有游离水的水分子团簇占主导的溶液中，表面活性剂尾部必须用于使它们自身围绕具有部分电荷的较大水分子团簇定位。这是较高斥力环境，使得传统碳尾部长度不导致表面张力下降。然而已发现，采用较短链长(从而具有较低斥力)的本发明表面活性剂致使动态表面张力效应降低。水性溶液接触固体或液体的能力以及在表面上铺展的能力(通常称为润湿能力)是尤其用于硬质表面清洁的碱性溶液的重要特性。高浓度强碱溶液的表面张力下降可促进接触改善。已令人惊奇地发现，通过使用具有这些非常特定属性的表面活性剂，可使高度浓缩的强碱溶液的表面张力下降低于通常认为可能的那些。这改善了强碱与预期目标固体或液体溶液的接触，从而促进强碱功效。接触改善可以多种可用方式表现，如改善接触、渗透、铺展、透过或扩散到固体或液体之中或之内。III.方法本发明提供用于处理受生物膜影响的表面的方法。在一个方面，所述方法包括使受影响的表面与清洁组合物接触的步骤，所述清洁组合物包含含水强碱表面活性剂组合物，或在一些情况下，基本上由该含水强碱表面活性剂组合物组成，所述含水强碱表面活性剂组合物具有2至9的氢氧化物摩尔浓度，并且包含：(a)强碱；和(b)表面活性剂，其具有末端定位在包含4至10个碳原子(例如脂族)的直链或支链脂族或芳基烃链中的路易斯酸头部基团。如本文所用，“处理”是指从受影响的表面中移除生物膜的至少一部分，或者预防性地抑制生物膜形成、生长或再生。如本文所用，“受影响的表面”是指表面至少部分地被生物膜覆盖或是容易在其上形成生物膜的表面(例如在生物膜在过去已经形成过的含水或潮湿环境中存在)或者其中期望抑制生物膜的表面(例如，在含水或潮湿环境中存在)。“移除”可包括移除生物膜的全部或一部分，以及通过连续移除生物体的层来减小生物膜的厚度，从而暴露下面的一个或多个附加生物膜层。一旦从受影响的表面移除，就可冲掉、刷洗或以其它方式从受影响环境(例如，水体系)中传输脱离的生物膜物质。在另一个方面，本发明可用于抑制生物膜在表面，尤其是在容易形成生物膜的表面上积聚。如本文所用，“抑制”是指预防性地抑制生物膜在表面上形成或重新形成。抑制可包括永久性或暂时停止生物膜形成，以及阻止或减缓生长。典型的表面可包括选自下列的那些：金属、不锈钢、塑料、陶瓷、瓷、橡胶、木材、混凝土、水泥、岩石、大理石、石膏和玻璃。处理生物膜的方法可涉及一种或多种处理。例如，可处理表面以用于生物膜移除并随后经历一种或多种优先处理以在稍后的时间抑制生物膜再生。另外，处理和抑制的方法可同时进行，在从移植区移除生物膜和其在非移植表面上生长(或在新清洁的表面上再生)作为同一步骤的部分出现的情况下。组合物可通过任何合适的方法，诸如灌洗(例如，利用重复注入溶液洗涤)、雾化、喷雾、稀释、拖洗、倾倒、浸渍、浸泡、以及它们的组合来接触受影响的表面。接触之后可进行从体系中移除脱离的碎片。移除碎片可例如利用清洁液体诸如水，通过任何合适的方法来实现，所述方法包括刷洗、冲洗、引流、灌洗、雾化、喷涂、拖洗、擦洗、冲洗、浸渍以及它们的组合。在任何特定情况下，有效处理和/或抑制生物膜所需要的强碱表面活性剂清洁组合物的浓度和量将取决于以下因素，诸如所用的具体强碱表面活性剂、生物膜污染的程度、期望的处理水平、待处理的表面类型(例如家庭、各种工业环境)、清洁组合物将与受影响表面接触的时间长度，其全部可由本领域技术人员根据本公开来确定。因此，可认为任何给定表面所需的强碱表面活性剂的量将是“有效量”。如本文所用，“有效量”是实现特定条件组所期望的处理程度所需的强碱表面活性剂清洁溶液的量(即，浓度、数量)。IV.组合物形式和用途本发明提供用于处理基底的方法。在一个方面，所述方法包括使所述基底与组合物接触的步骤，所述组合物包含或在一些情况下基本上由以下组成：含水强碱表面活性剂组合物，所述含水强碱表面活性剂组合物具有2至9的氢氧化物摩尔浓度，并且包含：(a)强碱；和(b)表面活性剂，其具有末端定位在包含4至10个碳原子(例如脂族)的直链或支链脂族或芳基烃链中的路易斯酸头部基团。如本文所用，“处理”是指作用所述基底以导致期望的变化或转化。所述组合物可用于其中通常使用浓缩强碱溶液的任何适宜方法中。使用所述组合物，获得强碱溶液与所接触表面之间表面张力下降更大的更有效工艺。在一个方面，本发明提供一种用于处理基底的方法，所述方法包括使所述基底与有效量的本发明所述组合物接触。所述组合物可经由任何适当方法接触所述基底，诸如灌洗(例如反复注入溶液洗涤)、雾化、喷雾、稀释、拖洗、倾倒、浸渍、浸泡、以及它们的组合。在适当情况下，接触后，可使用例如清洁液体诸如水，通过任何适当方法移除强碱表面活性剂组合物，包括刷洗、冲洗、引流、灌洗、雾化、喷雾、拖洗、擦洗、冲洗、浸渍、以及它们的组合。待处理的基底可由任何适宜的材料制得，所述材料包括但不限于金属、不锈钢、塑料、陶瓷、瓷、橡胶、木材、混凝土、水泥、岩石、大理石、石膏、和玻璃。基底的典型示例包括需要清洁或改性的表面，以及制造商品所用的部件。如本文所用，“部件”是指在制造商品过程中与所述强碱表面活性剂接触的商品的部件、部分或成分。例如，在一个或多个步骤中使用强碱表面活性剂的金属制造工艺包含至少一种金属组分，因为所述强碱表面活性剂接触制备工艺中所用的材料，而不是接触成品金属自身。有效处理给定基底所需的强碱表面活性剂的浓度和量将取决于以下因素，诸如所用的具体强碱表面活性剂、所处理的基底的类型、和期望的处理水平，所有这些可由本领域技术人员根据该公开来测定。因此可以说，任何基底所需的强碱表面活性剂的量将为“有效量”。如本文所用，“有效量”是对具体应用达到期望处理程度所需的强碱表面活性剂溶液的量(即浓度、数量)。所述组合物可为任何适宜形式。例如，产品类型可包括以下那些，诸如液体、凝胶、糊剂、和悬浮液、以及浓缩物。可用小剂量体积(例如供家庭使用)至大剂量体积(例如供工业清洁)范围内的多种容器、器具、槽罐或包装，容纳和调配产品或其浓缩物(例如分配和沉积在基底上)，其中所述容器可以是可重复使用的(例如工厂用槽罐)至一次性的(例如小瓶或袋)。所述容器可容纳足够供单次使用事件或供多次使用的产品。所述组合物可为全配制易用产品，或可需要在使用前配制。例如，所述组合物可为包含组合物成分和制备说明书的套盒形式，或可为在容器之内或之外稀释的浓缩物。所述组合物可任选包含任何适宜的助剂成分，如本领域中已知的用于此类组合物中的那些。例如，基于氢氧化钠的洗涤剂通常包含防锈剂和消泡剂。所述组合物可在多种环境(例如工业、商业、办公室、家庭和车辆)中用于多种应用(例如清洁、制造、和产品配制)。典型的用途包括但不限于重型和工业清洁、化学制浆、丝光处理、金属处理(例如制造、金属蚀刻和改性)、皮革处理、食品处理、和个人护理产品制造、以及使用此类个人护理产品的方法/应用。这些用途中的一些进一步论述于下文中。清洁：所述组合物提供改善的溶解度、润湿性、和清洁能力，并且可溶解油脂、油、脂肪和蛋白基沉积物，使得它尤其适于改善清洁过程，包括移除难移除的污垢和生物膜。清洁剂可广泛地采取以下形式：去除剂、剥离剂、脱脂剂、消毒剂、洗涤剂、皂、清洁试剂、或期望的任何其它适宜形式。适于用强碱表面活性剂组合物清洁的基底可包括存在于多种体系中的那些，如工业、海洋、汽车和家用环境中的那些。工业体系可包括以下那些，诸如：冷却水体系、换热器、纸浆和造纸、食品处理体系、金属加工、光学处理、反渗透膜、水处理、流动通道、涡轮、太阳能电池板、压水反应器、注射和喷雾喷嘴、蒸汽发生器、工艺设备、二次采油注水井、和管道(例如饮用水)。所述组合物也可用作引擎和机械的油脂和油清洁剂、将油墨和清漆从印刷板/气缸移除的去除剂、以及用作部件脱脂剂。海洋体系可包括管线(例如近海石油和天然气工业的管线)、近海石油钻机、和船体。家庭体系包括存在于游泳池、盥洗室、家庭排水管的那些表面，和其它家庭表面如切割表面、水槽、台面、淋浴和浴缸表面、花瓶、宠物食物/水盆、装饰性水造景(例如喷泉、池塘)、和鸟槽。所述组合物也可用作烘箱清洁剂、烤架清洁剂(例如烤架表面、装置、用具)、不锈钢和玻璃烤盘上的脱脂剂、清漆和涂料剥离剂、道路沥青去除剂、甲板清洁剂；家具清洁剂、轮罩清洁剂；飞机、轮船、卡车、汽车或摩托车表面清洁剂；窗户清洁剂；个人护理组合物；指甲油去除剂；胶带去除剂、和除胶剂。化学制浆：氢氧化钠被广泛用于木材制浆中以制造纸或再生纤维。NaOH连同硫化钠是白色液体溶液的重要组分，所述白色液体溶液用于在克拉夫特过程中将木质素从纤维素纤维中分离出来。它还在漂白得自制浆工艺的棕色纸浆过程的若干后期阶段起到重要作用。这些阶段包括氧脱木素、氧化提取、和简单提取，所有这些需要阶段结束时pH>10.5的强碱性环境。丝光处理：丝光处理是通过其用高浓度氢氧化钠(或其它金属氢氧化物)处理棉(或其它纤维素纤维)以改善染料亲和力、化学反应性、尺寸稳定性、拉伸强度、光泽和/或光滑性的过程。强碱渗透棉纤维，并且将来自纤维素1的纤维素晶体结构转化成纤维素2。用于金属制备的拜耳方法：在拜耳方法中，在含氧化铝的矿石(铝土矿)精炼中使用氢氧化钠以制备矾土(氧化铝)，所述矾土是经由电解Hall-Héroult方法制备铝金属所用的原材料。由于氧化铝是两性的，它溶解于氢氧化钠中，留下在高pH下溶解性较低的高碱性赤泥形式的杂质如铁氧化物。其它两性金属是锌和铅，其溶解于氢氧化钠浓溶液中以分别获得锌酸钠和铅酸钠。铝(金属)表面蚀刻和改性：强碱侵蚀铝。氢氧化钠与铝和水反应，释放氢气。铝从氢氧化钠(NaOH)获得氧原子，氢氧化钠继而从水获得氧原子，并且释放两个氢原子。因此，所述反应产生氢气和铝酸钠。在该反应中，氢氧化钠用作使溶液呈碱性的试剂，铝可溶解于其中。该反应可用于蚀刻，移除阳极化，或将抛光表面转变成缎状饰面，但不进一步钝化，如在正常使用条件下或在苛刻大气条件下，阳极化或铬酸阳极化表面可变得劣化。皮革处理：由于苛性碱如KOH破坏毛干表皮，因此使用氢氧化钾化学上协助从兽皮上移除毛发。将兽皮在KOH和水的溶液中浸泡若干小时，以使它们准备用于鞣制工艺的脱毛阶段。包括大规模工艺的食品制备：氢氧化钠的食品用途包括水果和蔬菜的洗涤或化学去皮、巧克力和可可加工、焦糖着色生产、家禽浸烫、软饮料加工和冰淇淋增稠。通常将橄榄浸泡于氢氧化钠中以软化。食品用途还可包括制备碱渍鱼、玉米粥、玉米粗粉、和椒盐脆饼。通渠剂：所述强碱溶解油脂，产生水溶性产物。它还水解蛋白质，如存在于可能堵塞水管的毛发中的那些。个人美容护理：氢氧化钾通常是美甲处理中使用的化学“表皮去除剂”中的主要活性成分。预剃刮产品和一些剃刮霜膏包含氢氧化钾以迫使毛发表皮开放，并且用作吸湿剂以吸引和迫使水进入毛干中，造成毛发进一步损伤。在该弱化状态下，毛发更易被剃刀刀片切割。其它用途包括用于拉直毛发的化学松弛剂、脱毛剂、以及用于使毛发卷曲的烫发产品。分析方法动态表面张力液体的动态表面张力可使用张力计来测定。所述张力计可根据泡点压力法测定液体的动态表面张力。泡点压力法包括将气体如空气注入到待分析的液体中。气体通过浸于液体内的毛细管进入液体中。记录若干气体流量下气体与液体之间的压差。每个流量下形成气泡所需压差经由Young-Laplace公式与液体表面张力成比例，如下所示：其中Δp为气泡内部压力与液体内气泡外部压力之间的压差，以牛顿每平方米(N/m2)为单位；d为毛细管直径，以米(m)为单位；并且σ为液体表面张力，以牛顿每米(N/m)为单位。对于每个流量使用Young-Laplace公式，计算每个气体流量下液体的动态表面张力。气泡寿命等于每个气泡形成之间经过的时间，并且记录每个流量下的气泡寿命。将所计算的动态表面张力值对气泡寿命作图。测定液体动态表面张力的方法可一般包括以下步骤：(1)校准张力计；(2)清洁张力计的毛细管；以及(3)用张力计测定液体的动态表面张力和气泡寿命。用张力计测定液体的动态表面张力的方法一般可依照例如美国材料与试验协会标准ASTMD3825-09。可使用购自SITAMessetechnikGmbH(Dresden，Germany)的SITAsciencelinet60张力计，测定液体如电解质溶液的动态表面张力。可根据SITAMessetechnik说明书，用校准模式的张力计校准t60张力计。参见SITAsciencelinet60手册第4页第12.1段。通过将张力计的毛细管顶端放入到保留于玻璃容器如50mL烧杯中的约25mL去离子(DI)水中，完成校准。毛细管顶端应延伸到溶液中，达到制造商所推荐的深度，所述深度由张力计温度探头上的标记示出。DI水的温度应介于约20℃和约30℃之间。然后可根据SITAMessetechnik说明书，用清洁模式的张力计，将t60张力计清洁。参见Id.第20页第12.4段。可首先用DI水冲洗毛细管。通过将张力计的毛细管顶端放入到保留于玻璃容器如50mL烧杯中的约25mL去离子(DI)水中，完成清洁。毛细管顶端应延伸到溶液中，达到制造商所推荐的深度，所述深度由张力计温度探头上的标记示出。DI水的温度应介于约20℃和约30℃之间。使空气通过张力计的毛细管快速鼓泡约两(2)分钟。然后可使用t60张力计获得待分析液体溶液的动态表面张力。可根据SITAMessetechnik说明书，用自动测量模式的张力计获得数据。参见Id.第18页第12.3段。通过将张力计的毛细管顶端放入到保留于玻璃容器如50mL烧杯中的约25mL液体溶液中，完成自动测量。毛细管顶端应延伸到溶液中，达到制造商所推荐的深度，所述深度由张力计温度探头上的标记示出。待分析溶液的温度应介于约20℃和约30℃之间。自动测量可涵盖约三十毫秒(“ms”)至约十秒(“s”)的泡沫寿命范围。然后可记录泡沫寿命范围内的待分析的液体溶液的动态表面张力。就本发明的目的而言，在约25℃的温度下，在100ms的泡沫寿命下测量动态表面张力。除非明确或通过上下文另外指明，如本文所用的术语“表面张力”是指动态表面张力。实施例实施例1–双指数5P模型在各种强碱/表面活性剂含量下制备样品，并且在100毫秒时测量每种样品的表面张力。将JMP统计软件(购自JMP，SAS的业务部门，SASCampusDrive，Cary，NC27513，USA)用于构建数据的双指数5P模型，其形成非线性曲线。所述数据按以下公式来表征：在下表1中，示出了各种组合物的曲线拟合参数。在所述表之后是利用所示曲线拟合方程的表面张力相对于泡沫寿命数据的曲线图。表1：表2-拟合曲线材料/浓度＝1％AHS16的1MKOH溶液模型比较模型AICcBICSSEMSERMSER-Square双指数5P-49.38458961.5422276.85951070.10553090.32485530.9933401表3-拟合曲线材料/浓度＝1％AHS16的5MKOH溶液模型比较模型AICcBICSSEMSERMSER-Square双指数5P--35.83257-23.674932.0304310.03123740.17674110.9972006表4-双指数5P拟合总结AICc-35.83257BIC-23.67493SSE2.030431MSE0.0312374RMSE0.1767411R-Square0.9972006表5-参数估计参数估计标准误差下限95％上限95％渐近24.3222110.036365624.25093524.393486参数估计标准误差下限95％上限95％等级112.668890.317335412.04692413.290856衰减率118.4830170.907228716.70488220.261153等级23.8918490.20152673.49686394.2868341衰减率21.67615160.12860321.42409391.9282093表6-拟合曲线材料/浓度＝1％AHS16的8.7MKOH溶液模型比较模型AICcBICSSEMSERMSER-Square双指数5P-62.19398474.3516228.23692810.1267220.35598030.9987337表7-双指数5P拟合总结AICc62.193984BIC74.351622SSE8.2369281MSE0.126722RMSE0.3559803R-Square0.9987337表8-参数估计参数估计标准误差下限95％上限95％渐近25.5137750.091580725.3342825.69327参数估计标准误差下限95％上限95％等级133.340080.353610732.64701534.033144衰减率110.7051150.267361910.18109511.229135等级27.14318810.28935226.57606827.710308衰减率20.75417040.05669850.64304350.8652974表9-拟合曲线材料/浓度＝1％C8AO+C4BA(2:1)的5MKOH溶液模型比较模型AICcBICSSEMSERMSER-Square双指数5P--78.58032-66.422681.10248420.01696130.13023550.9934533表10-双指数5P拟合总结AICc-78.58032BIC-66.42268SSE1.1024842MSE0.0169613RMSE0.1302355R-Square0.9934533表11-参数估计参数估计标准误差下限95％上限95％渐近29.2044370.025829629.15381229.255062等级15.31573960.21421034.8958955.7355842衰减率115.7310021.471880512.84616918.615835等级21.88817120.23175151.43394662.3423958衰减率22.08697350.29905481.50083692.6731101表12-拟合曲线材料/浓度＝1％C8AO+C4BA(2:1)的8.7MKOH溶液模型比较模型AICcBICSSEMSERMSER-Square双指数5P-45.1067257.2643586.45286160.09927480.3150790.9981904表13-双指数5P拟合总结AICc45.10672BIC57.264358SSE6.4528616MSE0.0992748RMSE0.315079R-Square0.9981904表14-参数估计参数估计标准误差下限95％上限95％渐近27.3048360.069800127.16803127.441642等级136.7366050.546556135.66537537.807835衰减率118.2215240.484004917.27289219.170156等级24.43254530.26189483.9192414.9458497衰减率21.22121960.12834660.9696651.4727742表15-拟合曲线材料/浓度＝2000ppmC8氧化胺的20％KOH溶液模型比较模型AICcBICSSEMSERMSER-Square双指数5P--56.827-47.308350.71072920.0157940.12567410.9970701表16-双指数5P拟合总结AICc-56.827BIC-47.30835SSE0.7107292MSE0.015794RMSE0.1256741R-Square0.9970701表17-参数估计参数估计标准误差下限95％上限95％渐近30.2193560.188423429.85005330.588659等级14.726230.12687234.47756484.9748952衰减率10.00046755.1374e-50.00036690.0005682等级24.76093660.15064884.46567045.0562028衰减率20.00733650.00055220.00625410.0084188表18-拟合曲线材料/浓度＝2000ppmC8氧化胺的25％KOH溶液模型比较模型AICcBICSSEMSERMSER-Square双指数5P--59.47313-49.954480.67409350.01497990.12239220.9883881表19-双指数5P拟合总结AICc-59.47313BIC-49.95448SSE0.6740935MSE0.0149799RMSE0.1223922R-Square0.9883881表20-参数估计参数估计标准误差下限95％上限95％渐近30.6257220.203459130.2269531.024495等级13.42611920.16226493.10808593.7441525衰减率10.00888510.0008950.00713090.0106393等级21.78262820.14258071.50317512.0620813衰减率20.00043240.00012290.00019160.0006733表21-拟合曲线材料/浓度＝2000ppmC8氧化胺的30％KOH溶液模型比较模型AICcBICSSEMSERMSER-Square双指数5P--65.27702-55.758370.60021690.01333820.11549090.9853222表22-双指数5P拟合总结AICc-65.27702BIC-55.75837SSE0.6002169MSE0.0133382RMSE0.1154909R-Square0.9853222表23-参数估计参数估计标准误差下限95％上限95％渐近29.9611690.083850729.79682430.125513等级12.66399420.16509672.34041072.9875778衰减率10.00914340.00126720.00665980.011627等级21.40979990.10837021.19739831.6222015衰减率20.00069830.00015820.00038820.0010084表24-拟合曲线材料/浓度＝2000ppmC8氧化胺的35％KOH溶液模型比较模型AICcBICSSEMSERMSER-Square双指数5P--87.35994-77.841290.3859210.0085760.09260680.991149表25-双指数5P拟合总结AICc-87.35994BIC-77.84129SSE0.385921MSE0.008576RMSE0.0926068R-Square0.991149表26-参数估计参数估计标准误差下限95％上限95％渐近28.9316720.093193528.74901629.114328等级13.39942290.1360163.13283663.6660093衰减率10.0095650.00078460.00802730.0111027等级21.19902770.07519491.05164841.346407衰减率20.00056480.00013580.00029860.0008309实施例2–强碱表面活性剂清洁组合物制备由45％KOH(aq)(11.63M)原液制备四种独立浓度的KOH；1M、3M、5M和8.7M。1MKOH(3.86％)：向100mL容量瓶中加入15mL去离子水，然后缓慢加入8.60mL45％KOH原液。向该均一溶液中，加入1.66克(9.60mmol)的N,N-二甲基-N-辛基氧化胺和0.33克(3.24mmol)丁基硼酸。将所得溶液稀释至100mL。实施例3如表7中所示，在500mL容量瓶中，由8.9MKOH原液制备三种不同KOH浓度的三种不同强碱表面活性剂溶液。表27：使用刷洗、喷雾或另选地将烤架浸入强碱溶液浴中，使脏污的不锈钢烤架(其中污垢主要由与烧焦的蛋白质和碳水化合物残留物混合的氧化和聚合的油脂和脂肪构成)暴露于强碱表面活性剂溶液，并在接触数分钟时间之后，温和擦拭并用水冲洗干净。本文所公开的量纲和值不应理解为严格限于所引用的精确数值。相反，除非另外指明，否则每个这样的量纲旨在表示所述值以及围绕该值功能上等同的范围。例如，公开为“40mm”的量纲旨在表示“约40mm”。除非明确排除或限制，将本文引用的每篇文献，包括任何交叉引用或相关专利或专利申请，全文以引用方式并入本文。任何文献的引用不是对其作为与本发明任何公开或本文受权利要求书保护的现有技术的认可，或不是对其自身或与任何其它参考文献或多个参考文献的组合提出、建议或公开了此发明任何方面的认可。此外，当本发明中术语的任何含义或定义与以引用方式并入的文件中相同术语的任何含义或定义矛盾时，应当服从在本发明中赋予该术语的含义或定义。虽然已经举例说明和描述了本发明的具体实施方案，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明实质和范围的情况下可作出多个其他改变和修改。因此，本文旨在于所附权利要求中涵盖属于本发明范围内的所有这些改变和变型。当前第1页1 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