摘要:綜述表面活性劑在金屬清洗各種方法,如:水基清洗、化學(xué)酸洗、堿洗、有機(jī)溶劑清洗中所發(fā)揮的作用,及其作用機(jī)理。分析金屬清洗工業(yè)的發(fā)展方向及所用的表面活性劑的研究方向。
關(guān)鍵字:表面活性劑;金屬清洗;清洗助劑
一、背 景
金屬清洗是機(jī)械加工生產(chǎn)中不可缺少的工序之一,因?yàn)樵诓煌慕饘偌庸すば蛑?,金屬零件及設(shè)備的表面可能黏附各種類(lèi)型的污垢,污垢的存在會(huì)影響下一道工序的順利進(jìn)行和產(chǎn)品的加工質(zhì)量。針對(duì)不同的污垢類(lèi)型常選用化學(xué)酸洗。前幾種清洗劑都存在不同的缺點(diǎn), 而且使用范圍較窄,以表面活性劑為主體的水基清洗則克服了其他幾種清洗劑的不足,成為金屬清洗工業(yè)的主要發(fā)展方向。
二、作用原理
水基清洗劑的去污作用是借助于表面活性劑的潤(rùn)濕、滲透、乳化、分散、增溶等性質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其去污過(guò)程可以大致分為以下幾步:
? 洗滌劑溶液對(duì)被洗基質(zhì)和污垢的潤(rùn)濕及對(duì)二者界面之間的滲透;
? 清洗劑中的表面活性劑使油性污垢乳化、增溶、分散使污垢與固體表面分離, 并分散或乳化于洗滌介質(zhì)中( 通常是水);
? 防止已被乳化的油性污垢和已被分散的固體污垢重新再沉積于基質(zhì)表面。洗滌過(guò)程是一個(gè)可逆過(guò)程, 分散和懸浮于介質(zhì)中的污垢也有可能重新沉積于固體表面, 這過(guò)程稱(chēng)為污垢再沉積作用。
在上述過(guò)程中施加一定的機(jī)械力, 將**提高清洗效果。
三、配方原理及材料選擇
四、分類(lèi)及應(yīng)用
目前水基金屬清洗劑的分類(lèi)呈現(xiàn)出多樣化, 在這里我們根據(jù)水基金屬清洗劑的配方組成,大致將其分為以下幾種:
由于工業(yè)污垢的多樣性,一般的金屬?zèng)]有用單一表面活性劑配制的清洗劑清洗的。
復(fù)合清洗劑是指由幾種表面活性劑復(fù)合而成的金屬清洗劑。其復(fù)合的指導(dǎo)思想是表面活性劑復(fù)配產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)能改善它的性能, 并充分發(fā)揮其在清洗過(guò)程中的潤(rùn)濕、滲透、乳化、增溶等作用, 滿(mǎn)足除油污、 防腐蝕、穩(wěn)定性和抗硬水等要求。根據(jù)表面活性劑的類(lèi)別,通常有兩種復(fù)配方式:一種是陰離子表面活性劑與非離子表面活性劑復(fù)配。陰離子單體能有效地xiao除或提高非離子單體溶液的濁點(diǎn)。以適應(yīng)加熱清洗和高溫存放的需要,這一類(lèi)清洗劑無(wú)濁點(diǎn)或濁點(diǎn)高,可用于加溫清洗;另一種是非離子表面活性劑復(fù)配,非離子單體之間復(fù)配可適當(dāng)改變復(fù)合物的濁點(diǎn), 清洗能力也有所增強(qiáng).當(dāng)清洗能力差的單體和清洗能力好的單體復(fù)配時(shí),復(fù)配物的清洗能力通常接近清洗能力好的單體,一般不會(huì)降低清洗能力,這一類(lèi)清洗劑常用于常溫清洗。
由于復(fù)合金屬清洗劑在除污垢性能上還不夠理想,為了適應(yīng)更多金屬材料和多種污垢的清洗,往往在復(fù)配的金屬清洗劑中,添加多種助洗劑或其他添加劑,以期改善清洗劑的去污性,尤其是去除硬質(zhì)污垢的能力。
這類(lèi)金屬清洗劑中除含表面活性劑外,還添加具有兩親性質(zhì)的有機(jī)溶劑。因?yàn)檫@類(lèi)溶劑在水和油中都有一定的溶解作用, 故稱(chēng)為兩親溶劑。常用的有:醇類(lèi),如乙醇、正丁醇、環(huán)己醇; 醚類(lèi),如乙二醇乙醚、乙二醇單丁醚、乙二醇苯醚等。加入此類(lèi)分子偶極較大的溶劑,主要是為了提高除油的能力,增大某種添加劑或清洗劑活性物在水中的溶解度。
有機(jī)溶劑可以除去它能溶解的油脂. 在洗滌劑中它是一種活性組分, 有時(shí)為了進(jìn)- 步提高清洗效率,在清洗劑組成中加入有機(jī)溶劑和表面活件劑兩種活性組分。這不*可以**地改善溶液的除油能力,而且可以彌補(bǔ)它們單一使用時(shí)的若干不足。有機(jī)溶劑和表面活性劑溶液并用的清洗過(guò)程,稱(chēng)為乳化清洗或兩相清洗。
工業(yè)采用的水劑清洗,一部分是以壓力沖洗工藝實(shí)現(xiàn)的,清洗劑的發(fā)泡性往往造成溢流。在強(qiáng)力攪拌下,清洗液所占體積將增大,造成了金屬零件清洗上的困難。低泡型清洗劑即可解決這一問(wèn)題。要達(dá)到低泡沫的要求,可有兩種解決方法,一種是在原清洗劑中添加消泡劑,另一種是采用低泡表面活性劑,如采用聚醚型表面活性劑。常用的消泡劑有 7010 丙二醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚、GPE丙三醇聚氧丙烯聚氧乙烯醚等多羥基聚醚型表面活性劑。值得注意的是單純聚醚型清洗劑的清洗能力不如一般的清洗劑。而加有消泡劑的清洗劑往往又存在著消泡能力隨時(shí)間降低的問(wèn)題。
五、作 用
在其他金屬清洗方法中,表面活性劑也發(fā)揮著重要的作用。
為提高酸洗效果,即加速氧化層的溶解,延緩酸對(duì)基體的腐蝕,**氫原子向基體的擴(kuò)散,金屬酸洗液中常常加入少量表面活性劑, 這是因?yàn)榧尤氲谋砻婊钚詣?huì)在金屬表面形成一層薄膜,起到一定的緩蝕作用。另外,在酸洗過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量酸霧,為xiao除或減輕這種危害,可加入抑酸霧劑。抑酸霧劑通常由非離子表面活性劑、羧酸鹽等多種表面活性劑復(fù)配而成。其抑霧的機(jī)理是表面活性劑分子在溶液表面定向排列,形成單分子表面膜,降低了界面上的蒸氣分壓,**了酸霧的產(chǎn)生。常用的**劑有十二烷基**鈉、OP 乳化劑和尿素等。目前國(guó)內(nèi)外研制生產(chǎn)的酸洗緩蝕劑品種較多,有適用于鹽酸的、**的,也有通用的。這些產(chǎn)品通常由硫脲及衍生物、烷基酚聚氧乙烯醚、咪唑啉等多種表面活性劑復(fù)配而成,如某型號(hào)的復(fù)配型緩蝕劑為土黃色液體,可溶于酸,溶于水,具有芳香味苦, 毒性小。
可適用于鋼鐵、銅、鋁等多種材料以及鹽酸、**、氫氟酸及各種有機(jī)酸的酸洗,其緩蝕、 抑霧效果明顯,能防氫脆,提高材料酸洗后的機(jī)械強(qiáng)度.而且使金屬表面光滑平整。
02、在堿洗過(guò)程中
一方面表面活性劑的主要作用就是降低表面張力、 乳化、 分散污垢, 從而xinazhu提高清洗效率。另一方面,大量的無(wú)機(jī)鹽組分能降低表面活性劑的臨界膠束濃度(cmc),從而提高其表面活性。非離子表面活性劑(如烷基酚聚氧乙烯醚、聚醚等)具有良好的潤(rùn)濕和滲透能力,加入少量非離子表面活性劑可提高堿性成分對(duì)油性污垢、水垢和銹垢的潤(rùn)濕和滲透能力。第三,在有機(jī)溶劑清洗過(guò)程中。主要使用的表面活性劑有酯、醚和胺的環(huán)氧乙烷加成物或它們的混合物,也可采用非離子和陰離子表面活性劑的復(fù)配物。
表面活性劑的選擇,由溶劑的類(lèi)型和擬配制的清洗劑乳化液的類(lèi)型來(lái)決定。另外,在溶劑基清洗劑中還應(yīng)加入某些助溶劑, 以提高溶劑的溶解量(如高等級(jí)醇、乙二醇、乙二醇衍生物等) 。
六、發(fā)展趨勢(shì)
金屬加工在給人們生活帶來(lái)巨大方便的同時(shí), 工業(yè)廢水、 廢氣、 廢渣, 也給環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響。隨著人們對(duì)環(huán)境的關(guān)注,清洗用表面活性劑也向綠色化方向發(fā)展, 即采用環(huán)境友好,可生物降解的, 污染小甚至無(wú)污染的原材料制備表面活性劑。**型表面活性劑必將在將來(lái)的金屬清洗加工中,發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。
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