本發(fā)明涉及金屬表面處理領(lǐng)域，具體涉及一種金屬的防銹脫脂除蠟清洗劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

金屬工件經(jīng)過拋光蠟拋光后，蠟垢就以機(jī)械吸附、分子間吸附和靜電力吸附等粘附方式殘留在工件上。拋光蠟的主要成分有礦物油、動(dòng)植物油、石蠟、天然蠟、樹脂、硬脂酸以及磨料等。目前金屬除蠟漬、脫脂、去油污的方法主要有下列幾類：有機(jī)溶劑法、化學(xué)法、電化學(xué)法和水基清洗劑法等。常用的有機(jī)溶劑不能完全去除拋光蠟，特別是其上的金屬氧化物、碳化物等磨光料不能被有效清洗掉；而含氯溶劑不但毒性大，且有水解趨勢(shì)，在濕性條件下，對(duì)工件會(huì)有腐蝕；同時(shí)，化學(xué)、電化學(xué)法除蠟脫脂都要用到強(qiáng)酸或強(qiáng)堿，會(huì)腐蝕金屬，所以也不宜用于清洗。

水基型除蠟劑是以水為分散介質(zhì)，綠色無毒，主要是通過表面活性劑的反轉(zhuǎn)作用、潤(rùn)濕作用、滲透作用和凈洗的作用，將附著在金屬工件表面上的蠟清除掉。因此，它的使用效果是受溫度控制的。通常，溫度上升時(shí)，清洗劑的凈洗能力增強(qiáng)，這是因?yàn)楫?dāng)溫度升高，會(huì)加快蠟的溶解速度，但高溫會(huì)造成資源浪費(fèi)，也增加了操作成本。

此外，目前市場(chǎng)上的多種除蠟劑雖然可以在一定程度上清洗金屬表面的拋光蠟和油脂，但是由于其組分、含量及工藝上的缺陷，防銹性很差，清洗后的金屬制件容易生銹，且產(chǎn)品泡沫多，使用具有危險(xiǎn)性，清洗效率差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種水基金屬防銹脫脂除蠟清洗劑及其制備方法和應(yīng)用，適用于各種金屬制件，如鋼鐵、不銹鋼、銅、鋁、鋅及其合金表面，無需高溫清洗，常溫下即能夠清除金屬表面的拋光蠟、打磨蠟、油脂、油污、粉塵等污垢，具有使用濃度低、滲透性強(qiáng)、低泡、除蠟效率高等優(yōu)點(diǎn)，不含強(qiáng)酸和氫氧化鈉、不可燃，不傷基體，清洗液化學(xué)穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)，不含apeo非離子表面活性劑，綠色無毒，并且具有良好的防銹性能。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種水基金屬防銹脫脂除蠟清洗劑，其由以下重量比的配方組成：

陰離子羧酸型高分子表面活性劑15~20%，

二乙醇胺油酸皂15~20%，

烷醇酰胺磷酸酯650312~18%

雙烯基丁二酰亞胺t1546~10%，

三聚磷酸鈉5~10%，

無水偏硅酸鈉1~5%，

滲透劑ta-26~12%，

二烷基二硫代磷酸鋅1~3%，

聚乙二醇40010~15%，

余量為去離子水。

其中，所述陰離子羧酸型高分子表面活性劑包括水溶性的聚丙烯酸及其共聚物、丁烯酸及其共聚物、丙烯酸馬來酸酐共聚物等。高分子表面活性劑分子量高，除了具有良好的分散性、乳化性和穩(wěn)泡性之外，與除蠟劑常用的低分子量陰離子表面活性劑相比，還具有低毒、良好的成膜性、粘附性，含有高分子表面活性劑的清洗劑能在金屬清洗之后在其表面形成一層附著力良好的薄膜，與防銹劑、其他表面活性劑協(xié)同作用改善清洗劑的除蠟脫脂和防銹性能，尤其能提高清洗劑的持久防銹性能。

二乙醇胺油酸皂是一種低分子陰離子表面活性劑，相對(duì)于其它高級(jí)脂肪酸，油酸的水溶性、耐硬水性、高/低溫除蠟?zāi)芰暂^為突出，而且本團(tuán)隊(duì)在研究中發(fā)現(xiàn)，較單乙醇胺和三乙醇胺而言，二乙醇胺更具有良好的緩蝕、滲透、絡(luò)合量等作用，因此本發(fā)明采用二乙醇胺油酸皂與羧酸型高分子表面活性劑作為復(fù)配型陰離子表面活性劑從而提高清洗劑的除蠟除油性能。本團(tuán)隊(duì)在研發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)，油酸與二乙醇胺的摩爾比為1∶2的化合物除蠟性能最好，故選用該摩爾比形成的二乙醇胺油酸皂。

本發(fā)明采用非離子表面活性劑烷醇酰胺磷酸酯6503與陰離子表面活性劑復(fù)配，通過陰離子表面活性劑的加入，擴(kuò)大了非離子表面活性劑的濁點(diǎn)范圍，可以形成混合膠團(tuán)。由于非離子表面活性劑分子的“插入”，使得陰離子表面活性劑之間離子部分的斥力降低，再通過兩個(gè)表面活性劑憎水鏈膠束之間的相互作用，使得膠團(tuán)的生成變得更容易，從而使溶液的臨界膠束值下降，表面張力也下降，表面活性增高。烷醇酰胺磷酸酯6503在硬水和鹽水中都有極強(qiáng)的去污能力，該物質(zhì)沒有濁點(diǎn)，無需高溫即能對(duì)動(dòng)物油或礦物油有良好的脫除能力，清洗過程中還具有良好的穩(wěn)泡性、優(yōu)異的乳化和防銹性能。優(yōu)選的，陰離子羧酸型高分子表面活性劑和二乙醇胺油酸皂的總量與烷醇酰胺磷酸酯6503的重量比為(2.0-2.8)：1時(shí)，陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑協(xié)同作用可使除蠟去污效果達(dá)到最佳。

雙烯基丁二酰亞胺t154為油溶性高分子分散劑，具有防銹性、突出的低溫分散性、增溶作用和較好的高溫穩(wěn)定性，其在油性介質(zhì)中的分散能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于低分子分散劑，三聚磷酸鈉是一種水溶性分散劑，其與雙烯基丁二酰亞胺復(fù)配使用能增強(qiáng)雙烯基丁二酰亞胺在水溶液中的分散性，進(jìn)而增強(qiáng)雙烯基丁二酰亞胺均勻分散其他組分的能力。三聚磷酸鈉同時(shí)還是一種緩蝕劑，無水偏硅酸鈉是一種金屬清洗助劑，與三聚磷酸鈉協(xié)同作用會(huì)形成沉淀型保護(hù)膜，產(chǎn)生很好的防腐防銹和去污能力。滲透劑ta-2低泡、高濁點(diǎn)，具有極好的附著力，滲透力較強(qiáng)，在高溫或低溫時(shí)均表現(xiàn)出一流的除油和除蠟?zāi)芰?，二烷基二硫代磷酸鋅是一種腐蝕抑制劑，同其他組分協(xié)同作用進(jìn)一步改善清洗劑的防銹性能。聚乙二醇400助溶劑可增加組分之間的溶解性，提高清洗液的物理和化學(xué)穩(wěn)定性。

本發(fā)明還提供一種水基金屬防銹脫脂除蠟清洗劑的制備方法，包括如下步驟：（1）按重量份稱取各組分，首先將一半重量的去離子水加入到反應(yīng)釜中，然后加入二乙醇胺油酸皂和烷醇酰胺磷酸酯，開動(dòng)攪拌器充分拌攪，加熱到60℃，待分散均勻后，降溫冷卻，得到溶液i；（2）依次將陰離子羧酸型高分子表面活性劑、雙烯基丁二酰亞胺、三聚磷酸鈉、無水偏硅酸鈉、聚乙二醇400、滲透劑ta-2、二烷基二硫代磷酸鋅加入到溶液i中，攪拌溶解，同時(shí)慢慢加入剩余的去離子水，加熱到60℃，攪拌至呈淡黃色黏稠液體，冷卻至室溫，即得所述水基金屬防銹脫脂除蠟清洗劑。其中步驟（1）和步驟（2）的攪拌速度分別為40~80rpm和120~160rpm。

此外，還提供上述清洗劑的應(yīng)用方法，包括如下步驟：（1）稀釋，將清洗劑與去離子水混合均與，配制成3%或5%工作液；（2）常溫下，將待除蠟的金屬制件浸沒于工作液中進(jìn)行浸泡清洗，或是超聲波清洗，清洗時(shí)間5~10min；（3）清洗完畢后，用蒸餾水沖洗，最后用烘箱或電吹風(fēng)吹干。

有益效果

本發(fā)明的技術(shù)方案具有如下的有益效果：

（1）本發(fā)明提供的清洗劑應(yīng)用廣泛，適用于各種金屬制件，如鋼鐵、不銹鋼、銅、鋁、鋅及其合金表面；

（2）不受限于溫度控制，無需高溫清洗，常溫下即能夠清除金屬表面的拋光蠟、打磨蠟、油脂、油污、粉塵等污垢；

（3）使用濃度低、滲透性強(qiáng)、低泡、除蠟效率高，使用壽命長(zhǎng)，金屬在清洗之后可以起到防銹的效果；

（4）不含強(qiáng)酸和氫氧化鈉、不可燃，不腐蝕基體，清洗液化學(xué)穩(wěn)定性好，不含apeo非離子表面活性劑，綠色無毒；

（5）適應(yīng)于超聲波或浸泡清洗，操作方便，用時(shí)短，效率高；

（6）具有良好的低溫和高溫穩(wěn)定性，均勻、無沉淀、不分層。

具體實(shí)施方式

實(shí)驗(yàn)材料：鋼鐵片5cm×10cm，市售拋光蠟。

工作液的制備方法包括如下步驟：（1）按重量份稱取各組分，首先將一半重量的去離子水加入到反應(yīng)釜中，然后加入二乙醇胺油酸皂和烷醇酰胺磷酸酯，開動(dòng)攪拌器充分拌攪，加熱到60℃，待分散均勻后，降溫冷卻，得到溶液i；（2）依次將陰離子羧酸型高分子表面活性劑、雙烯基丁二酰亞胺、三聚磷酸鈉、無水偏硅酸鈉、聚乙二醇400、滲透劑ta-2、二烷基二硫代磷酸鋅加入到溶液i中，攪拌溶解，同時(shí)慢慢加入剩余的去離子水，加熱到60℃，攪拌至呈淡黃色黏稠液體，冷卻至室溫，即得所述水基金屬防銹脫脂除蠟清洗劑。其中步驟（1）和步驟（2）的攪拌速度分別為60rpm和120rpm。

除蠟效果試驗(yàn)：(1)將拋光蠟用小刀切割后，溶解于乙酸乙酯溶劑中，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的溶液；(2)將清洗干凈的鋼鐵片吹干，稱重，記錄其質(zhì)量為m0；(3)將鋼鐵片浸入攪拌均勻的拋光蠟溶液中，提取后靜置，晾干；(4)將涂上拋光蠟的鋼鐵片置于烘箱中，150℃烘干30min，冷卻后稱重，記錄其質(zhì)量為m1；(5)將鋼鐵片靜置于以下實(shí)施例1-7的工作液（將清洗液用去離子水稀釋為5%的濃度即得工作液）中超聲波除蠟，8min后取出，用蒸餾水沖洗，吹干，稱重，記錄其質(zhì)量為m2；(6)計(jì)算除蠟?zāi)芰Γ?m2-m1)/(m1-m0)×100%。

防銹性試驗(yàn)：將清洗后的鋼鐵片在常溫下靜置，觀察其防銹性。

實(shí)施例1

按照表1的配方測(cè)試不同組成的醇胺型油酸皂對(duì)鋼鐵片表面的拋光蠟的去除能力。

表1醇胺型油酸皂的除蠟?zāi)芰?/p>

從表1可以看出，油酸與二乙醇胺的摩爾比為1∶2的化合物除蠟性能最好，故選用該摩爾比形成的二乙醇胺油酸皂進(jìn)行以下的實(shí)施例。

實(shí)施例2

一種水基金屬防銹脫脂除蠟清洗劑，其由以下重量比的配方組成：

聚丙烯酸或其共聚物、丁烯酸或其共聚物、丙烯酸馬來酸酐共聚物18%，

二乙醇胺油酸皂16%，

烷醇酰胺磷酸酯650314%，

雙烯基丁二酰亞胺t1548%，

三聚磷酸鈉6%，

無水偏硅酸鈉2%，

滲透劑ta-27%，

二烷基二硫代磷酸鋅2%，

聚乙二醇40015%，

余量為去離子水。

實(shí)施例3

一種水基金屬防銹脫脂除蠟清洗劑，其由以下重量比的配方組成：

陰離子羧酸型高分子表面活性劑（與實(shí)施例2的組分相同）16%，

二乙醇胺油酸皂16%，

烷醇酰胺磷酸酯650318%，

其它組分的添加量與實(shí)施例2相同，

余量為去離子水。

實(shí)施例4

一種水基金屬防銹脫脂除蠟清洗劑，其由以下重量比的配方組成：

陰離子羧酸型高分子表面活性劑（與實(shí)施例2的組分相同）20%，

二乙醇胺油酸皂18%，

烷醇酰胺磷酸酯650312%

其它組分的添加量與實(shí)施例2相同，

余量為去離子水。

對(duì)比例1

一種水基金屬防銹脫脂除蠟清洗劑，不含陰離子羧酸型高分子表面活性劑，含有二乙醇胺油酸皂34wt%（16%+18%），烷醇酰胺磷酸酯650314wt%，其余組分組成與實(shí)施例2相同。

對(duì)比例2

一種水基金屬防銹脫脂除蠟清洗劑，不含二乙醇胺油酸皂，含有陰離子羧酸型高分子表面活性劑34wt%（18%+16%），烷醇酰胺磷酸酯650314wt%，其余組分組成與實(shí)施例2相同。

對(duì)比例3

一種水基金屬防銹脫脂除蠟清洗劑，不含烷醇酰胺磷酸酯6503，其余組分組成與實(shí)施例2相同。

表2是實(shí)施例2-4與對(duì)比例1-3清洗液的除蠟效果統(tǒng)計(jì)，以n表示陰離子羧酸型高分子表面活性劑和二乙醇胺油酸皂的總量與烷醇酰胺磷酸酯6503的重量比。

表2除蠟性能對(duì)比

由表2可見，由本發(fā)明提供的清洗液對(duì)拋光蠟的去除能力高于95%，除蠟效果顯著，陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑復(fù)配可達(dá)到1+1>2的效果，尤其是陰離子表面活性劑/非離子表面活性劑的重量比在一定范圍之內(nèi)時(shí)，就本發(fā)明而言，為(2.0-2.8):1，兩種表面活性劑協(xié)同作用效果最佳，此時(shí)的表面活性最高，除蠟?zāi)芰ψ顝?qiáng)（實(shí)施例2）。

將鋼鐵片替換為不銹鋼、銅、鋁、鋅及其合金，將拋光蠟替換為打磨蠟、油脂，獲得與以上實(shí)施例和對(duì)比例相似趨勢(shì)的結(jié)果。

實(shí)施例5-7

按以下重量配比配制清洗液，余量用去離子水補(bǔ)足100%。

由本發(fā)明實(shí)施例2-7所制得的清洗液的各項(xiàng)性能指標(biāo)如下表所示。

以上所述是本發(fā)明的實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。