高效脫脂劑的研究

0高效水基金屬脫脂劑在進(jìn)行電、磷、噴塑之前，金屬零件必須經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)去除銹跡等表面處理，以去除加工后的銹跡、銹跡、灰塵和其他廢棄物。主要的清洗方式有超聲波清洗,噴淋清洗,浸漬清洗、電解清洗、蒸汽清洗和滾動(dòng)清洗。其中噴淋和浸漬脫脂因設(shè)備簡(jiǎn)單,占地面積少以及清洗方便而受到普遍歡迎。而作為金屬清洗用的脫脂劑一般可以分為三大類(lèi):水基型、半水基型和溶劑型。目前工業(yè)上廣泛使用的除油工藝有以下幾種:高溫堿煮除油、高溫電解脫脂和溶劑蒸汽脫脂。高溫堿煮和高溫電解除油工藝不僅能耗成本高,而且會(huì)給環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。蒸汽脫脂技術(shù)具有很好的去油效果,然而在經(jīng)濟(jì)上和環(huán)境上有很多的不利因素。溶劑不但昂貴,同時(shí)也是環(huán)境污染物,因此需要用高費(fèi)用的方法和特殊的裝置來(lái)防止蒸汽泄漏以及回收和處理利用過(guò)的溶劑。溶劑蒸汽對(duì)人體健康有害,同時(shí)有些溶劑會(huì)對(duì)大氣臭氧層造成破壞,如CFC-113和1,1,1-三氯乙烷。根據(jù)《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書(shū)》以及中國(guó)政府編制的《中國(guó)消耗臭氧層物質(zhì)逐步淘汰方案》,到2005年底清洗行業(yè)將全部停用CFC-113和1,1,1-三氯乙烷。所以開(kāi)發(fā)高效水基金屬脫脂劑顯得尤為重要。為此我公司經(jīng)過(guò)多年的探索研制出一種能在常溫(10～60℃)迅速除去金屬表面油污的高效脫脂劑。該脫脂劑采用獨(dú)特的表面活性劑復(fù)配技術(shù),除油脫脂徹底,脫脂速度快(噴淋脫脂只需1～3min,而浸漬脫脂只需5～8min),脫脂能力強(qiáng)(每公斤脫脂劑可以處理工件面積150～200m2)。本文著重研究了脫脂方式,脫脂溫度,脫脂劑的濃度以及脫脂時(shí)間對(duì)油脂除油效果的影響,并測(cè)定了該脫脂劑的脫脂容量以及其它性能。目前,該脫脂劑已在機(jī)械制造廠、內(nèi)燃機(jī)廠、彩色顯像管廠、汽車(chē)制造廠、造船廠投入使用,各項(xiàng)性能指標(biāo)都大大超過(guò)傳統(tǒng)清洗劑的,受到廣泛好評(píng)。1非離子表面活性劑的抗菌性能各種表面活性劑對(duì)污垢的去污能力是不同的。如陰離子表面活性劑對(duì)固體污垢有較好的去污能力,非離子表面活性劑具有在低溫和低濃度下取得高洗滌力的性能,而且對(duì)油脂類(lèi)污垢有非常好的去污能力。因此作為金屬脫脂劑應(yīng)采用包含非離子在內(nèi)的表面活性劑復(fù)配技術(shù)。2性能試驗(yàn)2.1脂劑的乳化、潤(rùn)濕性能表面張力是脫脂劑最基本的性能,表面張力越低,脫脂劑的滲透、乳化、潤(rùn)濕性能就越強(qiáng),脫脂除油效果就越好。本文脫脂劑的表面張力為27×l0-3N/m,而水的表面張力為71.8×10-3N/m。2.2非離子表面活性劑本文采用的是含有非離子表面活性劑的復(fù)配體系。非離子表面活性劑的溶解度隨著溫度升高而降低,當(dāng)?shù)竭_(dá)某一溫度時(shí)非離子表面活性劑會(huì)析出形成乳濁液,此溫度稱(chēng)為“濁點(diǎn)”(cloudpoint)。在濁點(diǎn)時(shí),非離子表面活性劑的性質(zhì)會(huì)發(fā)生顯著變化,脫脂能力也會(huì)下降。本文脫脂劑的濁點(diǎn)為58～60℃。2.3腐蝕能力本文脫脂劑采用多種緩蝕劑協(xié)同作用,對(duì)不銹鋼、晶面不銹鐵、鋁板、鍍鋅板和銅有很好的防腐蝕防銹性能。2.4脫脂劑的選用脫脂劑在除油過(guò)程中,特別是在噴淋脫脂時(shí)很容易產(chǎn)生大量泡沫。泡沫太多不易漂洗,費(fèi)水費(fèi)時(shí),而且表面活性劑易殘留在工件表面而造成脫脂不徹底,影響后道加工工序。本文脫脂劑所選用的是低泡型表面活性劑,加上消泡抑泡劑的協(xié)同作用,脫脂劑泡沫低,消泡速度快,容易漂洗過(guò)水。用本文脫脂劑處理的工件,沖洗時(shí)水膜連續(xù),干后無(wú)痕量油斑(點(diǎn))。2.5脫脂劑的用量由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出本文的脫脂劑除油脫脂徹底,脫脂速度快。對(duì)于油脂分布較厚又難以除去的液固混合油,使用本文脫脂劑在45～55℃,濃度1%～3%,噴淋l～3min;濃度30%～50%,浸漬5～8min有非常好的除油效果。脫脂劑除了脫脂速度之外,還有一個(gè)非常重要的反映脫脂能力的指標(biāo)脫脂容量(每公斤脫脂劑可以處理的工件面積)。視工件表面油污的程度,每公斤本文脫脂劑可以處理150～200m2的工件面積。3脫脂劑的脫脂效果3.1表面污泥及金屬工件我們對(duì)其機(jī)械制造廠的各種金屬工件的油脂分布進(jìn)行了詳盡的研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn),該機(jī)械廠的金屬工件表面油污分布為0.002g/cm2,金屬工件包括不銹鋼板、晶面不銹鐵、鋁板、鍍鋅板等。因此本文采用以上四種金屬工件為基材,面積為15cm×l0cm,稱(chēng)重W0,分別涂覆機(jī)油和黃油(1:1)的混和油,并使工件表面的油脂平均分布接近0·002g/cm2,稱(chēng)重W1。3.2表面脫離作用在一定溫度下,用一定濃度的水基金屬脫脂劑噴淋或浸漬工件一定時(shí)間,然后用去離子水沖洗,觀察水膜是否連續(xù),自然晾干后稱(chēng)重W2。3.33脫屑效應(yīng)的表示和清潔率的計(jì)算脫脂效果的評(píng)價(jià)方法為觀察水膜是否連續(xù),也可以用洗凈率來(lái)表示。洗凈率可以用以下公式計(jì)算:4影響脫軌效果的因素4.1脫脂劑的溫度化學(xué)反應(yīng)溫度每提高10℃,反應(yīng)速度就增加1倍。表面活性力在一定溫度范圍內(nèi),也隨著溫度的升高而增加;此外,溫度的升高還可以改變污垢的物性和形態(tài),如礦物油、動(dòng)植物油脂的粘度隨著溫度升高而降低,從而更容易被表面活性劑所乳化。所以在一定的溫度范圍內(nèi),溫度的提高對(duì)脫脂是有利的,如圖1所示。而當(dāng)脫脂溫度升高到60℃以上時(shí),可以發(fā)現(xiàn)脫脂效果隨著溫度的升高而有明顯的下降。這是由于溫度升高到濁點(diǎn)時(shí),非離子表面活性劑會(huì)析出形成乳濁液而影響其脫脂能力。因此脫脂劑的最佳使用溫度應(yīng)是低于濁點(diǎn)而接近濁點(diǎn)的溫度。從圖1可知本文所述的脫脂劑的最佳使用溫度為45～55℃。4.2脫脂劑濃度的選擇脫脂劑濃度是影響脫脂效果的重要因素,也是脫脂劑的一項(xiàng)重要指標(biāo)。脫脂劑使用時(shí),體系中表面活性劑的濃度必須要大于臨界膠束濃度時(shí),脫脂劑才具有除油去污功能。并且在一定的濃度范圍內(nèi),除油效果會(huì)隨著脫脂劑濃度的提高而增強(qiáng)。從圖2上可以看到,本文脫脂劑在噴淋的條件下,1%～3%的使用濃度,3min就可以有非常好的脫脂效果;而當(dāng)浸漬脫脂時(shí),由于沒(méi)有機(jī)械力的作用,因此無(wú)論是脫脂劑使用濃度還是脫脂時(shí)間都比噴淋時(shí)要苛刻得多。由圖3可知,采用浸漬脫脂時(shí),30%以上的使用濃度才能取得好的脫脂效果。4.3脂肉法時(shí)間的確定脫脂時(shí)間是和脫脂溫度與脫脂劑使用濃度有密切關(guān)系的一個(gè)物理量。同時(shí)它又是影響脫脂工藝和生產(chǎn)的一個(gè)重要參數(shù)。我們采用50℃的脫脂溫度,噴淋濃度3%,浸漬濃度30%來(lái)確定所需的脫脂時(shí)間。圖4、圖5表明噴淋脫脂時(shí)間1～3min,浸漬脫脂時(shí)間5min可以取得滿(mǎn)意的除油效果。5水基型脫脂劑的應(yīng)用效果本文脫脂劑在上海某機(jī)械制造廠進(jìn)行放大試驗(yàn),試驗(yàn)條件如下表,工件包括不銹鋼、晶面不銹鐵、鋁板、鍍鋅板和銅板。試驗(yàn)結(jié)果表明該水基型脫脂劑具有非常優(yōu)良的脫脂除油效果,使