低泡碱性除油剂配方技术

低泡碱性除油剂配方技术

一、背景电镀工业中，除油是保证镀(涂)层结合力的关键工序之一。传统的高温碱性除油工艺存在着除油效率低、工作温度高(65~90℃)、耗能大、水洗困难、废水处理费用高、造成碱雾而污染环境等问题。目前,大部分除油配方存在着泡沫量多,仅适合于浸泡或电解的清洗方法,而对于压力喷射法无法适用。除油剂产生泡沫的多少通常可用于衡量其除油能力的高低，但现代工业与民用洗涤中低泡清洗剂的使用量越来越大。清洗剂达到低泡沫的要求有2种方法：一是在清洗剂中添加消泡剂；二是采用低泡表面活性剂，如聚醚型表面活性剂。然而，含有消泡剂的清洗剂，其消泡能力往往随时间的延长而降低。通过实验证明，采用皂基、烷基苯磺酸盐和平平加按适当比例进行复配可制得低泡、破泡快、洗涤效果好的除油剂。低泡碱性除油剂,因对材料无锈蚀,废水容易处理,环保效益好，生产工艺简单,使用安全。节省了能源,降低了生产成本。能满足电镀、磷化、喷漆前的除油要求，广泛应用于各种金属表面处理中除油工序。二、碱性除油剂2.1除油剂除油原理除油剂除油原理是表面活性剂与助洗剂润涅、渗透、乳化分散、加溶效能的综合体现。利用表面活性剂分子结构中的亲水基团和亲油基团而吸附于油污和溶液之间的界面上,其亲水基团指向溶液而亲油基团指向油污,定向地排列,使得油一液界面张力大大降低。在搅拌作用下,油污松动,容易被分散成极细小的油珠而被脱离工件表面。表面活性剂与助洗剂又通过乳化分散作用,使油珠之间不能相互合并和重新粘附于工件表面上,从而达到清洗作用。2.2碱性除油剂除油过程金属制件上的污物除动植物油外,还有矿物油类如石油及其衍生物、机油、石蜡、润滑油、沥青等。另有灰尘、切削物、磨料、研磨膏、切削液指坟盐迹等；对于固体油污,主要依靠表面活性剂对金属表面的浸湿和界面的吸附作用,改变固体颗粒油污与金属表面之间界面能,降低相互之间的引力，使之分离。对于液体油污，主要靠表面活性剂的渗透和乳化作用。液体油污在金属表面一般是铺展的薄层油膜,除油液渗透到表面与油膜之间,对油污浸湿乳化而脱落下来。因此除油是一个复杂过程，伴随了皂化、乳化、渗透、分散、溶解等多个作用过程的进行：1）皂化作用油脂与氢氧化钠和碱性强的盐类作用生成可溶性的皂类和甘油，这种皂化作用可以除去动、植物油类。2）乳化作用在生成的皂类和助剂碳酸钠、磷酸钠、硅酸钠、以及活性剂的作用下,将油脂变成细小乳化粒,分散增溶进胶束。3）渗透作用表面活性剂渗透到表面与油脂之间,对油脂进行浸湿、乳化、使油脂松散、减小对金属的附着力而剥离。4）分散作用油脂从金属表面分离后，分散到溶液中,由表面活性剂的增溶作用,阻止再粘结到金属表面。5）机械作用采用喷淋、空气搅拌、机械搅拌、刷洗、研磨等方式、使油脂从表面脱离、电解产生的气泡和超声波振动也属此类。2.3碱性除油剂常见组分：除油剂一般由助洗剂和表面活性剂两部分组成。助洗剂在除油剂中比例最大,但对矿物油不起决定作用,起主要作用的是表面活性剂。2.3.1表面活性剂表面活性剂为选择主要考虑其对油污的吸附性、渗透性、润湿性、、乳化性、分散性等,并根据其物性与低混下去污力的关系来确定。通常一种表面活性剂不能同时具备上述性能,故要根据表面活性剂的实测结果,选择多种活性剂复配,以达到所需的物性和去污效果。对于直链表面活性剂(如RCOONa、ROSO3Na、RSO3Na等),其表面活性随碳链增加而提高,憎水基在C8~C12:表现出较好的润湿作用,C12~C16表现出较好的去污作用,C18以上水溶性差,憎水基在烷苯的邻位时,渗透力较大,对位时,增溶作用大。亲水基位置在憎水基末端,比靠近中间的乳化增溶作用好,宜作乳化剂、洗涤剂;亲水基在靠近憎水基中间的比在末端的渗透力要好,宜作润湿剂、渗透剂。亲水基与憎水基在苯环上位置分别呈邻、间和对位时，其润湿性依次变差。有支链憎水基的表面活性剂比不带支链的渗透力好,但由于支链憎水基的空间位置,在界面吸附层的排列不如直链那么紧密,而影响去污力。非离子表面活性剂憎水基与亲水基的平衡也应考虑,如C10~C18的聚氧乙烯脂肪醇醚，聚氧乙烯链需占分子重量的2/3以上，水溶性才好,但聚氧乙烯链过大,会降低界面吸附和去污性能，一般，聚氧乙烯醚类分子量大,泡沫小,而渗透方差。根据相似相溶原理,表面活性剂中憎水基与被作用的基因越相似,则它们间的亲合力愈好。如乳化矿物油时,以脂肪族或带有脂坊链芳香族的憎水基的表面活性剂为宜.非离子表面活性剂在酸、碱介质中比较稳定,与其他类型表面活性剂相溶性好,在各种溶剂中均有良好的溶解性,乳化油脂的能力强,还有良好的润滑和分散性能。它在金属表面不发生吸附,清洗性好,残留液少。壬基酚类聚氧乙烯醚非离子表面活性剂具有良好的润湿和乳化增溶作用。阴离子表面活性剂的带电基团易吸附在金属表面,也可以吸附在污垢的表面,使带有相同电荷的基团互相排斥,导致粘附降低,有利于污垢的去除。鉴于表面活性剂对金属表面油污的乳化是O/W型,故宜选择HLB为8~18范围内的表面活性剂,尤其是在13~15范围内,去污能力强。选用表面活性剂时参考以下几点为选材标准，可以达到高效、环保、低泡除油剂。1)憎水基含C12~C14的饱和直链的2)憎水基是碳氟链或硅氧烷链的;3)亲水基位于憎水基中间位置且憎水基有较多分支的;4)亲水基位于憎水基末端的；5)氧乙烯基(EO)数目少的非离子表面活性剂；6)有较低表面张力的;7)水溶性与油溶性表面活性剂混用,两者亲油基碳数相近,且无支链的;8)憎水基结构与金属表面油污成分相似的;常用表面活性剂：有壬基酚类聚氧乙烯醚、聚氧乙烯辛基酚醚，三乙醇胺油酸皂等2.3.2助洗剂碱性除油剂的性能虽然主要决定于表面活性剂,但选择适当种类和配比的助洗剂。金属表面的油脂受光照等因素的影响,会发生一些变化,有时会产生一些类似于树脂的物质,对这类物质一般的水基清洗剂是很难清洗的。依据相似相溶原理,助溶剂对油污有溶解和分散作用,可增加清洗能力,如醇、醚、酮等既溶于水又溶于有机溶剂,是很好的助溶剂；助洗剂对金属离子有螯合作用,使硬水软化,有缓冲作用,可以维持清洗剂中PH值的稳定,降低除油液的表面张力；对固体污物有分散作用,能防止污物在工作上的再附着,与表面活性剂混用时,降低CMC值,提高去污能力常见助洗剂三聚磷酸钠具有多电荷交替结构,能明显提