表面活性劑與金屬水基脫脂清洗
發布時間：2018-03-23新聞編輯：青島愛大生
表面活性劑與金屬水基脫脂清洗1 金屬的水基清洗主要是借助于表面活性劑的乳化、潤濕、增溶、滲透、分散、防腐、絡合等特性來實現的。表面活性劑能改變(通常是降低)兩相界面張力,它是一種由親水基與親油基組成的雙親化合物,親油(憎水)基由碳氫鏈組成,親水基多由含氧基團,如羥基、羧基、醚基等所組成。因此,表面活性劑性質不僅取決于憎水基大小、形狀,還與親水基種類密切相關。按照表面活性劑能否電離以及電離后活性離子所帶電荷的性質,表面活性劑可分為非離子型、陰離子型、陽離子型、兩性型四類。金屬脫脂清洗劑中應用最多的是非離子型和陰離子型。
表面活性劑與金屬水基脫脂清洗2 衡量表面活性劑特性的參數
2.1 親油親水平衡值Ｈ.Ｌ.Ｂ為了表達某種表面活性劑親水及親油能力的大小及二者力量平衡關系,常常引入親油親水平衡值Ｈ.Ｌ.Ｂ。Ｈ.Ｌ.Ｂ小,表明該表面活性劑對油性污垢的親油性很強,水溶性較差,往往難于漂洗;Ｈ.Ｌ.Ｂ值大,表明該類表面活性劑親水能力很強,水溶性好,但不利于在兩相界面的吸附。對于非離子型表面活性劑Ｈ.Ｌ.Ｂ平衡值在0～20之間,對離子型表面活性劑平衡值Ｈ.Ｌ.Ｂ多在1～40之間。作為潤濕、滲透、乳化作用的洗滌劑Ｈ.Ｌ.Ｂ多在13～15之間較適宜。
2.2 濁點也稱混濁點。用來衡量非離子型表面活性劑的一個重要指標。通常是指其含量為1%的水溶液升溫至混濁,再由混濁至澄清的臨界溫度,該類表面活性劑在溶液中處于濁點以上,活性較低;在低于濁點時則表現出較強活性。濁點的大小與親油基大小和親水基種類有關,同時也受溶液中電解質濃度的影響。通常非離子型表面活性劑都是隨溫度升高溶解度下降。非離子型表面活性劑不電離,它之所以能溶于水是由于親水基(ＯＣＨ2ＣＨ2)、—ＯＨ等中的氧原子與水分子形成氫鍵。當溫度升高,分子熱運動加大,所結合水分子脫離,親水基就不溶于水。因此,在低溫金屬清洗劑中非離子型表面活性劑是最主要成分。在非離子型表面活性劑中,如平平加,碳鏈越長,濁點越低。而親水基環氧乙烷(聚氧乙烯)摩爾數ｎ越大,濁點越高,親水性好,一般應根據實際需要選用合適濁點。
3 金屬脫脂清洗常用的表面活性劑
3.1 非離子型表面活性劑這類表面活性劑特點是水中不電離,親水基多為一定數量含氧基團醚類或羥基,親油基為長鏈狀烴基組成。例如十二烷基聚氧乙烯醚分子中的Ｃ12Ｈ25—為親油基,親水基—Ｏ(Ｃ2Ｈ5Ｏ)6Ｈ。烷基酚聚氧乙烯醚(ＯＰ類)是典型的非離子型表面活性劑,碳原子數為8辛基和碳原子數為9的壬基應用較多,當環氧乙烯加成數ｍ=8～12時潤濕、乳化、滲透性能十分優良,如聚氧乙烯辛基酚醚(ＴＸ-10),其Ｈ.Ｌ.Ｂ值為12.8,濁點61～67;當加成數大于15時,乳化作用下降。高級脂肪醇聚氧乙烯醚(平平加、ＡＥＯ類)也是另一類非離子型表面活性劑,其通式為Ｒ—Ｏ(ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)ｎ—Ｈ,其憎水(親油)基Ｒ碳原子數為Ｃ12～Ｃ18,環氧乙烷加成數為7～13的應用較多,如平平加Ｏ,這類表面活性劑除具有乳化、分散、凈洗性能外,還有獨特耐硬水性和潤濕性,廣泛用在織物清洗和印染業中。由脂肪酸和乙醇胺縮合制得烷基醇酰胺,例如椰子油酸二乙醇酰胺ＲＣＯＮ(ＣＨ2ＣＨ2ＯＨ)2也多用于合成清洗劑中,穩定泡沫、提高去污效果。也常用在金屬脫脂清洗及工序間短期防銹。非離子型表面活性劑不是以離子狀態存在,在酸堿介質中比較穩定,與其它類型表面活性劑相溶性好,可以混用,在各種溶劑中均有良好溶解性,適用范圍廣。在金屬表面不發生強烈吸附,清洗性好,殘留液少,是金屬脫脂中理想材料。
3.2 陰離子型表面活性劑這類表面活性劑在水中能電離出帶負電荷的表面活性基團,主要有羧酸鹽ＲＣＯＯＮａ,如油酸鈉Ｃ17Ｈ33ＣＯＯＮａ,硫酸酯鹽,如十二烷基硫酸鈉Ｃ12Ｈ25ＯＳＯ3Ｎａ,磺酸鹽,如十二烷基磺酸鈉Ｃ12Ｈ25ＳＯ3Ｎａ,烷基苯磺酸鈉,如十二烷基苯磺酸鈉,這些陰離子型表面活性劑在水中電離出Ｃ17Ｈ33ＣＯＯ-、Ｃ12Ｈ25ＳＯ-3、Ｃ12Ｈ25ＯＳＯ-3等帶負電荷活性離子,這些負離子親水基是—ＣＯＯ-、ＯＳＯ-3、—ＳＯ-3,親油基則是Ｃ17Ｈ33—、Ｃ12Ｈ25—。烷基苯磺酸鈉是生產量最大、應用最廣的陰離子型表面活性劑,其性質受烷基的大小和磺酸基在苯環上相對位置而不同。有鄰位、間位、對位,去污性能以對位較好,浸透性及溶解性以鄰位較好。烷基的大小和結構也影響到脫脂去污效果,一般碳原子數從9開始有去污脫脂作用,碳原子數18達到最大。在碳原子數相同時支鏈較直鏈去污力差。直鏈型隨著碳原子數增加溶解度下降,支鏈比直鏈溶解度好。對于高碳醇酯鹽陰離子型表面活性劑有鈉鹽、鉀鹽、銨鹽、三乙醇胺鹽,以鈉鹽脫脂去污能力較好,由環氧乙烷與高碳醇或烷基苯酚加成及硫酸酯化所得陰離子型表面活性劑,稱之聚氧乙烯脂肪醇醚硫酸酯鈉鹽(ＡＥＳ)及聚氧乙烯烷基酚醚硫酸酯鈉鹽。這種非離子型表面活性劑經過硫酸酯化后使非離子型親水基與陰離子型的親水基共存于一體,也有優良去污、脫脂性能,耐硬水性。陰離子型表面活性劑的帶電極性基團易吸附在金屬表面,同時也可吸附于固體塵埃污垢(如拋光膏、油污、石蠟)的表面,使之帶有相同的電荷,互相排斥,降低粘附,有利于油垢去除,但金屬表面殘留陰離子型表面活性物洗凈性較差。通常陰離子型表面活性劑忌與陽離子型表面活性劑混用,防止相互締合為不溶物。3.3 陽離子型及兩性型表面活性劑陽離子型表面活性劑在水中電離出帶正電荷表面活性基團,如十六烷基—Ｎ三甲基溴化銨,這類表面活性劑去污脫脂能力差,殺菌能力強,金屬脫脂清洗一般不用這類表面活性劑。兩性型表面活性劑的分子結構中既有陰離子部分又有陽離子部分。例如甜菜堿Ｒ—Ｎ+(ＣＨ3)2ＣＨ2ＣＯＯ-具有殺菌去污作用。但一般不用于金屬脫脂清洗,多用在高級洗發香波、兒童清潔用品、織物柔軟劑、抗靜電劑、殺菌消毒清洗劑。表面活性劑結構與清洗效果有一定關系。一般在溶解度范圍內,親油(疏水)鏈大,清洗效果增強;在疏水鏈碳原子數確定情況下,直鏈優于支鏈;親水基在端部比在鏈內好;非離子型表面活性劑,濁點較高效果好;聚氧乙烯非離子型表面活性劑,隨聚氧乙烯數增大清洗效果變差。
3.4 助洗劑助洗劑也稱為增效劑。主要使表面活性劑在脫脂過程中的作用進一步提高,加速油污去除,并防止在工件表面再沉積。主要有螯合作用,使堿土金屬Ｃａ2+、Ｍｇ2+離子形成可溶性螯合物,防止二次吸附。有時還加入緩蝕劑,例如對銅及其合金清洗加苯駢三氮唑,鋁、鋅及其合金清洗用偏硅酸鈉。為了使水質軟化加三聚磷酸鈉Ｎａ5Ｐ3Ｏ10,使鈣鎂變成可溶性磷酸鹽。
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