清洗剂组合物及其制备方法和用该组合物制备环保金属清洗剂

摘要

本发明提供了一种清洗剂组合物，其特征在于，由包括如下质量份的物质制备而成：聚乙二醇100；脂肪酸50-100；磷酸10-20；无机或有机碱10-30；当将该清洗剂组合物作为基液应用于金属清洗剂的制造时，可获得一种寿命长、排放少、可常温清洗、环境友好、清洁效果好环保型金属清洗剂。

说明书

技术领域

本发明属于清洗技术领域，涉及一种清洗剂组合物及其制备方法和用该组合物制备环保金属清洗剂。

背景技术

金属加工件在加工过程中往往要用各种润滑剂进行加工过程中的润滑和冷却，加工后工件要进行清洗后才能进入下道工序进行装配成成品。

由于法律法规和环保压力，传统的氟氯烃或强碱清洗已逐渐被禁止使用，对能够快速去除油污和其他污染物及表面氧化物的水性金属清洗剂的研究和应用越来越受到重视，使用对环境更加友好的清洗剂是非常紧迫的事情。

同时使用寿命长、排放少、可常温清洗等要求成为目前金属清洗剂的一个研发方向。

发明内容

鉴于以上缺陷，本发明旨在克服现有技术的不足，通过制造一种清洗剂组合物，并将其应用于金属清洁剂的领域中，从而获得一种寿命长、排放少、可常温清洗、环境友好、清洁效果好环保型金属清洗剂。

为实现上述目的，本发明提供的一种清洗剂组合物的特征在于,由包括以下组分的物质制备而成：聚乙二醇、脂肪酸、磷酸、无机或有机碱。

具体地，本发明提供的一种清洗剂组合物，具有这样的特点：即、由包括如下质量份的物质制备而成：

上述聚乙二醇选自平均分子量为200-1000的聚乙二醇中的一种或几种的组合物；优选自PEG400、PEG500、PEG600中的一种或几种。

上述脂肪酸选自C10-C20的饱和或不饱和脂肪酸中的一种或几种的组合物；优选自癸酸、月桂酸、亚油酸、油酸、棕榈酸、硬脂酸中的一种或几种。

上述无机碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的一种或几种；

上述有机碱选自甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠、乙醇钾、醇胺中的一种或几种。

上述醇胺选自一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺中的一种或几种。

此外，本发明还提供了上述的清洗剂组合物的制备方法，其特征在于：由聚乙二醇与脂肪酸先进行酯化反应后，再加入磷酸进行磷酸酯化反应，然后再加入无机或有机碱进行中和反应制备而成。

具体工艺步骤如下所示：

步骤一：称取聚乙二醇和脂肪酸加入反应釜内，加入催化剂，在保护气(一般为氮气、氩气、氦气等惰性气体)保护的情况下，于180～220℃的反应温度下，反应3～5小时，反应结束后减压排出水分，该阶段的产物即为聚乙二醇脂肪酸酯；

步骤二、等上述反应釜内反应物的温度降到150℃以下时，加入磷酸搅拌，保持反应温度在不超过150℃的情况下，反应2-4小时后，减压排出水分，该阶段的产物即为聚乙二醇脂肪酸磷酸酯；

此处需要指出的是，此步反应的产物聚乙二醇脂肪酸酯磷酸酯是一种多组分磷酸酯的混合物。

具体反应方程式如下所示：

当然该反应过程也不排除未能反应的聚乙二醇与磷酸之间的多取代的酯化反应的发生。

步骤三、等上述反应釜内反应物的温度降到60℃以下时，加入无机或有机碱搅拌中和，控制最终产物的pH值为7.5～9.0该阶段的产物即为目标清洗剂组合物。

其中，上述催化剂选自质子酸、路易斯酸；

上述催化剂优选为稀硫酸；

上述稀硫酸中的硫酸有效重量占反应物总重量的0.3～0.5％。

另外，本发明还提供了上述清洗剂组合物的使用方法，其特征在于：用于制造环保金属清洗剂。

具体地，上述环保金属清洗剂由以下重量百分比的组分组成：

其中，上述脂肪醇聚氧乙烯醚是一种环保型非离子表面活性剂，优选自AEO-3、AEO-7、AEO-9、平平加O-3、平平加O-8、平平加O-9、平平加O-10、平平加O-15、平平加O-20、平平加O-25、平平加O-35中的一种或几种的混合物；最优选自AEO-7、AEO-9、平平加O-8、平平加O-9、平平加O-10、平平加O-15。

上述消泡剂选自聚醚类消泡剂、二甲基硅油、聚醚改性硅中的一种或几种的混合物。

上述环保金属清洗剂的制备方法为：将磷酸脲和氨基磺酸加入去离子水中搅拌溶解后再加入其他各组分在40～60℃温度下混合搅拌至透明时即可；

上述环保金属清洗剂的使用方法为：将上述环保金属清洗剂加20-100倍的水搅拌均匀后使用。

本发明的作用和效果：

采用本发明方法制备的清洗剂组合物，该清洗剂组合物可以包含未能完全反应的聚乙二醇脂肪酸单酯和/或聚乙二醇脂肪酸双酯、主要成分的聚乙二醇脂肪酸磷酸单酯和/或聚乙二醇脂肪酸磷酸双酯和/或聚乙二醇脂肪酸磷酸三酯及少量的盐类等物质，由于其组成成分本身具备的结构等特点，该组合物不仅仅是一种优良的表面活性剂，同时又是一种优良的金属缓蚀剂，还具有在自然界中可生物降解的特性。

当将其作为基液应用于金属清洗剂的制造时，可获得一种寿命长、排放少、可常温清洗、环境友好、清洁效果好环保型金属清洗剂。

而在本发明中，为进一步提高该金属清洗剂的性能，还加入了磷酸脲、植酸、脂肪醇聚氧乙烯醚、氨基磺酸、氢氧化钠或氢氧化钾、消泡剂等组分。

将磷酸脲加入本发明的体系中，可以提供金属表面的除锈和防锈防腐的效果。

而植酸稳定性好，具有很强的螯合能力，其6个带负电的磷酸根基团，可与钙、铁、镁、锌等金属离子产生不溶性化合物或配合物，使金属离子的有效性降低，使金属离子更加不被利用；从而将其应用于本发明中时，可以显著地减少和/或抑制金属表面的腐蚀。

氨基磺酸不挥发、无臭味和对人体毒性极小，当应用于本发明中时，能高效的除去铁、钢、铜、不锈钢等材料制造的设备表面的污垢和腐蚀产物。可快速溶解金属表面氧化物，促进清洗效果。

此外，脂肪醇聚氧乙烯醚是优良非离子型表面活性剂配合主成分清洗剂组合物的表面活性剂的性能，可增强金属油污的清洗效果的同时，从而能使上述各个组分发挥其应有效能的同时，互补互利，将上述其他各个组分有机的融合形成一个更为稳定、均匀的清洗剂体系，获得的金属清洗剂不但具备良好的金属清洗功能，且能进一步的获得寿命长、可常温清洗、利用率高的特点。

具体实施方式

实施例一

步骤一：称取100kg聚乙二醇PEG500和75kg油酸加入反应釜内，加入17.5kg稀硫酸(5％)，充入氮气转换出反应釜内空气进行反应，反应温度为：200℃，反应时间为：4小时，反应后减压排出水分，即为聚乙二醇油酸酯。

步骤二、等上述反应釜内聚乙二醇油酸酯的温度下降至150℃以下时，加入称取的15kg磷酸搅拌，保持反应温度不超过150℃，再反应3小时以后，减压排出水分，即为聚乙二醇油酸酯磷酸酯。

此反应产物聚乙二醇油酸酯磷酸酯是一种多组分磷酸酯的混合物。

步骤三、步骤二反应物温度降到60℃以下时，加入称取的15kg氢氧化钠搅拌中和，5％水溶液pH值8.6，即为一种清洗剂组合物。

将上述清洗剂组合物和水按重量比1：20混合搅拌后用于常温超声波清洗铝合金电子零部件，电子零部件加工前由100#机械油进行冲压拉伸而成，传统工艺用四氯乙烯滚桶清洗。

洗净率：

本实施例清洗：15分钟100％；四氯乙烯清洗：8分钟100％。

后处理：

本实施例清洗先用去离子水漂洗后110℃烘箱烘干，四氯乙烯清洗130℃烘箱去除四氯乙烯残留。

因此，本清洗剂组合物完全可以用来取代对环境和工人健康有害的氯化物金属清洗剂。

实施例二

步骤一：称取100kg聚乙二醇PEG400和100kg月桂酸加入反应釜内，加入6kg稀硫酸(10％)，充入氮气转换出反应釜内空气进行反应，反应温度为：220℃，反应时间为：3小时，反应后减压排出水分，即为聚乙二醇月桂酸酯。

步骤二、等上述反应釜内聚乙二醇月桂酸酯的温度下降至150℃以下时，加入称取的20kg磷酸搅拌，保持反应温度不超过150℃，再反应4小时以后，减压排出水分，即为聚乙二醇月桂酸酯磷酸酯。

此反应产物聚乙二醇月桂酸酯磷酸酯是一种多组分磷酸酯的混合物。

步骤三、步骤二反应物温度降到60℃以下时，加入称取的20kg氢氧化钾搅拌中和，即为一种清洗剂组合物。

取上述清洗剂组合物35kg、8kgAEO-9、溶于33kg去离子水中的8kg磷酸脲、8kg植酸、4kg氨基磺酸、3.9kg氢氧化钾、0.1kg消泡剂在50℃左右温度下搅拌至透明时即为一种环保金属清洗剂。

将上述环保金属清洗剂组合物和水按重量比1：50混合搅拌后用于常温超声波清洗铝合金电子零部件，电子零部件加工前由100#机械油进行冲压拉伸而成，传统工艺用四氯乙烯滚桶清洗。

洗净率：

本实施例清洗：20分钟100％；四氯乙烯清洗：8分钟100％。

后处理：

本实施例清洗先用去离子水漂洗后110℃烘箱烘干，四氯乙烯清洗130℃烘箱去除四氯乙烯残留。

结论：本环保金属清洗剂完全可以用来取代对环境和工人健康有害的氯化物金属清洗剂。

实施例三

步骤一：称取100kg聚乙二醇PEG600和50kg亚油酸加入反应釜内，加入12kg稀硫酸(5％)，充入氮气转换出反应釜内空气进行反应，反应温度为：180℃，反应时间为：5小时，反应后减压排出水分，即为聚乙二醇亚油酸酯。

步骤二、等上述反应釜内聚乙二醇亚油酸酯的温度下降至150℃以下时，加入称取的10kg磷酸搅拌，保持反应温度不超过150℃，再反应2小时以后，减压排出水分，即为聚乙二醇亚油酸酯磷酸酯。

此反应产物聚乙二醇亚油酸酯磷酸酯是一种多组分磷酸酯的混合物。

步骤三、步骤二反应物温度降到60℃以下时，加入称取的30kg三乙醇胺搅拌中和，即为一种清洗剂组合物。

取上述清洗剂组合物40kg、5kg平平加O-10、溶于36kg去离子水中的5kg磷酸脲、10kg植酸、3kg氨基磺酸、3kg氢氧化钠在60℃左右温度下搅拌至透明时即为一种环保金属清洗剂。

实施例四

步骤一：称取100kg聚乙二醇PEG400和60kg硬脂酸加入反应釜内，加入13kg稀硫酸(5％)，充入氮气转换出反应釜内空气进行反应，反应温度为：190℃，反应时间为：4.5小时，反应后减压排出水分，即为聚乙二醇硬脂酸酯。

步骤二、等上述反应釜内聚乙二醇硬脂酸酯的温度下降至150℃以下时，加入称取的16kg磷酸搅拌，保持反应温度不超过150℃，再反应2小时以后，减压排出水分，即为聚乙二醇硬脂酸酯磷酸酯。

此反应产物聚乙二醇硬脂酸酯磷酸酯是一种多组分磷酸酯的混合物。

步骤三、步骤二反应物温度降到60℃以下时，加入称取的20kg乙醇钠搅拌中和，即为一种清洗剂组合物。

取上述清洗剂组合物30kg、10kg平平加O-15、溶于35kg去离子水中的10kg磷酸脲、5kg植酸、5kg氨基磺酸、4.95kg氢氧化钠、0.05kg聚醚类消泡剂在40℃左右温度下搅拌至透明时即为一种环保金属清洗剂。

实施例五

步骤一：称取100kg聚乙二醇PEG400和60kg硬脂酸加入反应釜内，加入13kg稀硫酸(5％)，充入氮气转换出反应釜内空气进行反应，反应温度为：210℃，反应时间为：3.5小时，反应后减压排出水分，即为聚乙二醇硬脂酸酯。

步骤二、等上述反应釜内聚乙二醇硬脂酸酯的温度下降至150℃以下时，加入称取的16kg磷酸搅拌，保持反应温度不超过150℃，再反应2小时以后，减压排出水分，即为聚乙二醇硬脂酸酯磷酸酯。

此反应产物聚乙二醇硬脂酸酯磷酸酯是一种多组分磷酸酯的混合物。

步骤三、步骤二反应物温度降到60℃以下时，加入称取的24kg一乙醇胺搅拌中和，即为一种清洗剂组合物。

取上述清洗剂组合物33kg、7kg平平加O-9、溶于36kg去离子水中的7kg磷酸脲、6kg植酸、5.95kg氨基磺酸、5kg氢氧化钠、0.05kg消泡剂聚醚改性硅油在50℃左右温度下搅拌至透明时即为一种环保金属清洗剂。

实施例六

步骤一：称取100kg聚乙二醇PEG500和80kg癸酸加入反应釜内，加入14kg稀硫酸(5％)，充入氮气转换出反应釜内空气进行反应，反应温度为：205℃，反应时间为：3.8小时，反应后减压排出水分，即为聚乙二醇癸酸酯。

步骤二、等上述反应釜内聚乙二醇癸酸酯的温度下降至150℃以下时，加入称取的16kg磷酸搅拌，保持反应温度不超过150℃，再反应2小时以后，减压排出水分，即为聚乙二醇癸酸酯磷酸酯。

此反应产物聚乙二醇癸酸酯磷酸酯是一种多组分磷酸酯的混合物。

步骤三、步骤二反应物温度降到60℃以下时，加入称取的25kg二乙醇胺搅拌中和，即为一种清洗剂组合物。

取上述清洗剂组合物32kg、8kgAEO-7、溶于35kg去离子水中的8kg磷酸脲、7.95kg植酸、3.5kg氨基磺酸、3.5kg氢氧化钠、0.05kg消泡剂二甲基硅油在50℃左右温度下搅拌至透明时即为一种环保金属清洗剂。

上述实施例三至六均能获得实施例一和二中相类似的性能测试结果。