工業(yè)潤(rùn)滑丨工業(yè)清洗劑配方表面活性劑選擇

2022-01-24 09:01:21 來源：中國(guó)潤(rùn)滑油網(wǎng)瀏覽次數(shù)：2511

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摘要：隨著我國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)的騰飛，工業(yè)清洗得到了蓬勃發(fā)展。工業(yè)清洗不僅受清洗工藝的影響，同時(shí)也受清洗劑選擇的影響。

摘要

隨著我國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)的騰飛，工業(yè)清洗得到了蓬勃發(fā)展。工業(yè)清洗不僅受清洗工藝的影響，同時(shí)也受清洗劑選擇的影響。清洗劑種類繁多，隨著環(huán)保要求的提升，原料選擇受到越來越多的關(guān)注。本文主要針對(duì)水基型表面活性劑的選擇進(jìn)行介紹，通過多個(gè)參數(shù)的對(duì)比，選擇最適合體系的表面活性劑，以達(dá)到高效、環(huán)保要求。

對(duì)于表面活性劑的選擇，我們通常需要從分子結(jié)構(gòu)的角度來考慮表面活性劑的四個(gè)重要參數(shù)：表面張力、HLB值、CMC（臨界膠束濃度）以及濁點(diǎn)（Krafft點(diǎn)）。

圖1 表面活性劑選擇的四大重要參數(shù)

表面張力：表面活性劑的加入，可以降低清洗劑的表面張力，常見的表面活性劑可以將清洗劑的表面張力降低到30mN/m。表面張力是液體表面收縮的力，因此，表面張力越小，收縮力越小，對(duì)于相同條件下的污垢或基材，清潔劑就越容易在固體表面鋪展，也就越容易潤(rùn)濕固體。

HLB值：也叫親水親油平衡值，其數(shù)值的大小說明表面活性劑的親水親油性能。HLB值越大親水性越好，HLB值越小，親水性越差。HLB值在1～6 時(shí)，說明表面活性劑親油性能好于親水性能，多用作消泡，或W/O型乳液的乳化助劑；HLB值在7～9時(shí)，親水親油值具有相當(dāng)?shù)乃剑谇逑磿r(shí)常用作潤(rùn)濕劑、滲透劑；HLB大于10時(shí)，表面活性劑具有較好的親水性能，因此在清洗時(shí)常作為乳化劑。

CMC：表面活性劑分子在溶液中締合形成膠束的最低濃度即為臨界膠束濃度。當(dāng)溶液濃度低于其CMC時(shí)，溶液中的分子為自由分子狀態(tài)，溶液的表面張力將隨著表面活性劑濃度的增加而降低；當(dāng)溶液濃度達(dá)到其CMC時(shí)，此時(shí)的表面張力降到最低，若想提高表面活性劑濃度，只能提高膠束濃度，增加溶解油污的量。

濁點(diǎn)（Krafft點(diǎn)）：離子型表面活性劑的溶解度，隨著溫度增加到某一溫度時(shí)，溶解度急劇升高，該溫度稱為Krafft點(diǎn)。因此，離子型表面活性劑的選擇通常需要使用溫度高于表面活性劑的Krafft點(diǎn)。非離子表面活性劑剛好相反，隨著溫度增加到某一溫度時(shí)，溶解度急劇下降，使溶液發(fā)生渾濁甚至析出，該溫度稱為濁點(diǎn)。因此，非離子表面活性劑的選擇通常需要使用溫度低于表面活性劑的濁點(diǎn)，或者在表面活性劑的濁點(diǎn)附近。

1、應(yīng)用舉例

案例：鋁合金除油清洗劑配方設(shè)計(jì)

確立體系：工業(yè)清洗除油，由于油脂類物質(zhì)在堿性條件下更加容易皂化，因此，選擇堿性體系（氫氧化鈉）。

堿性體系可供選擇的清洗助劑很多，葡萄糖酸鈉、硅酸鈉、三聚磷酸鈉、EDTA二鈉等。但是在鋁合金堿洗過程中需要重點(diǎn)考慮鋁合金的腐蝕問題：鋁合金為兩性金屬，在酸性、堿性等條件下都會(huì)發(fā)生腐蝕，所以

（1）要嚴(yán)格控制鋁合金清洗劑中堿的含量；

（2）要選擇合適的緩釋體系。

清洗除油的核心是表面活性劑的選擇，可根據(jù)表面活性劑的四個(gè)重要參數(shù)：表面張力、HLB值、CMC以及濁點(diǎn)（Krafft點(diǎn)）來選澤。

表面張力的范圍是不超過30 mN/m，大多數(shù)這個(gè)值的表面活性劑都能滿足。HLB值的選擇是大于10，如果選用異構(gòu)醇聚氧乙烯醚作為主洗表面活性劑的話，其EO數(shù)量應(yīng)該在5個(gè)以上。如果在超聲波條件下，清洗時(shí)溫度可以達(dá)到50℃左右，因此，其濁點(diǎn)要選擇在50℃ 以上的表面活性劑，為此，我們選擇的EO數(shù)量要在7個(gè)以上的表面活性劑。

另外，我們還要綜合考慮使用方便程度，一般EO值越大，表面活性劑的凍點(diǎn)越高，為了方便使用，通常希望表面活性劑的凍點(diǎn)不超過30℃，即常溫使用時(shí)表面活性劑處于溶解狀態(tài)，可以更好地用于常溫清洗，這樣才能提高表面活性劑的使用效率。因此，表面活性劑的EO范圍應(yīng)選擇在7～12之間，作為主洗表活劑。

主洗表活劑一般具有較好的乳化、分散、凈洗力，但是乳化能力強(qiáng)，EO數(shù)多時(shí)，由于其親水性能更好，所以對(duì)基材以及油污的潤(rùn)濕滲透能力較弱，因此，我們還需要選擇合適的潤(rùn)濕滲透劑進(jìn)行復(fù)配。前面提到的HLB值在7～9范圍內(nèi)的表面活性劑具有較好的潤(rùn)濕滲透性能，如果選用醇醚類表面活性劑，其EO一般選在4～6個(gè)范圍內(nèi)。

如果選擇表面活性劑親油段的結(jié)構(gòu)作為重點(diǎn)，就要知道：親油段為直鏈結(jié)構(gòu)，其乳化能力較強(qiáng)；親油段為支鏈結(jié)構(gòu)，其滲透能力會(huì)更好；分子量越大，分子結(jié)構(gòu)越大，越不容易滲透；分子量越小，分子結(jié)構(gòu)越小，容易滲透，但是會(huì)失去其表面活性。

因此，在選擇滲透劑時(shí)要綜合考慮，通常會(huì)選擇親油段在8～10個(gè)碳原子的表面活性劑作為滲透劑。

配方組成：氫氧化鈉:1～2%；硅酸鈉:2～3%；葡萄糖酸鈉:1～2%；EDTA-二鈉:1～2%；滲透劑QH-7:0.1～0.5%；Lutensol TO-8:3～5%；緩蝕劑 FS-11:0.1～0.5%，防腐殺菌劑:適量；水:余量。

清洗工藝：稀釋10～20倍，常溫浸泡清洗（超聲波效果更佳）。

清洗結(jié)果：見圖2。