陳潔瓊

浙江機電職業(yè)技術(shù)學院，浙江杭州，310053

水基金屬清洗劑是通過潤濕、乳化、滲透、卷離、分散和增溶等作用實現(xiàn)對金屬表面的去污。目前，部分水基金屬清洗劑通過添加有機或無機的防銹原料使其具有一定防銹性，但存在洗凈率、防銹性及穩(wěn)定性等技術(shù)性能指標不能滿足工業(yè)應用需要的缺點。本文研究的防銹型水基金屬清洗劑，主要以既具有洗滌功能、又具有防銹功能的羧酸醇銨鹽與非離子表面活性劑、無磷助洗劑復配而成，清洗去污效果好，對金屬有防銹蝕作用，性能符合《水基金屬清洗劑》（JB/T 4323—2019）要求。

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

1.1.1 試驗材料

十二烯基丁二酸、油酸、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺（6501）、三乙醇胺、硼砂、五水偏硅酸鈉、聚丙烯酸（PAA）、苯并三氮唑，均為工業(yè)級。HT200鑄鐵；45鋼。

1.1.2 試驗設備

JM-A6002型電子天平，余姚紀銘稱量校驗設備有限公司；85-2型數(shù)顯恒溫磁力攪拌器，杭州儀表電機有限公司；HH-2型數(shù)顯恒溫水浴鍋，金壇市江南儀器廠；PHS-3E型pH計，上海儀電科學儀器股份有限公司；DHG-9070A型電熱恒溫鼓風干燥箱，上海索普儀器有限公司。

1.2 試驗方法

按照《水基金屬清洗劑》（J B/T 4 3 2 3—2019）的規(guī)定，用配制的油污制作HT200鑄鐵、45鋼的染油污試片，并在含5%（質(zhì)量分數(shù)）清洗劑的工作液中，對染油污試片進行清洗、漂洗和防銹試驗，根據(jù)試驗結(jié)果確定清洗劑配方，然后對產(chǎn)品外觀、pH、防銹性等指標進行測試。

1.2.1 外觀檢查

將100ml本品原液放于100 ml具塞量筒內(nèi)，在15～35℃條件下放置24 h后，用肉眼觀察。

1.2.2 pH測試

25℃下，用PHS-3E型pH計測試。

1.2.3 疊片防銹性試驗

準備好的試片平放在濕潤槽的隔板上，試片的磨光面向上，用圓頭玻璃棒蘸取試液，均勻涂在試片上，再用另一塊試片使其磨光的一面重疊其上，兩試片間被一層試液膜隔開，應防止試片傾斜滑開。蓋上濕潤槽蓋，并置于恒溫室（35±2）℃放置4 h后，打開疊片，用脫脂棉蘸乙醇擦去試液，觀察距試片邊緣3 mm以內(nèi)兩疊面情況，無銹蝕出現(xiàn)，則符合標準要求。

1.2.4 高低溫穩(wěn)定性試驗

（1）高溫試驗：將液體清洗劑50 ml置于50 ml具塞量筒中，加塞后放入（60±2）℃恒溫水浴中。水面應沒過具塞量筒30ml刻度處以上。6 h后，取出具塞量筒冷卻到室溫檢查液體狀態(tài)。

（2）低溫試驗：將經(jīng)高溫試驗無不穩(wěn)定現(xiàn)象的試樣（若有不穩(wěn)定現(xiàn)象另取新樣），放于低溫冰箱中于（-18±3）℃保持l h,取出具塞量筒，待試液恢復到室溫并保持lh后，將試液傾倒5次，觀察液體狀態(tài)。

2 防銹型水基金屬清洗劑主要成分的選擇

2.1 防銹成分

根據(jù)防銹吸附原理，有機分子中的極性基團，如-COOH、-CONH、-SO3H、-OH、-NH等能吸附于金屬表面，而疏水性的烴基在金屬表面形成保護膜，防止水分侵蝕金屬表面，起到防銹的效果。選擇防銹成分，不僅應有防銹作用（含極性基團），且應具有一定的清洗功能[1]。

本文選擇由羧酸與三乙醇胺反應合成脂肪酸醇銨鹽作防銹成分，有良好的防銹作用，且清洗效果好（表1）。具體過程：將十二烯基丁二酸、油酸按比例復配混合羧酸，以1∶3的比例與三乙醇胺反應，得到相應的有機羧酸醇銨鹽，具有的防銹性能最好[2]。

表1 防銹成分選擇試驗

2.2 表面活性劑

金屬清洗中常用含有EO/PO嵌段聚醚的表面活性劑，這種結(jié)構(gòu)在水溶液里更易形成膠束，表面張力較大，其增水一端會吸附在污垢質(zhì)點上，而親水一端與水結(jié)合在一起，從而將污垢被清洗液所分散、懸浮，當有外力作用時就會脫離被清洗物的表面，起到去污作用。

2.3 助劑

偏硅酸鈉在清洗液中對油污具有良好的皂化、乳化、潤濕作用，并使產(chǎn)品保持堿性狀態(tài)，能充分發(fā)揮表面活性劑的去污作用，提高清洗效率。同時，為提高清洗液體系的分散性，防止污垢在金屬表面再沉積，配入分子量2 000～5 000的聚丙烯酸（PAA）0.5%～1.5%（質(zhì)量分數(shù)），它能與金屬離子、鈣、鎂等形成穩(wěn)定的化合物，對水中碳酸鈣和氫氧化鈣有優(yōu)良的分解作用。

硼砂、苯并三氮唑具有阻滯金屬鐵與氧氣的電化學反應，在金屬鐵表面的有限空間內(nèi)形成具有一定蒸汽壓的防銹劑氣氛，減少腐蝕的發(fā)生[3]。

在十二烯基丁二酸、油酸（5∶5）混合羧酸與三乙醇胺反應生成的羧酸醇銨鹽基礎上添加防銹助劑，進行防銹助劑的選擇試驗。結(jié)果證明，1%～3%（質(zhì)量分數(shù)）硼砂、0.2%～0.5%（質(zhì)量分數(shù)）苯并三氮唑的加入有助于提高產(chǎn)品的防銹功能，結(jié)果見表2。

表2 防銹助劑選擇試驗

3 防銹型水基金屬清洗劑配方的確定

3.1 配方的確定

防銹型水基金屬清洗劑配方確定，首先是選擇既具有很好的清洗功能、又具有防銹功能的表面活性劑，選擇清洗、防銹助劑，然后優(yōu)化各組分配比。通過上述防銹成分的選擇、篩選，并采用正交和重復性試驗，綜合考慮產(chǎn)品成本、原材料獲取、成品性能等因素，確定產(chǎn)品最佳配比（表3）。

表3 防銹型水基金屬清洗劑配方篩選

按照《水基金屬清洗劑》（J B/T 4 3 2 3—2019）對選定配方進行測試，結(jié)果表明，產(chǎn)品各項理化性能試驗項目、指標均滿足標準要求。具體結(jié)果為：外觀均勻、不分層、無沉淀；pH 9.90～10.50；防銹性能：＞24 h出現(xiàn)銹跡；高低溫穩(wěn)定性試驗：均勻，不分層，無析出物和絮狀物，保持淡黃色、透明液體；清洗率98.5%；硬水中穩(wěn)定性試驗：無絮狀物，無析出物；水不溶物試驗：＜0.1%；漂洗性能試驗：無可見清洗劑殘留物。

3.2 與市售產(chǎn)品的比較

按照《水基金屬清洗劑》（J B/T 4 3 2 3—2019），在相同條件下，將研究產(chǎn)品與國內(nèi)一些標稱具“防銹”功能的市售金屬清洗劑進行了防銹性能測試、對比。結(jié)果見表4。

表4 研究產(chǎn)品與市售產(chǎn)品的防銹性能比對

從上表可以看出，本文研究產(chǎn)品采用既具有洗滌功能、又具有防銹功能的羧酸醇銨鹽與非離子表面活性劑、無磷助洗劑復配而成的防銹型水基金屬清洗劑，在滿足清洗功能的基礎上，對金屬有較好的防銹蝕作用，防銹性能優(yōu)于市售同類產(chǎn)品。

4 結(jié)論

開發(fā)了一種防銹型水基金屬清洗劑，以既具有洗滌功能、又具有防銹功能的羧酸醇銨鹽作為主要成分，確定了產(chǎn)品配方：羧酸醇銨鹽8%～12%、烷基酚聚氧乙烯醚5%～8%、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺5%～8%、無水偏硅酸鈉3%～5%、硼砂1%～3%、聚丙烯酸0.5%～1.5%、苯駢三氮唑0.2%～0.5%、水余量。本品不僅清洗去污效果好，并且對金屬有防銹蝕作用，其他理化性能試驗項目、指標均符合《水基金屬清洗劑》（JB/T 4323—2019）要求。防銹性能優(yōu)于市售同類產(chǎn)品。