水基高效脱黄油用清洗剂的开发

董海波 邓运辉 周雪平 孙大东 王栋栋 段维国 王笑平 赵光赫

（ 1. 江苏斯尔邦石化有限公司，江苏 连云港 222000；2. 山西阳煤丰喜泉稷能源有限公司，山西 运城 043200）

机用黄油的主要成分是润滑脂，用于机械的摩擦部分，起润滑和密封作用；也用于金属表面，起填充空隙和防锈作用[1]。润滑脂主要成分由基础油、稠化剂、添加剂和填料调制而成。润滑脂在机械及金属工件中使用一段时间后需要更换，还得使用清洗剂进行清洗。水基金属清洗剂较溶剂清洗剂具有以水代油、节能环保、不危害操作者健康、不易燃、成本低等优越性，被广泛使用[2]。但普遍存在去污力低，对于重油污的金属不能彻底洁净，且大部分金属清洗剂含有磷酸盐和烷基酚聚氧乙烯醚[3-5]。在水基清洗剂体系中，表面活性剂的乳化分散作用在除油中起主导作用[6]。因而，表面活性剂作用效率的高低就成为水基清洗剂清洗作用优劣的主要因素。针对现有技术存在的不足，本文提供了一种脱黄油清洗剂，能够解决金属表面重油污难以清洗的问题，对环境污染少，产品组分之间溶解性佳。

实验着重研发一种专用于金属表面黄油等重油污清洗剂，适用于钢材，铝及铝合金等金属材料的表面清洗。

1 实验

1.1 主要原料与设备

主要原料：支链烷氧基化产品复配物RitenSH-26、二丙基庚醇聚氧乙烯醚RitenP5、一乙醇胺（MEA），江苏斯尔邦石化有限公司；0810APG 50%，上海发凯化工有限公司；十二烷基甜菜碱BS-12 30%，山东安米化工有限公司；二乙二醇丁醚BDGE，天津红太阳化工有限公司；EDTA-4Na、五水偏硅酸钠，AR，国药集团；缓蚀剂，东莞市新崴新材料科技有限公司；去离子水，实验室自制；市售黄油专用清洗剂，网购；使用过的机械黄油，江苏斯尔邦石化有限公司车间。

本文所述的RitenSH-26，以不同碳链异构醇为原料进行合理的复配为起始剂，在DBI-V设备进行乙氧基化反应制备而来，其物化性能如表1所示。

主要设备：玻璃反应釜，上海申生科技有限公司；恒温干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司；恒温水浴槽，北京市永光明医疗仪器厂；pH计，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司。

1.2 试验步骤

清洗剂制备：往反应釜中依次加入热水、RitenSH-26、RitenP5、BS-12、0810APG、BDGE、偏硅酸钠，随后搅拌、溶解。降温至室温，待泡沫消失，加入缓蚀剂搅拌均匀，用MEA调节溶液pH为11～13，备用。

污染试片制备：将使用过的黄油均匀地涂抹在不锈钢试片上，在50℃恒温干燥箱中干燥1h，然后冷却老化2h，备用。

表1 RitenSH-26产品性能参数

通过对配方的性能测试，获得最佳配方。

1.3 性能测试

1.3.1 黄油在清洗剂中溶解性能考察

分别在室温、40℃、60℃、70℃下，将黄油直接放入配制好清洗剂5%工作液中，相同时间内观察黄油在清洗剂中的溶解速率。

1.3.2 污染试片清洗性能测试

将配制好的清洗剂5%的工作液放置于恒温水浴锅中，将污片在清洗液中悬挂浸泡10min，取出用自来水冲洗3min后，放入40℃烘箱中干燥1h后，取出在室温下冷却，目测观察试片表面的清洁情况。为了模拟实际情况，工作用水为自来水。

2 结果与讨论

2.1 水基黄油清洗剂配方开发

针对黄油化学成分的结构情况，以RitenSH-26为主表面活性剂，复配渗透剂、助表面活性剂、溶剂、碱性助剂及缓蚀剂，开发出35%～40%固含量的黄油清洗剂。具体配方见表2。

2.2 性能测试

2.2.1 黄油在清洗剂中溶解性能考察

水基清洗剂与固体油污接触后，通常出现三种状态（宏观上）：完全不相容，部分溶解和完全溶解。虽然助剂对去污有一定的辅助作用，但主表面活性剂的增溶与分散作用在于将油脂从工件表面脱除中起主导作用[6]。分别考察在室温、40℃、60℃、70℃黄油在a、b、c、d四个配方和市售产品5%工作液中的增溶与分散性能（见图1-1、1-2、1-3、1-4）。从图2-1中可以发现：室温下放置3h后， 黄油基本没有发生增溶现象，说明室温下清洗剂不能发挥很好作用。升温到40℃，放置25min后，配方a、b、c、d四个配方工作液颜色变深，而市售产品工作液颜色微浑浊，说明黄油增溶到四个配方体系的量大于市售产品，间接说明四个配方体系的性能均优于市售产品。从图2-1、2-2、2-3、2-4中可以发现:黄油的溶解速率随着温度的升高而增加，60℃时黄油在10min内完全增溶并分散到水溶液中，继续升温到70℃，增溶分散效果无较大的改变。综合考虑能耗及成本，确定最佳清洗温度为60℃。

2.2.2 污染试片的清洗

在60℃下，水基清洗剂5%工作液按照1.3.2方法清洗试片，结果见图3。从图3上可以了解到a、b、c、d四个配方性能均优于市售产品，这与黄油在清洗液中溶解性能结果一致。其中配方c清洗后的试片清洗度及表面光泽度最好，这可能因为BS-12两性表面活性剂出色的钙皂分散性能有关。钙皂与BS-12形成混合胶束，而这样的混合胶束对油污的乳化分散能力较不含钙皂的胶束更强[7]。而0810APG只是起到增溶作用，在硬水中没有形成混合胶束，所以配方b性能弱于配方c。d配方虽然含有BS-12，但组分RitenSH-26含量低，从而影响配方的整体性能。

在清洗剂对油污容量方面，3%配方c工作液的清洗能力也优于5%市售产品工作液，其中3%配方c与5%配方c效能基本等同，结果见图4。这表明：即使配方c工作液浓度进一步降低，但仍然具有较优的清洗性能。这对节约能源、降低成本及减少对环境的污染有着显而易见的积极意义。综合考虑成本及性能，确定3%配方c工作液为实际操作液。

表2 黄油清洗剂配方

图2 黄油在清洗剂中溶解性能的考察

2.2.3 客户应用反馈

配方c工作液在昆山某公司的应用情况如下。

待清洗工件：车床储液箱；污垢：黄油；清洗用水：自来水；3%工作液。清洗前后图片见图5。

比较清洗前、后的工件可清楚地看到：清洗后的工件完全恢复金属光泽。

配方c工作液在西安某公司的应用情况如下。

待清洗工件：风轮；污垢：黄油；清洗用水：自来水；3%工作液。清洗前后图片见图6。

比较清洗前、后的工件可清楚地看到：清洗后的工件完全恢复金属光泽。

图3 不同配方产品清洗污染试片对比图

图4 不同配方产品清洗污染试片对比图

图5 车床储液箱清洗前后对比图

图6 风轮清洗前后对比图

3 结论

1. 开发了一种水基高效黄油金属清洗剂，其最佳配方（以质量分数计）：RitenSH-26 20%， RitenP5 4%，BS-12 5%， BDGE 4%，五水偏硅酸钠1%，EDTA-4Na 2%，缓蚀剂1%，MEA 1%～3%，去离子水60%～62%。

2. 通过黄油在清洗剂中溶解性能、污染试片的清洗性能及客户实际应用测试，可得出该配方适合黄油等重油污的清洗，具有成本低廉，环境友好，原料易得，使用方便，清洗快捷等特点。