一种水基黑色金属防锈型清洗剂及其制备方法与流程

[0001]
本发明涉及一种防锈型清洗剂，具体涉及一种水基黑色金属防锈型清洗剂及其制备方法。


背景技术：

[0002]
水基清洗剂是主要依靠表面活性剂的润湿、乳化、渗透、分散等作用，并通过一些助剂 的补偿配合来实现对产品表面油污、油脂的清洗。水基清洗剂被广泛用于各种金属以及非金 属制品表面如拉伸油、切削油、防锈油、润滑油、冲压油、灰尘、汗渍等各种油污、污渍、 油脂的清洗。
[0003]
水基清洗剂具有如下优点：(1)去污清洗能力强；(2)不燃不爆，使用安全，水基清洗剂 无闪点，不会燃烧和爆炸；(3)无毒无害，水基清洗剂不会像三氯乙烯、三氯甲烷、氟里昂等 ods类溶剂会因有机溶剂的挥发造成对大气的臭氧层的破坏以及对操作工人身心健康的伤害。
[0004]
但在黑色金属清洗过程中，尤其是铁系金属，会遇到一个棘手问题，就是在清洗的过程 中，由于水及氧气的存在，如果清洗剂的防锈性能偏差，就极其容易在材料表面发生锈蚀， 严重影响产品的使用性能，造成重大浪费。
[0005]
在对黑色金属进行清洗的时候，传统的解决办法一般都是在清洗剂中采用添加亚硝酸盐 或者多元羧酸与醇胺的反应产物作为防锈添加剂，但是其中的问题也显而易见，例如亚硝酸 盐不环保，容易致癌；而多元羧酸与醇胺的体系存在的主要问题就是如果不漂洗的话，容易 造成明显药剂残留；或者由于抗水性较差，漂洗后容易造成防锈剂失效，失去防锈效果。
[0006]
目前对黑色金属进行清洗，主要有德国汉高公司的清洗剂ridoline rt-1021，日本帕卡 濑金公司的清洗剂fc-4360，德国凯密特尔公司的清洗剂
[0007]
德国汉高公司的ridoline rt-1021，具有较好的乳化，增溶的能力，适合于黑色金属在 涂装前的清洗，其洗净力优秀，但是其在漂洗之后防锈性能会丧失，一般在清洗易生锈材质 的时候其都会在清洗剂中加入相应的防锈剂来进行调整。
[0008]
日本帕卡濑金公司的清洗剂fc-4360，具有较好的乳化，分散能力，在黑色金属的涂装 前的清洗使用比较广泛，具有较好的涂装适用性，但是和汉高的清洗剂一样，在漂洗之后， 其防锈性能会丧失，因而在清洗黑色金属的时候其都会在清洗剂里面加入相应的防锈剂来进 行调整。
[0009]
德国凯密特尔公司的清洗剂具有较好的乳化，增溶的能力，适合于 黑色金属在涂装前的清洗，其洗净力优秀，在漂洗之后其仍然具有一定的防锈性能，但是其 主要的问题就是其价格比较昂贵。
[0010]
因而，现有技术中的清洗剂，要么不具备防锈功能，要么具备防锈功能却价格昂贵，导 致企业投入成本过高，减损企业经济效益。


技术实现要素：

[0011]
发明目的：本发明的目的是提供一种具备防锈性能且低成本的水基黑色金属防锈型清洗 剂，本发明的另一个目的是提供上述产品的制备方法。
[0012]
技术方案：本发明所述的一种水基黑色金属防锈型清洗剂，以质量百分数计，包括以下 成分：
[0013][0014]
进一步的，所述防锈添加剂为硅烷偶联剂与植酸进行反应而得到的产物，所述硅烷偶联 剂为kh550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、kh540(γ-氨丙基三甲氧基硅烷)、kh792(n-2-氨 乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷)、si602(n-2-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷)中的一种或 者几种混合物，硅烷偶联剂kh550、kh540、kh792、si602由于其中氨基的存在，其可以与植 酸进行反应，产生酰胺类化合物，提高了单一植酸吸附膜层的防锈性能，并且由于硅烷之间 会发生分子间的自组装反应，进而提高该防锈膜层的吸附能力，增加其抗水性能。。
[0015]
进一步的，所述复合醇胺为单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺、甲基二乙醇 胺和二甘醇胺中的一种或者几种混合物，其作用在于不仅作为清洗的助剂，能够维持清洗剂 在一个合适的碱度，保证清洗效果，更可以与清洗剂中的复合多元有机酸进行反应，生产酰 胺类化合物，从而与环己六醇六磷酸酰胺进行补充，形成立体的防锈网状结构。
[0016]
进一步的，所述成膜剂为钼酸钠、钨酸钠、锆酸钠、硫酸锌、氟锆酸钠的一种或者几种 混合物,其作用主要在碱性条件下，能够在材料的表面形成一层致密的沉淀膜层，对于上述酰 胺类化合物的网状结构的空白处，可以形成很好的补充，成为更为致密的结构。
[0017]
进一步的，所述复合羧酸为十二碳二酸(1,10—二羧基癸烷)、三元羧酸、十八碳三烯酸、 十一烷二酸中的一种或者几种混合物，其主要作用在于与有机醇胺进行反应，生成有机酰胺 类化合物。
[0018]
进一步的，所述醇醚溶剂为乙二醇乙醚、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、二乙二醇乙醚、 乙二醇单丁醚、二乙二醇单丁醚中的一种或者几种混合物，其主要作用在于充当偶联剂，也 为了提高清洗剂的清洗容量，提高清洗剂的洗净能力。
[0019]
进一步的，所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、异构醇聚氧乙烯醚、烷基糖苷、 聚氧乙烯烷基醇酰胺、蓖麻油聚氧乙烯醚、聚醚中的一种或者几种混合物，其主要作用在于 通过科学的复配，使清洗剂具有极强的渗透、分散、增溶和乳化能力，对材料表面的污垢有 高效清洗作用，清洗的同时能够有效的保护清洗材料的表面不受侵蚀，可以有效的
提高清洗 效率。
[0020]
进一步的，所述助剂为乙二胺四乙酸四钠、葡萄糖酸钠、柠檬酸钠中的一种或者几种的 混合物，其主要作用是为了提高清洗剂的抗硬水能力，降低水的硬度对于工件表面的影响， 以便于清洗剂适用不同的地区使用。
[0021]
进一步的，所述复合无机碱为偏硅酸钠、硅酸钠、硅酸钾、水玻璃、碳酸钠、氢氧化钠， 碳酸钾，碳酸氢钠中的一种或者几种的混合物，其主要是给清洗剂提供合适的碱度，保证清 洗剂对油污有较好的清洗效果。
[0022]
一种上述水基黑色金属防锈型清洗剂的制备方法，包括以下步骤：
[0023]
(1)将植酸在搅拌条件下，缓慢加入到kh540的乙醇(低沸点醇类)溶液中，在60～75℃ 条件下至乙醇(低沸点醇类)溶液蒸干，即可得到环己六醇六磷酰胺；
[0024]
(2)在反应器中首先加入去离子水，升温到50～65℃，依次加入环己六醇六磷酰胺、 成膜剂、复合无机碱、复合醇胺、醇醚溶剂，在搅拌条件下加入复合羧酸，至其充分溶解后 在搅拌条件下加入非离子表面活性剂得到清洗剂。
[0025]
原理：植酸又称肌酸、环己六醇六全-二氢磷酸盐，它主要存在于植物的种子、根干和茎 中，其中以豆科植物的种子、谷物的麸皮和胚芽中含量最高。植酸的应用非常广泛。植酸分 子结构中6个磷酸基只有一个处在a位,其它5个均在e位上,其中有4个磷酸基处于同一平 面上。因此,植酸在金属表面同金属络合时,易在金属表面形成一层致密的单分子保护膜,能有 效地阻止o2等进入金属表面,从而抵抗了金属的腐蚀。金属表面形成植酸单分子有机膜层中 的羟基中的氢原子容易与硅烷偶联剂中的氨基发生反应,并且接枝后的硅烷之间容易发生自 组装作用，将单一的植酸吸附膜层改性为多层结构。
[0026]
复合羧酸与复合醇胺之间反应形成的酰胺化合物中的n原子会与上述的环己六醇六磷酰 胺中的氢原子结合，进而形成复杂的网络结构，更好的阻止了氧﹑水的影响，同期成膜剂的 存在，会填补上述立体网状结构的不足,形成更为致密的膜层。
[0027]
经过结构分析，考虑在植酸的磷酸基上引入硅烷结构，进而可以利用硅烷的自组装能力， 提高该有机膜层的抗水性能。
[0028]
采用植酸与硅烷系列进行反应，合成出环己六醇六磷酰胺，然后再将其加入到水性清洗 剂中，同时复配其余的复合醇胺﹑复合多元羧酸以及成膜助剂，因而在清洗过程中对黑色金 属，尤其是钢铁件有较好的防锈效果，特别是硅烷的引入，提高了防护膜层的抗水性能，即 使是再用水进行漂洗之后，仍然有较好的防锈性能，或者即使不漂洗的话，表面也不会显现 出明显的药剂残留。
[0029]
有益效果：本发明所述水基黑色金属防锈型清洗剂，具有极强的渗透分散、增溶、乳化 能力，对拉伸油和其它重油污有较好的清洗效果；有效浓度高，清洗数量大。依靠表面活性 剂与无机助剂的作用，可渗透进入任何难清洗的细微缝隙，将油污快速剥离清洗出来，轻易 祛除污粒子、积碳、污垢和油脂等，由于环己六醇六磷酰胺、三乙醇多元酰胺和钼酸钠等功 能剂的共同作用，使其在漂洗干燥后，仍然具有较好的防锈效果，或者不漂洗在自然干燥下 工件表面不会形成残留。总之，本发明清洗剂兼具较好的防锈性能，优良的抗水性能，较强 的洗净力，无异味、主要应用于提高清洗剂的防锈性能；具备昂贵的进口清洗剂(如德国凯 密特尔公司对应产品)的应用属性，同时显著降低了成本，满足行业的实际需要、提升行业 战略安全，提高企业经济效益。
具体实施方式
[0030]
为进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述。
[0031]
下面结合实施例对本发明做进一步说明：
[0032]
实施例1
[0033]
(1)将0.5kg植酸在搅拌条件下，缓慢加入到3.0kg的kh550的10kg乙醇(低沸点醇类) 溶液中，在60～75℃条件下搅拌反应2个小时后，将乙醇(低沸点醇类)溶液蒸干，即可得 到环己六醇六磷酰胺3.5kg。
[0034]
(2)在反应器中首先加入去离子水57.5kg，升温到50～65℃，依次加入环己六醇六磷 酰胺3.5kg、钼酸钠1.5kg、五水偏硅酸钠4.5kg，三乙醇胺5.5kg，二丙二醇甲醚6.0kg， 在搅拌条件下加入十一烷二酸2.5kg，葡萄糖酸钠4.5kg，搅拌反应30min，至其充分溶解， 在搅拌条件下加入脂肪醇聚氧乙烯醚14.5kg，得到清洗剂。
[0035]
实施例2
[0036]
(1)将0.25kg植酸在搅拌条件下，缓慢加入到2.75kg的kh540的10.0kg乙醇(低沸点 醇类)溶液中，在60～75℃条件下搅拌反应2个小时后，将乙醇(低沸点醇类)溶液蒸干， 即可得到环己六醇六磷酰胺3.0kg。
[0037]
(2)在反应器中首先加入去离子水69.0kg，升温到50～65℃，依次加入环己六醇六磷 酰胺3.0kg、钨酸钠1kg、碳酸钠3.0kg，二乙醇胺3.0kg，二乙二醇单丁醚5.0kg，在搅拌 条件下加入三元羧酸2.0kg柠檬酸钠4.0kg,搅拌反应30min，至其充分溶解，在搅拌条件下 加入异构醇聚氧乙烯醚10.0kg，得到清洗剂。
[0038]
实施例3
[0039]
(1)将0.75kg植酸在搅拌条件下，缓慢加入到3.25kg的kh792的10kg乙醇(低沸点醇 类)溶液中，在60～75℃条件下搅拌反应2个小时后，将乙醇(低沸点醇类)溶液蒸干，即 可得到环己六醇六磷酰胺4.0kg。
[0040]
(2)在反应器中首先加入去离子水52.0kg，升温到50～65℃，依次加入环己六醇六磷 酰胺4.0kg、锆酸钠2.0kg、硅酸钾5.0kg，单乙醇胺6.0kg，丙二醇甲醚8.0kg，在搅拌条 件下加入十八碳三烯酸3.0kg，乙二胺四乙酸四钠5.0kg,搅拌反应30min，至其充分溶解， 在搅拌条件下加入蓖麻油酸聚氧乙烯醚15.0kg，得到清洗剂。
[0041]
根据实施例得到的清洗剂与凯密特尔的清洗对比如表1所示，从表中的数据可以清楚的 看到，本发明实施例中制备的黑色金属清洗剂各理化指标与德国凯密特尔公司的产品几乎相 近，特别是在对于铸铁、ly12铝的抗腐蚀性能要优于德国产品一个级别。
[0042]
表1
[0043][0044]
本发明的黑色金属清洗剂和全球知名品牌产品的性能相当，综合性能表现良好，可以替 代进口，满足黑色金属制品加工行业的需要，同时有效的降低了成本，提高经济效益。

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