不锈钢抛光用低温高效超声波除蜡清洗剂的研制

Posted 2023-01-13 超声波

篇首语：旦旦而学之，久而不怠焉，迄乎成。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了不锈钢抛光用低温高效超声波除蜡清洗剂的研制相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

黄高山，汪蓉蓉(湖南农业大学应用化学系，湖南长沙 410128)
1 前言近年来，随着人们生活水平提高，不锈钢制品(如餐具、饰品和用具)已成为商场、家庭等的日常用品，市场需求量很大。广东等沿海地区就拥有一批生产加工不锈钢制件的厂家。不锈钢制品加工成型后，要进行表面抛光处理。而表面及凹陷处残存的抛光蜡附着牢固，需要清洗干净。过去，人们往往用有机溶剂来去除抛光蜡，但污染环境和存在安全隐患。后来，有人研究出用水基金属清洗剂来除油除蜡[1～3]。一般研制的金属清洗剂主要用来清洗普通的油污，其除蜡效果不理想，或是清洗后制品表面有渍膜，难以达到洁净光亮的要求，而不锈钢制品表面是否洁净光亮是消费者选择购买的一个重要因素，于是人们开始采用超声波清洗除油[4～5]。目前一些不锈钢制品厂较多使用外资品牌的水基除蜡剂，在较高温度下(>70℃)，用超声波清洗，效果不错，但价格昂贵，市售价格在40元/kg左右。因此，市场需求开发一种高效、低成本的不锈钢抛光用除蜡清洗剂。本文研制的低温高效不锈钢抛光后用超声波除蜡剂，由脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、聚氧乙烯烷基酚醚、烷基醇酰胺及多种助剂复配而成，可在较低温度下使用，除蜡效果显著，操作安全，成本低。
2 实验部分
(1)实验用原料是市售的日化级表面活性剂和化学纯试剂，用一次蒸馏水配制实验试液。
(2)使用必能信超声波有限公司(上海)生产的型号为B2200S的超声波清洗机对抛光后的不锈钢餐具除蜡。
(3)用目测法观察餐具表面是否残留油污、清洗后水膜是否连续、擦干后表面是否清亮，以确定超声清洗效果。
(4)将w(除蜡剂)=5%的工作液加热至出现混浊，再让溶液自然冷却到清澈透明的瞬间测得的温度即为该工作液的浊点。
(5)参照GB9985 2000的标准方法测定除蜡剂的有效物含量。
(6)采用正交试验筛选除蜡剂配方，进行工艺试验，根据清洗效果确定优选配方。
(7)超声波除蜡试验工艺流程为：除蜡剂浓缩液的配制稀释为工作液超声波清洗不锈钢餐具清水冲洗60～80℃热水洗干布擦拭
3 结果与讨论
3.1 正交试验与配方优化本实验拟选用市售的阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂并辅以其它助剂复配成除蜡剂，采用正交试验筛选最佳配方。表1为正交试验的因素水平表，其中A、B、C、D分别表示w(脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐)、w(聚氧乙烯烷基酚醚)、w(烷基醇酰胺)、w(自制乳化渗透剂)。表2为不同配方的工作液在(50±2)℃下的超声清洗效果。以下百分数均为质量分数。
从表2可知，配方4和5有较好的清洗效果。由于配方4含阴离子表面活性剂相对较多，且成本较低，拟选配方4为基础实验配方。在配方筛选过程中，发现有效物含量较高时配制的除蜡剂不易混溶，在10℃左右出现凝胶状，添加助溶剂可使各组分溶解充分。为使除蜡剂在低温下不凝固便于使用，需要添加抗凝剂使其凝固点下降。按照拉乌尔定律，凝固点下降有：　Δtf=kf.bB=kf.(nB/mA)=kf.(mB/mAMB)=kf.(mB/mA).(1/MB)kf为常数，与溶剂性质有关，而与溶质种类无关，mB和mA在一定条件下为定值。因此，凝固点下降与溶质的摩尔质量(MB)成反比，可选用具有抗凝作用的、MB值较小的物质为降凝剂，以改善低温流动性。表3为以基础配方、助溶剂和降凝剂为因子的三水平正交试验结果表。
从试验结果看，助溶剂含量为5%、降凝剂含量为3%的配方2效果较好。
3.2 除蜡剂性能指标和工艺应用
3.2.1 产品性能指标按上述筛选的各组分质量分数配制的除蜡剂命名为HW 1，其性能指标与外资某品牌除蜡剂对比列于表4中。

从表4可以看出，本试验研制的除蜡剂工作液的浊点明显提高，在85℃以上，因此比较适合在较低温度下工作，而美坚N2401工作液却在小于45℃下就开始混浊，而在大于45℃下透明，因此该产品比较适合在较高温度下工作。
3.2.2 工艺应用试验
3.2.2.1 溶液浓度对除蜡效果的影响将除蜡剂配成不同质量分数的工作液，在(50±2)℃下进行超声波除蜡试验，结果列于表5中。从表5可见HW 1的工作液除蜡剂浓缩液含量为3%～5%即可。
3.2.2.2 温度对除蜡效果的影响表面活性剂对蜡垢的乳化清洗作用也在一定范围内随温度升高而加强。图1显示了超声波除蜡清洗剂的w=5%的工作液在不同温度下的除蜡时间。
从图可见，升高温度可使除蜡时间缩短，但温度在50℃以上时，其对除油时间的影响减弱，这可能是因为达到一定温度时除蜡剂的清洗乳化功能已得到充分发挥，此时超声波的机械震荡作用起重要作用。因此HW 1除蜡剂的推荐使用温度是35～75℃。
在实际超声波除蜡工艺中，样品经除蜡、冲洗后要在60～80℃热水中烫洗一下，然后用绒布擦拭干净。为了防止水汽挥发后在工件上凝有雾膜，在配方中还加入了微量的去膜剂，效果良好。
4 结论
(1)本实验研制的HW 1不锈钢抛光后用超声波除蜡清洗剂的最佳配方组成及w(除蜡剂)=5%的工作液的操作条件如下：
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐12.0
聚氧乙烯烷基酚醚　　8.0
烷基醇酞胺　　　8.0%
乳化渗透剂(自制)10.0
助溶剂　　　　5.0%
降凝剂　　　　3.0%
去膜剂　　　　微量
水　　　　　余量
工作液浓度　　　3%一5%
B　　　　　 35一75℃
t　　　　　 5一10 min
(2)HW 1超声波除蜡清洗剂配方合理，简便，成本低，工艺应用节能高效，可广泛应用于不锈钢制件的抛光后除蜡清洗和金属表面处理的除油清洗。