除蠟水配方分析

上一篇 / 下一篇 2012-10-06 12:09:00 / 精華(3)/ 置頂(3)/ 個人分類：精細化工

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除蠟水配方分析

一、背景

除蠟水廣泛應用于電鍍、鐘表、工藝品、飾品等五金行業工件的拋光后之除蠟工藝。除蠟水的研究主要是選擇一些表面活性劑、助劑、緩蝕劑、助溶劑等復合、調配,從而使產品在常溫、加溫,超聲波、浸洗等工藝中都能迅速、徹底去除各種蠟垢,對不銹鋼、碳鋼、鋅合金、鋁合金、鎂合金、銅合金等各種基材不產生腐蝕、氧化等負作用,有較長的使用壽命和環保性能。此外,注意對產品的粘度、氣味、顏色、透明度等外觀性能進行合理的調配,滿足客戶心理需求,提升產品附加值。

除蠟作為五金電鍍件前處理的第一道工序，其速度的快慢、除蠟的徹底性對于電鍍線生產具有重要意義。因此，選擇良好的除蠟劑可以提高除蠟性能，從而帶來良好的經濟效益。

拋光蠟主要分為白蠟、紅蠟和綠蠟。不同蠟種由于其金屬磨料不同而應用于不同基材的拋光中。白蠟膏的主要磨料是氧化鈣細微粉末，適用于鎳、鋁、銅及其合金等軟質金屬的拋光；紅蠟膏的主要磨料是具有中等硬度的氧化鐵和長石粉細微粉末，適用于鋼制品的拋光；而綠蠟膏的主要磨料為氧化鉻綠色細微粉末，適用于鉻、不銹鋼等硬質金屬等的拋光。這些不同種類的磨料與石蠟、地蠟、硬脂酸、脂肪、油酸及粘合劑配制而成拋光膏。因此，拋光時應根據被拋光材料的性質及拋光面的質量要求選擇不同的拋光膏。

工件經過拋光蠟拋光后，蠟垢就以機械吸附、分子間吸附和靜電力吸附等粘附方式殘留在工件上。針對拋光蠟的成分配制具有良好潤濕、滲透、乳化、分散等性能的高效除蠟劑，配以機械攪拌和超聲波除蠟，將加快除蠟速度，達到快速、徹底的除蠟效果。

二、除蠟水

2.1概念

除蠟水是一種水基的以表面活性劑為主，輔以對金屬有緩蝕效果的組分以及溶劑等的多功能清洗劑，具有對蠟質污垢的乳化能力以及對油污的清洗力。具有除蠟徹底，除油干凈，對工件無腐蝕，清洗后不變色、不氧化生銹的功能。

2.2除蠟原理

拋光蠟的蠟垢主要由石蠟、脂肪酸、松香皂、金屬氧化物和某些無機固體拋磨小顆粒如: 剛玉、碳化硅、高鋁瓷等組成。固體顆粒主要以粉末狀均勻分布于拋光蠟體系中, 以及一些打磨布轆殘碎片、打磨出來的金屬基體的粉末物及其氧化物。蠟垢與工件主要以機械粘附、分子間力粘附、靜電力粘附等粘附方式, 當機械粘附的蠟垢顆粒小于011μm時就較難去除, 這是根據較長時間對各種蠟垢觀察所得的結論。除蠟水制備的關鍵是對各種表面活性劑、助劑、緩蝕劑等的合理復配, 通過降低表面張力, 改善潤濕滲透性能和乳化、溶解、增溶等性能,從而加強滲透能力和溶解能力。非離子表面活性劑和陰離子表面活性劑的復配早就廣泛應用, 加離子型表面活性劑能使非離子表面活性劑的濁點有較寬的范圍, 能形成混合膠團; 非離子表面活性劑分子“插入”膠團中, 使后來的離子表面活性劑離子頭間斥力減弱, 再加上兩種表面活性劑疏水鏈之間的相互作用, 更易生成膠團, 使混合液體的CMC下降, 且表面張力也下降, 表面活性增高。

一種優質的除蠟水必須具有良好的綜合性能，其除蠟能力、防銹性、消泡性和穩定性，是評價除蠟水品質的四項重要技術指標。在防銹性、消泡性和穩定性達到使用要求后，除蠟能力這項指標就是評價該除蠟水品質好壞的決定性指標。而除蠟能力又是由除蠟水配方中的表面活性劑的種類、數量及復配等來決定的。

2.3體系組成和作用

除蠟水廣泛應用于電鍍、鐘表、工藝品、飾品等五金行業工件的拋光后之除蠟工藝。除蠟水主要是由表面活性劑、助劑、緩蝕劑、助溶劑等復合調配, 從而使產品在常溫、加溫, 超聲波、浸洗等工藝中都能迅速、徹底去除各種蠟垢, 對不銹鋼、碳鋼、鋅合金、鋁合金、鎂合金、銅合金等各種基材不產生腐蝕、氧化等負作用, 有較長的使用壽命和環保性能。此外, 注意對產品的粘度、氣味、顏色、透明度等外觀性能進行合理的調配, 滿足客戶心理需求, 提升產品附加值。

1) 醇胺的影響和選擇

一定的羰酸鹽表面活性劑對黑色金屬有良好的緩蝕效果, 而且價格低廉, 可選用一定碳鏈結構的飽和脂肪酸和較高活性的有機堿在較為簡單的工藝下合成, 該表面活性劑綜合性能十分理想。陰離子表面活性劑初步含量一般確定為25wt %左右。如表面活性劑含量過高, 則無機鹽助劑難于加入, 選用脂肪酸醇胺鹽作陰離子表面活性劑, 較單乙醇胺和三乙醇胺, 二乙醇胺更具有良好的緩蝕、滲透、堿儲量等作用。對脂肪酸的選擇是陰離子表面活性劑選擇的關鍵,脂肪酸與醇胺反應產物的性能對比。

除蠟劑的一個重要的組分為油酸和醇胺。根據相似相溶原理，拋光蠟中有較多的硬脂酸和油酯。油酸的醇胺化合物的油酸基可以吸附、溶解這些基團，而醇胺基為親水基團，可將蠟垢從基體中剝離出來。單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺分別與油酸按一定比例反應后的產物進行除蠟研究的結果：油酸與二乙醇胺的摩爾比為l：2的化合物除蠟性能最好，其除蠟能力接近90％。

2) 表面活性劑的選擇

采用單一種類表面活性劑的清洗劑，其清洗能力和消泡性能往往并不理想，而采用兩種或兩種以上表面活性劑進行復配，不僅可以提高去除油污的能力，而且復配后的消泡性能好，易于漂洗。非離子表面活性劑和陰離子表面活性劑的復配早就廣泛應用，加入離子型表面活性劑能使非離子表面活性劑的濁點有較寬的范圍，能形成混合膠團；非離子表面活性劑分子“插入”膠團中，使后來的離子表面活性劑離子頭間斥力減弱，再加上兩種表面活性劑疏水鏈之間的相互作用，更易生成膠團，使得液體的CMC下降，且表面張力也下降，表面活性增高。因此，鋼鐵件除蠟水制備的關鍵在于對各種表面活性劑、滲透劑、緩蝕劑等的合理選擇與復配，通過降低表面張力，改善潤濕滲透性能和乳化、溶解、增容等性能，從而加強滲透能力和溶解能力，使得被洗基體與液固污垢間的潤濕角大大減小，鋪展系數增大，從而使產品在加溫和超聲波的作用下，不但使得鋼鐵件光滑表面的蠟垢能夠快速除去，也使得鋼鐵件表面細小凹槽中殘存的蠟垢得以快速除去。

拋光蠟中有較多的硬脂酸和油酸，根據相似相容原理，除蠟水的一個重要的組分為油酸和醇胺。油酸的醇胺化合物的油酸基可以吸附、溶解在拋光油團中，而醇胺基團為親水基團，在高溫(65～75 ℃)及超聲波的振蕩下，蠟垢中的油團被快速包裹、分散成小油團而從基材中剝離出來。相對于其它高級脂肪酸，油酸的水溶性、耐硬水性、高/低溫除蠟能力皆較為突出；而較單乙醇胺和三乙醇胺而言，二乙醇胺更具有良好的緩蝕、滲透、絡合、堿儲量等作用，因此除蠟水選用油酸二乙醇胺作為配方的陰離子表面活性劑。

不同非離子表面活性劑對除蠟水的除蠟能力的影響，結果表明，6502和OP-10都具有良好的除蠟能力。因此，在非離子表面活性劑方面，一般選用椰子油二乙醇酰胺，使脂肪基醇酰胺含量盡可能高，這樣在較低的濃度下，對蠟垢有良好的去除效果；盡量少游離脂肪酸，能減少對工件的腐蝕，且溶解性能良好。它具有優越的除蠟垢、防蠟垢再沉淀能力，與其它表面活性劑復配，有良好的增效性能，同時兼具防銹性，即使在很低的濃度下亦能抑制鋼鐵生銹。烷基酚聚氧乙烯醚類表面活性劑，選用HLB=13.7的OP-10，HLB=13附近烷基酚聚氧乙烯醚表面活性劑具有很好的水溶性，OP-10的濁點為75 ℃左右，并且其具有較低的表面張力，其對各種油脂和蠟類具有很好的潤濕、乳化、分散能力，抗硬水性能好，可與各類表面活性劑混用。

除蠟的一個通用原理是以陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑復配，通過協同效應達到最好的除油除蠟效果。油酸的醇胺鹽作為陰離子表面活性劑，需要復配非離子表面活性劑。作為非離子表面活性劑的高級脂肪基醇酰胺如6501、6502，具有除蠟垢、防蠟垢再沉淀能力的同時，兼有防銹性，能夠抑制鋼鐵生銹。同樣用量的6501、6502及其復配加入到上述比例的油酸與二乙醇胺溶液中進行對比，單獨使用6502的除蠟效果最好。

聚氧乙烯型活性劑, 除了考慮其濁點外, 還應盡量使其在較低的濃度下有較低的表面張力, 以及對蠟垢特性相適應的 HLB 值。一般來說環氧乙烷加成數為 10 的 HLB 值為 12～13 ,濁點在 70 ℃左右時, 其潤濕力、滲透力、對硬表面去污力等綜合效果最好。選用高級醇酰胺, 使脂肪基醇酰胺含量盡可能高, 這樣在較低的濃度下, 對蠟垢有良好的去除效果; 盡量少游離脂肪酸, 能減少對工件的腐蝕, 且溶解性能良好。它具有優越的除蠟垢、防蠟垢再沉淀能力, 與其它表面活性劑復配, 有良好的增效性能, 同時兼具防銹性, 即使在很低的濃度下亦能抑制鋼鐵生銹。

3）有機溶劑的選擇

有機溶劑具有對蠟垢油污的溶解性能，同時可以調節除蠟劑的黏度，增加除蠟劑在水中的溶解能力。有機溶劑一般為乙二醇丁醚和二乙烯三胺。

4）滲透劑的選擇

滲透劑為小分子的表面活性劑，容易接近基體，吸附在基體和污垢間，協同非離子和陰離子表面活性劑，達到潤濕、滲透、乳化、卷離污垢的效果。

5) 無機鹽助劑的選擇

聚磷酸鹽對洗滌劑的表面活性劑有協同作用, 縮合磷酸鹽在水溶液中都傾向于回復成正磷酸鹽, 焦磷酸鹽在溫度不太高的情況下, 逆反應很慢, 因此在配制液體洗滌劑時多用焦磷酸鹽。聚磷酸鹽對蠟垢中的脂肪酸類物質起到促進作用, 對固體粒子有分散作用, 還具有堿緩沖作用, 使洗滌液保持一定的堿度, 并能促進蠟垢粒子的分散,通過皂化作用使蠟垢中的硬脂酸類化合物污垢分解、膠化, 有利于蠟垢的去除。除油液常用的磷酸鹽類化合物有助于除蠟能力的提高，在配方中加入3％的三聚磷酸鈉，除蠟能力下降約15％。

硅酸鈉與一定的表面活性劑一起使用時有良好的助洗作用, 同時一定的硅酸鈉是鋁及鋁合金的緩蝕劑, 與聚磷酸鹽復合使用的作用是十分顯著的。將脂肪酸皂與一定的無機鹽做成濃縮液。

三．參考配方

組分	A投料量（g/L）
油酸	150~200
二乙醇胺	150~200
椰子油二乙醇酰胺	50~100
烷基醇酰胺磷酸酯	50~100
磷酸氫二鈉	20~50
焦磷酸鈉	200~300
硅酸鈉	50~100
碳酸鈉	50~100
壬基酚聚氧乙烯醚	20~50
水	余量