FMEE与FMES的合成及在除蜡水配方中的应用_徐军.pdf

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四川化工第卷 年第期与的合成及在除蜡水配方中的应用徐军(上海喜赫精细化工有限公司,上海, )摘要以十六碳脂肪酸为起始原料,采用无水三氧化二铝和氧化钡为二元催化剂,先与环氧乙烷发生聚合反应,再用环氧丙烷封端,最后通过甲基化反应引入末端甲基,得到封端的脂肪酸甲酯乙氧基化物和。通过单因素试验确定了和用量为:有最佳的除蜡效果。将非离子嵌段与阴离子磺酸盐作为除蜡水的主体表面活性剂,并复配渗透剂 伯烷基磺酸钠 、无磷螯合剂乙二胺二邻苯基乙酸钠 以及其他助 剂,最终得到两个除蜡水的配方。关键词:封端低泡沫除蜡水除蜡水是工业清洗剂的一种,是以水为溶剂,以表面活性剂 为 活性物,复配一定功能的助剂,广泛应用于电镀、钟表、工艺品和饰品等五金行业工件的抛光后除蜡清洗。除错水主要是通过几种表面活性剂的复配降低油蜡污垢与工件的界面张力,经过润湿、渗透、剥离和增溶等多个过程实现对油蜡污垢的脱除清洗。嵌段脂肪酸甲酯乙氧基化物及其磺酸盐具有优异的控泡性能,与蜡质有类似的脂肪酸结构,根据相似相溶的机理,对蜡质溶解和去除能力强,适合用于金属表面除蜡。为了得到除蜡速度快、力度持久,特别是针对深孔、多孔、铆接件有良好除蜡效果的除蜡水,以非离子嵌段脂肪酸甲酯乙氧基化物和阴离子磺酸盐作为除蜡水的主体成分,通过单因素试验确定了和用量为:有最佳的除蜡效果,通过复配螯合剂乙二胺二邻苯基乙酸钠 、渗透剂 伯烷基磺酸钠 以及其他助乳化剂、碱剂等成分制得高效除蜡水,并应用于工厂实际除蜡工艺。实验部分主要试剂 与仪器试剂 与材料十六碳脂肪酸(工业级,连云港科菲化工有限公司);环氧乙烷、环氧丙烷(工业级,嘉兴三江化工有限公司);无磷乙二胺二邻苯基乙酸钠 、伯烷基磺酸钠 (工业级,上海喜赫精细化工有限公司);碳酸钾、三氧化二铝、氧化钡(分析级,上海凌飞试剂有限公司);碳酸二甲酯、氯磺酸(分析级,上海三爱思化学试剂有限公司);单乙醇胺(工业级,上海华 泰国际贸 易有限公司);号切片石蜡(工业级,上海智丰蜡业有限公司);标准圆帆 布片(上海纺织科学研究院);铝箔试片(规格,上海振金金属加工有限公司)。仪器小型摆洗机(常州实验设备制造有限公司); 动态泡 沫分析仪(德国公司); 表面张力仪(莱州市电子仪器有限公司);实验室小型烘箱(泰安奥恺威实验仪器仪表有限公司);电子天平 (上海凯德国际贸 易有限公司);倾点测试仪(兰州三拓智能电子设备有限公司)。通讯作者:徐军,硕士、研发部经理,主要从事表面活性剂的研发与应用,邮箱: 第期与的合成及在除培水配方中的应用测试泡沫性能参照 表面活性剂发泡力的测定改进 法方法测试。凝固点参照 石油产品倾点测定法方法测试。凝胶范围将表面活性剂配制成、 、 、 、的水溶液,搅拌至溶液均勻,观察流动性,不流动出现浆状或膏体即为凝胶现象发生。乳化性能考虑金属表面污垢以矿油 为 主,将拉伸油 和机油按照:混合均勻,取混合油 与的待测液置人 烧杯,高速搅拌后,记录油水分离的时间。表面张力采用 自动表面张力仪测定试样水溶液的表面张力。润湿性与渗透性参照标准 表面活性剂润湿力的测定浸没法方法测试。巳测试根据水数法,在、二氧六环与苯溶剂体系测试值。分散力参照标准 表面活性剂钙皂分散力的测定方法测试。除蜡率将铝合金试片用酒精擦洗干净,吹干后准确称量自身重量为。,在电子天平称取号切片石错放在铝合金试片,烘 箱 烘 烤分钟,取出铝合金试片晾干并称重,记为,将铝箔试片悬挂浸入温度为的清洗工作液中,浸渍后取出,在常温水中摆动次,取出后 沥干。将清洗后的铝合金试片晾干后称重记为,并计算除蜡率。除错率(!)() 。带支链 的合成路线脂肪酸甲酯没有活泼的羟基(),末端甲基()使得碳链的空间阻位增大,其烷氧基负离子的聚合反应活性很低,即便与 活泼的环氧乙烷在高温、强碱催化条件下,其加成反应转化率也很低,为了在脂肪酸甲酯分子式中 同时接入环氧乙烷与环氧丙烷,用自制催化力更强的碱土类氧化物代替氢 氧化钾作为催化剂,以脂肪酸为起始原料,先在脂肪酸分子式中分两步引入环氧乙烷和环氧丙烷基团,再通过甲基化反应引入甲酯基团,采取三步合成工艺制备封 端的脂肪酸甲酯乙氧基化物,反应机理为:乙氧基化反应: ()丙氧基化反应:()()()甲基化反应:()()()()的合成路线将得到的封 端的与氯磺酸发生磺化反应。磺化:()()()()中和:()()()() 与的制备工艺将脂肪酸和催化剂(:),加入高温高压反应釜,高纯氮气吹 扫反应釜与进料管道,开启搅拌,将原料搅拌均勻并升温至 ,抽真空排空水分,吸入一定数量的环氧乙烷,冷却水循环温度控制( ),反应时间 ,继续升温至 ,抽真空 吸入一定数量的环氧丙烷,反应 ,反应完 毕后 开启循环水冷却 降温至,依次加入碳酸二甲酯和四川化工第卷 年第期催化剂碳酸钾,反应,冷却,单乙醇胺将值控制 为,得到淡黄色的液体,放料。将 脂肪酸甲酯乙氧基化物、硫酸钠和 氯仿置于四口烧瓶中,升温至,开启搅拌,缓慢滴加一定量的氯磺酸,滴加 完毕后缓慢升温至 ,继续搅拌,冷却后滴加单乙醇胺,中和值约,得到淡黄色的液体,放料。实验结果与讨论 与的各项性能指标参照测试方法,测试产物嵌段脂肪酸甲酯乙氧基化物及其磺化盐的值、凝固点、泡沫性能和表面张力等理化性能,数据如表。表表面活性剂与的各项性能指标名称值 凝固点泡高泡高表面张力润湿性 渗透力 乳 化力分散力浊 点 无凝胶现象有无通过表可知,引入环氧丙烷基团后,具有较低的泡沫性,避免生产环节泡 沫外溢的现象发生,不仅适用于超声波清洗,也适用于喷淋清洗。嵌段的表面张力低,渗透性优异,有利于工作液沿油蜡污垢的表面缝隙渗透入金属表面,降低了污垢与金属的结合力,加速污垢的解析。继续磺化后得到阴离子型表面活性剂,渗透力有所降低,但分散性大幅度提升,优异的分散性有助于脱落的油蜡稳定地悬浮在工作液中不会反沾设备或金属表面。喜赫和磺化盐均有较低的凝固点、抗冻性优异、冷水易溶,适用于低温清洗工艺,也具有较高的浊点,可直接用于热脱工艺。嵌段 与复配的除蜡效果非离子类型表面活性剂在清洗过程中,表现出优异的乳化和耐硬水的性能,缺陷是持久力不够,非离子表面活性剂是通过亲水亲 油端,将油蜡污垢乳化成型微乳颗粒并悬浮于工作液中,随着油错脱落量的增加,非离子表面活性剂消耗的越来越多,导致净洗力下降严重。阴离子型表面活性剂的亲水基带负电荷,可以与带负电荷的油蜡污垢产生静电排斥作用,与带正电荷的油蜡污垢产生静电吸引作用,两种静电作用都可将油蜡污垢松动并加速剥离脱落。因此将非离子和阴离子复配是提高清洗工作液耐久力的最有效途径。将乳化力优异非离子表面活性剂嵌段和分散力优异的阴离子类表面活性剂复配,并通过单因素试验确定嵌段和的最佳除蜡用量比例。表不同比例与的除蜡性能除蜡率 通过表可知,单独使用的除蜡效果要好于单独使用嵌段的效果,说明对于分子链较长的蜡质污垢,的乳化作用不如的剥离和分散作用 除蜡效果理想。的值较高,更容易吸附在金属表面,对表面污垢产生排斥作用,表现出强烈的油污抓爬作用,将乳化力强的与剥离效果好的复配后具有明显的协同增效作用,当和比例为:,有最好的除蜡效果。 与在除蜡水配方中的应用根据的实验结果,以嵌段和磺酸盐按照:作为除蜡水的主要表面活性剂成分,复配其他必要的助剂成分,得到除错水的配方,如表。表除蜡水配方类别名称配方比例含磷环保主要表面活性剂低泡嵌段主要表面活性剂喜赫渗透剂喜赫伯烷基磺酸助洗剂喜赫乙二胺二邻 苯基乙酸钠第期与的合成及在除培水配方中的应用续表表面活性剂表面活性剂去污缓 蚀剂烷基醇酰胺磷酸酯去污缓 蚀剂烷基醇酰胺(:)分散剂焦磷酸钾金属光亮 剂硼砂碱剂三乙醇胺表面活性剂表面活性剂稳定剂对甲苯磺酸钠防腐光亮 剂苯甲酸钠其他去离子水 将两种 除错水按照表的原料配比进行生产加工,两种配方成本约元,将两种 除蜡水应用在五金加工车间的龙门式全自动挂镀镀锌生产线,工艺为超声波除蜡,配超声波发生器,除蜡水用量 ,工艺 流程为超声波除蜡水洗酸洗中和镀锌水 洗出光钝化。现场检测,除蜡后挂件表面干净光滑无挂灰、无水珠,水膜连续,该生产线后续加工的镀锌件符合工厂要求。结论()十六碳脂肪酸甲酯乙氧基化物与矿物油、石蜡、松香皂等有相 似的碳链架构,对以矿物油脂、石蜡为 主体成分的金属表面污垢有优异的乳化作用,在引入环氧丙烷结构得到嵌段,可以降低发泡力和提高渗透性;以嵌段为原料,与氯磺酸发生取代反应引入磺酸钠基团,可以获得分散性能更好的磺化盐。()将非离子嵌段与阴离子磺酸盐以:的比例作为除蜡水的主体除蜡成分,并复配渗透剂 伯烷基磺酸钠 、无磷螯合剂乙二胺二邻苯基乙酸钠 以及其他助 剂,最终得到两个除蜡水的配方,分别用于工厂实际的金属表面生产,除蜡效果均符合工厂的要求。参考文献马正平反应器夹套盘管的化学清 洗四川化工, , (): 詹益腾,梁国柱酸性除油与碱性除油的互补作用电镀与环保, ,: 唐安喜低泡沫环氧丙烷封端的合成与性能研究精细 与专用化学品, ,():徐铭 勋脂肪酸甲酯乙氧基化 物及其磺酸 盐的生产 技 术与应用化学工业,:唐安喜二元催化剂在脂肪酸甲酯乙氧基化 物合成中的应用中 国洗涤用品工业, ,: 贾路航表面活性剂的复配及其在除 油清洗中的应用安徽化工, , (): 王琛马来酸酐丙烯酸共聚物二元体系在皂洗中的应用印染, ,():房秀敏非离子表面活性剂复配与浊 点的关系印染助 剂, ,:闫建荣,杨亚玲,赵红芳对阴离子非离子复配表面活性剂的性能影响云南化工, ,:张伟娜,殷永 泉,冉德钦,等阴非离子表面活性剂复配修 复石油污染的土壤河北大学 学报(自然科学 版),(): ( ,): , ,:, , ? : ;
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