低泡沫PO封端FMEE在金属中性脱脂中的的应用_王琛.pdf

2022 年 第 18 期 广 东 化 工 第 49 卷 总第 476 期 13 低泡沫低泡沫 PO 封端封端 FMEE 在金属中性脱脂中的的应用在金属中性脱脂中的的应用 王琛 (上海喜赫精细化工有限公司，上海 201620) 摘 要脂肪酸甲酯乙氧基化物 FMEE 具有类似油脂的脂肪酸结构， 对矿物油有良好的乳化作用， 适用于低温条件下矿物油的清洗，在 FMEE 分子链中引入 PO 基团，能提高 FMEE 的渗透性，降低泡沫，同时具有优异的分散作用，能够将金属表面清除下来的油脂均匀地分散不发生二次反沾污与沉积， 具有延长脱脂工作液使用寿命作用。 将 PO 封端 FMEE 作为脱脂剂的主体成分， 复配乳化剂 OP-10、阴离子型渗透剂伯烷基磺酸钠，螯合剂乙二胺二邻苯基乙酸钠，烷基醇酰胺 6501，通过正交实验确定五种原料脱脂的最佳配比 31111，并以草酸钠为助洗剂，在 pH 值中性条件下对润滑油、石蜡、抛光膏有良好去除能力，并具有一定的防锈效果。 关键词PO 封端；FMEE；脱脂；除蜡；草酸钠 中图分类号TQ 文献标识码A 文章编号1007-1865(2022)18-0013-03 Application of Low-foaming FMEE End-capped with PO in Neutral Degreasing Process for Metal Wang Chen (Shanghai Xihe Fine Chemical Co., Ltd., Shanghai 201620, China) Abstract: The fatty methyl ester ethoxylates (FMEE) has excellent emulsifying property for mineral oil which has the fatty-acid structure similar to oil. It is suitable for cleaning mineral oil under low temperature, The PO group can be accessed into molecular structure of FMEE, which can reduces the foam and increases dispersion force of FMEE. The PO end-capped FMEE can remove grease from the metal surface and avoid secondary contaminating and depositing, It can also extend the usage time of cleaning agent. The PO end-capped FMEE was used as the main component of degreasing agent, the OP-10, anionic primary-alkyl sulfonate, ethy diaminedhephen acetic sodium and 6501 were compounded with FMEE. The optimal proportion of degreasing was determined by orthogonal experiment as 31111. This degreasing agent can remove lubricating oil, paraffin wax and polishing paste under the neutral condition with the sodium oxalate, which also has the anti-rust effect. Keywords: end-capping with PO；FME；degrease；wax removal；sodium oxalate 金属零部件在进行磷化、陶化、镀锌、彩涂之前必须经过脱脂处理工艺， 以除去金属表面的加工后残留的润滑油和防锈油、锈垢、灰尘等污垢。脱脂不彻底会导致后续涂料或镀层难以在基体上充分铺展和附着， 严重影响到基材表面的平整度和耐腐蚀性，导致涂层或镀层起皮、起泡甚至脱落1。 金属零件脱脂一般是在碱性条件下清洗， 过多的使用碱剂不仅会腐蚀金属基体，引发金属生锈、失光与粗糙，残留的碱剂也会吸附在金属表面消耗大量清水漂洗2。 为了实现金属表面的中性脱脂，将 PO 嵌段 FMEE、OP-10、阴离子型渗透剂伯烷基磺酸钠、6501、螯合剂乙二胺二邻苯基乙酸钠，通过正交实验确定脱脂剂的最佳配比， 该脱脂剂与草酸钠协同清洗作用明显，在中性条件下能获得良好的脱脂效果。 1 实验实验 1.1 主要试剂与仪器 试剂与材料：PO 封端 FMEE、伯烷基磺酸钠、乙二胺二邻苯基乙酸钠，均为工业级，上海喜赫精细化工有限公司；OP-10、11.5 型 6501，工业级，上海清奈实业有限公司；冷却乳化液，工业级，上海恒信化工科技有限公司；润滑油，工业级，南京骏鑫生物科技有限公司；熔点 55 切片石蜡，上海懿洋仪器有限公司公司； 304 不锈钢片 10 cm10 cm0.2 cm粉，揭阳泰升金属材料有限公司。 仪器：电子天平 FA-B，上海仪天科学仪器有限公司；Colour i5色差仪， 美国X-rite公司； 小型高压喷淋清洗机SL5L，深圳市三莉科技有限公司， YZBX-II 金属摆洗机， 上海银泽仪器设备有限公司。 1.2 油污试片的制备与测试方法 1.2.1 不锈钢油污的配制 将准备好的不锈钢试片准确称重 m0，浸入 70 的植物油、矿物油油或石蜡中静置 1 min，提起试片并沥干 5 min，擦掉底部油滴，取出后垂直悬挂于空气中老化 24 h 并记录其重量 m1。 1.2.2 挂灰污垢配制 将1.2.1制得不锈钢试片， 放入马弗炉烧制300 烧制30 min，表面油污完全碳化后取出冷却，沸水中沸煮 2 min，除去试片表层的黑灰。 1.2.3 除油率 除油后的试片，80 烘干室温保持 24 h 后称重质量为m2。除油率的计算公式，除油率=1-(m2-m0)/(m1-m0)100 % 1.2.4 除灰率 除灰前的铝片测试亮度 L*0，除灰后的铝片测试亮度 L*1。除灰率的计算公式，除油率=(L*1-L*0)/(L*0)100 %。 1.3 除油工艺 将不锈钢试片平放于小型喷淋试验机喷洗区， 喷淋工作液恒温 50 ，压力 0.2 Mpa，前后对喷循环喷淋 2 min，取出不锈钢片，在冷水中摆动 10 次用热风吹干。 1.4 除蜡工艺 将不锈钢试片放入摆洗极，温度 70 ，浸渍 5 min 后摆洗 5 min，摆动距离 5 cm，摆动频率 45 次/min。 1.5 除挂灰 将挂灰不锈钢试片平放于小型喷淋试验机喷洗区， 喷淋工作液恒温 50 ，压力 0.4 Mpa，前后对喷循环喷淋 2 min，取出不锈钢片，在冷水中摆动 10 次用热风吹干。 2 实验内容实验内容 2.1 FMEE、乳化剂、溶剂、渗透合剂正交试验因素水平的确定 PO 封端 FMEE 泡沫低易漂洗，对切削油、机油石蜡、抛光膏等矿物油脂有良好的去除能力， 分子链结构中有末端甲基和引入的环氧丙烷甲基， 多个极性甲基基团可同步吸附于油剂分子表面， 将油剂更稳定的分散于工作液中， 尤其是针对于复杂外形精密零件、盲孔等有显著的除油效果3。伯烷基磺酸钠渗透力强， 能沿油污边缘渗透入油污和金属表面的结合处， 有助于从内部瓦解油污， 伯烷基磺酸钠可以同时吸附于油污和金属表面， 利用同性电荷斥力易于将油污剥离金属表面， 具有明显的油污剥离效果4。 乙二胺二邻苯基乙酸钠能有效螯合脱脂液中金属离子， 减少不溶性皂化金属盐的生成， 同时乙二胺二邻苯基乙酸钠也是性能优异的助洗剂，助洗效果优于柠檬酸钠，有利于提高中性脱脂的效果5。烷基醇酰胺 6501 对金属收稿日期 2022-03-17 作者简介 王琛(1988-)，男，上海人，硕士研究生，主要从事金属表面清洗剂的研发与应用。 广 东 化 工 2022 年 第 18 期 14 第 49 卷 总第 476 期 有很好的防锈与缓蚀效果，同时也具有悬浮污垢的作用6。OP-10 属于酚类聚醚，带长碳链支链，化学性质稳定，虽然生物降解度较差， 乳化石蜡的能力明显好于醇醚类产品， 在金属清洗中。以 FMEE 作为金属脱脂剂主体成分，乙二胺二邻苯基乙酸钠、6501、伯烷基磺酸钠、OP-10 为辅，用量为 FMEE的 10 %30 %，确定了正交试验因素水平如表 1，试验测试结果与极差分析见表 2、表 3。 表表 1 正交试验因素水平表正交试验因素水平表 Tab.1 Design of orthogonal test 因素 水平 (A)FMEE 用量/(gL-1) (B)OP-10 用量/(gL-1) (C)乙二胺二邻苯基乙酸钠/(gL-1) (D)伯烷基磺酸钠用量/(gL-1) (E)6501 用量/(gL-1) 1 5 2 2 2 2 2 10 4 4 4 4 3 15 6 6 6 6 4 20 8 8 8 8 表表 2 正交实验结果正交实验结果 Tab.2 Results of orthogonal test 项目 (A) (B) (C) (D) (E) 除油率(植物油)/% 除油率(矿物油)/% 除油率(石蜡)/% 除灰 1 5 2 2 2 2 37.23 30.36 11.19 8.69 2 5 4 4 4 4 42.66 32.70 13.03 19.15 3 5 6 6 6 6 47.81 36.11 19.68 27.03 4 5 8 8 8 8 65.57 42.83 22.10 36.51 5 10 2 4 6 8 57.49 41.94 12.93 19.77 6 10 4 2 8 6 59.13 44.26 15.99 9.10 7 10 6 8 2 4 55.05 40.03 20.03 37.25 8 10 8 6 4 2 56.91 42.06 23.87 29.03 9 15 2 6 8 4 65.34 41.28 16.60 29.97 10 15 4 8 6 2 63.28 43.55 22.34 36.58 11 15 6 2 4 8 62.04 45.18 24.20 8.01 12 15 8 4 2 6 65.83 46.52 26.37 21.22 13 20 2 8 4 6 67.61 47.73 15.19 37.32 14 20 4 6 2 8 71.93 51.91 17.82 28.75 15 20 6 4 8 2 73.35 45.66 29.55 21.06 16 20 8 2 6 4 70.22 49.08 31.20 9.89 表表 3 正交试验极差分析正交试验极差分析 Tab.3 Range Analysi of orthogonal test 项目 A B C D E 均值 1 48.317 56.918 57.155 57.510 57.692 均值 2 57.145 59.250 59.833 57.305 58.318 均值 3 64.123 59.563 60.498 59.700 60.095 均值 4 70.778 64.632 62.877 65.847 64.257 除油率 (植物油) 极差 22.461 7.714 5.772 8.542 6.565 均值 1 35.500 40.328 42.220 42.205 40.407 均值 2 42.072 43.105 41.705 41.917 40.773 均值 3 44.133 41.745 42.840 42.670 43.655 均值 4 48.595 45.123 43.535 43.508 45.465