低泡除油粉的研究
摘要：本文(wén)通過對低泡的表面活性劑進行篩(shāi)選，選(xuǎn)擇合(hé)适的表(biǎo)面活性劑配制低泡除油粉，該除油粉的工作液濃度(dù)為50g/L，清洗溫度為45-55℃，清洗時間為6-10min，除油率高達(dá)99%。
1 前言
在電鍍前處理的除油工藝中，因攪拌或鼓氣(qì)産生大量的泡(pào)沫會幹擾到清洗效果，如過量(liàng)泡沫升起(qǐ)會導緻工作液(yè)的(de)溢出，不僅會造成物料(liào)浪費，提高了清洗成本，還可能在(zài)清洗原料表(biǎo)面上産生污漬，給(gěi)生産帶來操作不(bú)便。過多的泡沫将阻礙油污的沖洗以及減緩污垢的(de)沉澱和(hé)分離，排放(fàng)除油劑時由于泡沫過多也會加重環境污染[1-2] 。此外，在電解除油工藝中(zhōng)，過多的泡沫阻礙了電極兩端氫氣和氧氣的溢出，會導緻爆鳴，甚至爆炸，存在安全隐患(huàn)[3]。因此在保證除油(yóu)劑的除油效果的前提下，除油劑起泡能力應盡量低些。
目前實現除油(yóu)劑低泡沫的方法，主要(yào)是在清(qīng)洗劑中添(tiān)加消泡(pào)劑，或者(zhě)選用低泡的表面活性劑。經研究，外(wài)加消泡劑的效果并不能顯(xiǎn)著的減少(shǎo)泡沫達到低泡的要求，因(yīn)此，篩選合适的低(dī)泡表面活性劑成為重中之重。
常用的低泡表(biǎo)面活性劑大緻分為四類：一是EO/PO嵌段(duàn)聚醚類，其中，聚氧乙(yǐ)烯基-O(CH2CH2O)nH為(wéi)親水基團，聚氧丙(bǐng)烯基-O(CHCH3CH2O)nH為親油基，這種親油親水混合結構一方面(miàn)在水溶液裡面更(gèng)易形成膠束，從而表面(miàn)張力較大，另外這種親水親(qīn)油基團交(jiāo)錯混合排列，空間相(xiàng)互阻礙并形成大量(liàng)液膜(mó)之間的空隙，減弱了液膜的強度，最終所形成的泡沫膜(mó)壁更容易破裂，從而具(jù)有低泡特性[4]。二是異辛醇及其衍生物磷酸酯(zhǐ)鹽類，異辛醇衍生的表面活性劑本身具有(yǒu)低泡沫的效果，在異辛醇(chún)分子式中(zhōng)引入磷酸酯的(de)結構，會提高産物的(de)表面張力，進一步降低産品的泡沫[5]。三是(shì)嵌段(duàn)聚醚改性有機矽類，單獨的有機矽結構并不(bú)具有低泡和消泡的效果，常用的有機矽消泡劑隻是利用(yòng)了有機矽表面活性劑在泡沫表面具有快速鋪展的作用，隻有輔以疏水性的白炭黑方可起到破泡和消泡的效果。将有機矽結構中的甲基以聚醚取代，進一步提高表(biǎo)面張力可以有效的減少(shǎo)有(yǒu)機矽表面活性劑(jì)的泡沫[6]。四是乙(yǐ)氧基(jī)化脂肪酸(suān)甲酯及其衍生物類，脂肪酸甲酯乙氧基化物屬于(yú)聚醚酯(zhǐ)類化合物，它繼承了聚醚酯類表面活性劑易于分散、表面活性高、抑泡消泡能力強等優點(diǎn)，而(ér)且乙氧基化後化親水性進一步提高，削弱了原來聚氧乙烯(xī)鍊(liàn)與水分子間的氫鍵，降低了泡沫膜層(céng)的強度，使泡沫更容(róng)易破裂[7]。
本(běn)文通(tōng)過對各種低泡表面(miàn)活性劑進行研究，篩選出合(hé)适的低泡表面(miàn)活(huó)性劑，配制高效的低泡除油粉，符合實際生産需求。
2 低泡除油(yóu)粉的配制
2.1 單組(zǔ)分表面活(huó)性劑的消泡性
将各種表面活性劑配制成1.0g/L的溶液，分别測試消泡性(xìng)，消泡性如表(biǎo)1所示。
表1 表面活性劑的消泡性
編号 | 組分 | 泡沫(mò)高度（10min） |
1 | EH-9 | 2.3cm |
2 | AEO-9 | 9.4 |
3 | NP-10 | 8.7 |
4 | LAS | 4.5 |
5 | 6501 | 3.3 |
6 | 聚醚2010 | 0 |
7 | 聚醚2020 | 0 |
8 | 三乙皂 | 0 |
9 | JFC-8 | 1.5 |
10 | JFC-15 | 3.0 |
11 | APG0810 | 10.1 |
12 | APG0814 | 11.1 |
13 | AOS | 13.7 |
14 | OEP-70 | 0.9 |
15 | 聚醚L-61 | 0 |
16 | OX-301 | 0 |
17 | 1007 | 0.8 |
18 | AE50 | 0.9 |
由表1可知，泡沫較少的表面活性劑有EH-9、聚醚類、三乙(yǐ)皂、JFC、OEP-70、OX-301、1007 和AE50。而聚醚類幾乎(hū)無乳化性能(néng)，JFC屬于滲透劑，也無明顯乳(rǔ)化作用，可(kě)選擇(zé)的低泡表面活性劑主要是EH-9、OEP-70、OX-301、1007和AE50。
2.2 配制低泡除油粉
将上(shàng)述5種表面活性劑兩兩複配，濃度均為(wéi)1.0g/L，測表面活性劑的除油率，如表(biǎo)2所示(shì)。
表2 表面活性劑的除油率
編(biān)号(hào) | 配方 | 50℃下現象 | 60℃除油率 |
1 | EH-9+ OEP-70 | 澄清 | 30.60 |
2 | EH-9+ OX-301 | 澄清 | 42.13 |
3 | EH-9+1007 | 澄清 | 24.41 |
4 | EH-9+ AE50 | 較(jiào)渾濁 | 78.62 |
5 | OEP-70+ OX-301 | 澄清 | 24.02 |
6 | OEP-70+1007 | 澄(chéng)清 | 19.59 |
7 | OEP-70+ AE50 | 很渾濁 | 52.88 |
8 | OX-301+1007 | 澄清，有點泛白 | 90.0 |
9 | OX-301+ AE50 | 渾濁 | 47.44 |
10 | 1007+ AE50 | 略渾濁 | 71.82 |
由表2可(kě)知，AE50的濁點較低，與AE50複(fú)配之(zhī)後的組分，濁點都低于50℃。且三組分複配之後，濁點下降更明顯。實驗證明，EH-9、OX-301和1007複配後，濁點隻有30℃左右；EH-9、1007和AE50複配之(zhī)後，濁點(diǎn)也隻有30℃左右；OEP-70、OX-301和1007複配(pèi)後，濁點也隻有30℃左右；而EH-9、OEP-70和OX-301複(fú)配的濁(zhuó)點較高，在58℃左(zuǒ)右。說明OX-301和1007不(bú)适合一起與其他表面活性(xìng)劑複配，而AE50的濁點較低。因(yīn)此較适宜的複配方式為EH-9、OEP-70和OX-301的複配。
按此複配方式，将基(jī)礎除油粉配方中的表面(miàn)活性劑組(zǔ)分替換，測(cè)試除油性能如表3所示。
表3 低泡除油粉除油率(lǜ)
編号 | 清(qīng)洗條件 | 溫度 | 60℃除油率 |
1 | 50g/L，6min | 30℃ | 99.76% |
2 | 40℃ | 99.69% | |
3 | 50℃ | 99.44% | |
4 | 60℃ | 99.34% |
工件除油的除油率如表4所(suǒ)示。
表(biǎo)4 低泡除油粉對工(gōng)件的除油率
編号 | 清洗(xǐ)條件 | 工件類型 | 除油率 |
1 | 50g/L，6min，50℃ | 齒(chǐ)輪 | 98.45% |
2 | 圓環 | 97.36% | |
3 | 其他 | 95.61% | |
4 | 空心圓柱 | 98.88% |
由表(biǎo)3和表4可知，該(gāi)低泡除油粉對試片的除(chú)油效果較好，但(dàn)對工(gōng)件的除油效果明顯降低，因此(cǐ)需要對該除油(yóu)粉進行改進。通(tōng)過調整表面活性(xìng)劑的用量實現，改進的後的低泡除油粉記作MP0。
3. 低泡除油粉MP0的綜合性能測試
低(dī)泡除油粉MP0的(de)清(qīng)洗條件為：工作液濃度(dù)50g/L，清洗溫度45-55℃，清洗時間6-10min。該除油粉的(de)除(chú)油(yóu)性能(néng)如表5所示。
表5 MP0對工件的除(chú)油率
編号 | 清洗(xǐ)條件 | 工件類型 | 除油率 |
1 | 50g/L，8min，50℃ | 齒輪 | 99.05% |
2 | 圓環 | 99.55% | |
3 | 其(qí)他 | 99.24% | |
4 | 空心(xīn)圓柱 | 99.16% |
參照JB/T 4323.2-1999（水基金屬清洗劑 試驗方法）對MP0進行(háng)性能測試，測試性(xìng)能如下(xià)表(biǎo)4所示。
表4 MP0的(de)綜合性能
性能 | MP0 |
外觀 | 白色或灰(huī)白色粉末 |
pH值 | 13.08（50g/L） |
除油率(lǜ) | 大于99% |
泡沫高度（10min） | 0.8cm |
自來水中(zhōng)穩定性 | 無(wú)沉澱(diàn) |
防鏽性 | 無鏽蝕，合格 |
腐蝕性 | 無腐蝕，合格 |
漂洗性 | 無清洗劑殘留，合(hé)格 |
水不溶物 | 常溫下全溶 |
4. 總結
通過以上研究，可以得出結論：低泡除油粉(fěn)MP0是(shì)一款性能優良的低(dī)泡除油産(chǎn)品，其最佳使用條件為:濃度50g/L，溫(wēn)度50℃，清洗時(shí)間為8min。在此條件下，除油率高達99%。