一种低残留高效清洗剂及其制备方法与流程

1.本技术涉及清洗剂技术领域，更具体地说，它涉及一种低残留高效清洗剂及其制备方法。


背景技术：

2.工业生产过程中，受到生产环境和自然因素的影响，生产器件上容易形成并积累污垢，污垢主要包括油垢、灰尘、铁锈、铜锈等。在生产器件上积累的污垢不仅使得生产环境较为脏乱，而且对生产器件的正常运行也容易造成消极影响，同时污垢也容易影响生产的产品质量。
3.为了清洗器件上的污垢，常用的清洗方法包括化学清洗、物理清洗和生物清洗，其中化学清洗又分为酸洗、碱洗、溶剂洗等，因其较好地清洗效果、较低的清洗成本和较高的清洗效率，化学清洗的应用最为广泛。化学清洗所用的清洗剂通常由表面活性剂和一些通用助剂组成，且清洗剂通常呈酸性或碱性，从而可以有效去除器件上的锈迹。
4.但是清洗剂在清洗器件后容易残留在器件表面，从而容易导致器件后续被腐蚀的情况。


技术实现要素：

5.为了降低器件清洗后表面残留的清洗剂含量，从而减少器件因清洗剂残留而导致发生腐蚀的情况，本技术提供一种低残留高效清洗剂及其制备方法。
6.第一方面，本技术提供一种低残留高效清洗剂，采用如下的技术方案：一种低残留高效清洗剂，包括以下质量份的原料：非离子型表面活性剂5～12份、亲水调节剂0.8～1.5份、缓蚀剂0.1～0.4份、除锈剂30～46份、增稠剂1～3份、柠檬酸钠0.3～1份、去离子水220～300份；其中亲水调节剂为双环戊二烯和环糊精按照质量比1：(2～5)组成的混合物。
7.通过采用上述技术方案，环糊精对双环戊二烯进行包覆，由于环糊精一侧亲水一侧疏水的特性，形成的包覆颗粒可以较好地悬浮分散在清洗剂体系中。并且由于双环戊二烯属于非极性分子，与非离子型表面活性剂发生接触后，可以有效提高非离子型表面活性剂的浊点，从而有助于提高非离子型表面活性剂的溶解度。因此在清洗前双环戊二烯可以较为稳定地被包覆在环糊精内，且与非离子型表面活性剂的接触较少，即清洗剂中非离子型表面活性剂的溶解度在进行清洗之前较为稳定。并且在增稠剂的作用下清洗剂呈啫喱状，清洗过程中在器材表面的附着效果较佳，有利于提高器件的清洗效果。而在清洗过程中，因外部机械接触环糊精的结构被破坏，从而逐渐释放出双环戊二烯，逐渐释放出的双环戊二烯在与非离子型表面活性剂发生接触，从而使得非离子型表面活性剂的溶解度逐渐提高，清洗剂体系在器材表面的附着力逐渐降低；因此在清洗完毕后使用清水冲洗器件，清洗剂可以较好的溶于清水或随着清水离开器件表面，从而有助于降低器件清洗后表面残留的清洗剂含量，进而减少器件因清洗剂残留而导致发生腐蚀的情况。
8.另外，以非离子型表面活性剂作为去污主要成分，由于非离子型表面活性剂具有良好的洗涤、分散、乳化和润湿性能，因此对器材表面的污渍具有较好的去除效果。并配合除锈剂除去器件表面的锈迹，进一步提高清洗剂对器件的清洗效果。同时通过添加缓蚀剂减缓器件的腐蚀，即本技术制备的清洗剂在清洗器件的同时具备一定的保护效果。且柠檬酸钠不仅可以调节体系的酸碱度，而且在清洗过程中可以有效络合除锈后产生的铁离子，络合后的铁离子化合物在清水的冲洗作用下，可以较为容易离开器件表面，从而有助于减少清洗后器件表面游离的铁离子含量，进而有助于减少因铁离子再次被氧化而导致器件被锈蚀的情况。
9.本技术制备的清洗剂对器件上的污垢具有较为优异的清洗效果，并且性质表现温和，毒害性较低，清洗后在器件表面的残留量少，对器件的负面影响较小。
10.作为优选，所述非离子型表面活性剂包括月桂醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇、十六醇聚氧乙烯醚、二乙二醇乙醚中的至少一种。
11.通过采用上述技术方案，月桂醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇、十六醇聚氧乙烯醚和二乙二醇乙醚均具有良好的去污性能，且生产得到的清洗剂粘度、溶解度和发泡效果表现较为合适。同时在双环戊二烯与上述非离子型表面活性剂发生接触后，浊点升高较为明显，即上述非离子型表面活性剂的溶解度升高较为明显，有助于减少在清水冲洗后清洗剂体系在器件表面的残留量，从而有助于减少器件因清洗剂残留而导致发生腐蚀的情况。
12.作为优选，所述非离子型表面活性剂的eo加成数为6～10。
13.通过采用上述技术方案，eo加成数为6～10的非离子型表面活性粘度较为合适，清洗器件时可以较好地附着在器件表面，且去污效果较好。
14.作为优选，所述缓蚀剂包括巯基苯并噻唑、牛脂胺、苯并三氮唑、十六烷胺中的至少一种。
15.通过采用上述技术方案，巯基苯并噻唑、牛脂胺、苯并三氮唑和十六烷胺均可以有效减少器件发生腐蚀的情况。具体表现为牛脂胺和十六烷胺可以被金属的表面电荷所吸附，且上述缓蚀剂的亲水基会吸附于金属表面，并在金属表面形成疏水保护膜。而巯基苯并噻唑和苯并三氮唑可以与器件上的金属离子形成金属络合物，从而形成保护膜，同时该保护膜的疏水性能较好。具备疏水性质的保护膜不仅能够有效减少器件发生腐蚀的情况，而且在清洗完成后用清水冲洗的过程中，有助于清洗剂和水离开器件表面，即有助于减少清洗剂和水附着在器件表面的情况，进而达到减少器件发生腐蚀的效果。
16.作为优选，所述除锈剂为柠檬酸、水杨酸、草酸和磷酸按照质量比(2～3.6)：(1.3～2.5)：(1.6～2.8):1组成的混合物。
17.通过采用上述技术方案，柠檬酸、水杨酸和草酸均属于有机酸，在起到酸性除锈作用的同时，还可以有效中和铁离子。而磷酸属于无机酸，可以为体系提供较好的酸性，从而有助于提高除锈效率。同时按上述质量比复配柠檬酸、水杨酸、草酸和磷酸，有助于进一步提高除锈效果和除锈效率。
18.作为优选，所述增稠剂包括聚丙烯酸、卡波树脂、聚乙烯醇中的至少一种。
19.作为优选，所述亲水调节剂的制备方法包括以下步骤：混合处理：将环糊精溶于水中，加入双环戊二烯混合搅拌，得到混合物；真空干燥：在真空环境下对混合物进行干燥处理，干燥温度为100℃～120℃，得到
亲水调节剂粗产物；破碎制粒：对亲水调节剂粗产物进行破碎处理，制得亲水调节剂成品。
20.通过采用上述技术方案，环糊精溶于水后与双环戊二烯混合搅拌，双环戊二烯被包覆在环糊精内，然后再真空环境下对其进行干燥，破碎制粒后即可得到亲水调节剂成品。整个制备过程较为简单，且制备得到的亲水调节剂在清洗剂体系中的分散效果较为优异，同时在真空环境下100℃～120℃干燥后的亲水调节剂添加至清洗剂体系后，环糊精包覆的双环戊二烯自然释放量较少，有助于保持清洗剂体系的稳定性。
21.作为优选，所述破碎制粒步骤中，制得亲水调节剂的目数为10～30目。
22.通过采用上述技术方案，10～30目的亲水调节剂在清洗剂体系中的分散效果较好，且添加至清洗剂体系中可以使得体系整体粘度较为适宜。
23.第二方面，本技术提供一种低残留高效清洗剂的制备方法，采用如下的技术方案：一种低残留高效清洗剂的制备方法，包括以下步骤：预混和：混合搅拌亲水调节剂和除锈剂，得到一次混合物；制成品：依次将非离子型表面活性剂、缓蚀剂、增稠剂、一次混合物和柠檬酸钠加入去离子水中，混合搅拌后制得清洗剂成品。
24.通过采用上述技术方案，预先混合亲水调节剂和除锈剂，然后再依次混合各原料，由于除锈剂与环糊精具有良好的协同效果，有助于提高清洗剂的除锈效果。
25.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、本技术通过环糊精包覆双环戊二烯形成亲水调节剂，并将亲水调节剂分散在清洗剂体系中，保存期间双环戊二烯外溢量较少，而在清洗过程的外部机械作用下，环糊精发生破裂，释放出双环戊二烯；由于双环戊二烯是非极性分子，且在与非离子型表面活性剂接触后，可以有效提高非离子型表面活性剂的浊点，从而提高其溶解度，即在清洗过程中清洗剂体系的水溶性逐渐增强，使得清洗完毕后使用清水冲洗的过程中清洗剂可以较好地溶于清水并离开器件表面，从而有助于减少清洗剂在器件表面的残留量，进而有助于减少器件因清洗剂残留而导致发生腐蚀的情况。
26.2、本技术在体系中添加缓蚀剂，由于缓蚀剂可以与器件表面的金属离子发生相互作用，并在器件表面形成保护膜，且该保护膜具有疏水的特性，不仅对器件具有一定的保护作用，而且有助于清水清洗过程中清洗剂离开器件表面。
27.3、本技术在制备亲水调节剂的过程中，使用真空干燥的方式进行干燥，并通过破碎制粒的方式制备亲水调节剂，经干燥和破碎处理的亲水调节剂不仅在清洗剂体系中的分散效果更佳，而且有助于减少清洗剂保存过程中双环戊二烯外溢的情况，从而使得清洗剂的稳定性更佳。
具体实施方式
28.本具体实施方式提供一种低残留高效清洗剂，包括以下质量份的原料：非离子型表面活性剂5～12份、亲水调节剂0.8～1.5份、缓蚀剂0.1～0.4份、除锈剂30～46份、增稠剂1～3份、柠檬酸钠0.3～1份、去离子水220～300份；其中亲水调节剂为双环戊二烯和环糊精按照质量比1：(2～5)组成的混合物。
29.且该低残留高效清洗剂的制备方法包括以下步骤：
预混和：混合搅拌亲水调节剂和除锈剂，得到一次混合物；制成品：依次将非离子型表面活性剂、缓蚀剂、增稠剂、一次混合物和柠檬酸钠加入去离子水中，混合搅拌后制得清洗剂成品。
30.本实施方式中的各组分质量份进一步优选为非离子型表面活性剂7～10份、亲水调节剂1～1.3份、缓蚀剂0.2～0.3份、除锈剂35～40份、增稠剂1～2份、柠檬酸钠0.5～0.8份、去离子水250～280份。
31.本实施方式中的亲水调节剂优选为双环戊二烯和环糊精按照质量比1：(3～4)组成的混合物。
32.本实施方式中的非离子型表面活性剂包括月桂醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇、十六醇聚氧乙烯醚、二乙二醇乙醚中的至少一种，且进一步优选月桂醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇和二乙二醇乙醚按照质量比1:1:1组成的混合物作为非离子型表面活性剂。
33.本实施方式中的非离子型表面活性剂的eo加成数为6～10，进一步优选的eo加成数为7～8。
34.本实施方式中的缓蚀剂包括巯基苯并噻唑、牛脂胺、苯并三氮唑、十六烷胺中的至少一种，且进一步优选巯基苯并噻唑和十六烷胺按照质量比1:2组成的混合物作为缓蚀剂。
35.本实施方式中的除锈剂为柠檬酸、水杨酸、草酸和磷酸按照质量比(2～3.6)：(1.3～2.5)：(1.6～2.8):1组成的混合物，且四者进一步优选的质量比为(2.5～3)：(1.6～2)：(2～2.5):1。
36.本实施方式中的增稠剂包括聚丙烯酸、卡波树脂、聚乙烯醇中的至少一种，进一步优选为聚丙烯酸。
37.本实施方式中的亲水调节剂的制备方法包括以下步骤：混合处理：将环糊精溶于水中，加入双环戊二烯混合搅拌，得到混合物；真空干燥：在真空环境下对混合物进行干燥处理，干燥温度为100℃～120℃，得到亲水调节剂粗产物；破碎制粒：对亲水调节剂粗产物进行破碎处理，制得亲水调节剂成品。
38.本实施方式中亲水调节剂的制备方法中制得的亲水调节剂成品的目数为10～30目，进一步优选为20～30目。
39.本实施例和对比例中的原料均可通过市售获得。
40.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。实施例
41.实施例1～5的区别之处在于各原料的用量不同。
42.以下以实施例1为例进行说明。
43.实施例1一种低残留高效清洗剂，包括以下质量的原料：非离子型表面活性剂9kg、亲水调节剂1.2kg、缓蚀剂0.3kg、除锈剂38kg、增稠剂1.5kg份、柠檬酸钠0.7kg、去离子水280kg。
44.其中亲水调节剂为双环戊二烯和环糊精按照质量比1：3组成的混合物；非离子型表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇和二乙二醇乙醚按照质量比1:1:1组成的混合物，且非离子型表面活性剂的eo加成数为7；缓蚀剂为巯基苯并噻唑和十六烷胺按照质量比1:2组成的混合物；
除锈剂为柠檬酸、水杨酸、草酸和磷酸按照质量比3：2：2:1组成的混合物；增稠剂为聚丙烯酸；亲水调节剂的制备方法包括以下步骤：1)混合处理：将环糊精溶于水中，控制环糊精与水的质量比为1:1.2，加入双环戊二烯混合搅拌，搅拌速度为500rpm，搅拌时间为40min，得到混合物；2)真空干燥：在真空环境下对混合物进行干燥处理，干燥温度为100℃，干燥时间为1h，得到亲水调节剂粗产物；3)破碎制粒：对亲水调节剂粗产物进行破碎处理，然后用20目的筛网进行过筛处理，未过筛的粗产物返回继续进行破碎处理，制得亲水调节剂成品。
45.该低残留高效清洗剂的制备方法包括以下步骤：s1)预混和：混合搅拌亲水调节剂和除锈剂，搅拌速度为300rpm，搅拌10min后得到一次混合物；s2)制成品：依次将非离子型表面活性剂、缓蚀剂、增稠剂、一次混合物和柠檬酸钠加入去离子水中，混合搅拌1h，控制搅拌速度为500rpm，制得清洗剂成品。
46.表1原料组分表实施例6本实施例与实施例1的区别之处在于，亲水调节剂为双环戊二烯和环糊精按照质量比1：2组成的混合物。
47.实施例7本实施例与实施例1的区别之处在于，亲水调节剂为双环戊二烯和环糊精按照质量比1：5组成的混合物。
48.实施例8本实施例与实施例1的区别之处在于，亲水调节剂为双环戊二烯和环糊精按照质量比1：4组成的混合物。
49.实施例9本实施例与实施例1的区别之处在于，非离子型表面活性剂为聚乙二醇、十六醇聚氧乙烯醚和二乙二醇乙醚按照质量比1:1:1组成的混合物。
50.实施例10本实施例与实施例1的区别之处在于，非离子型表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚。
51.实施例11本实施例与实施例1的区别之处在于，非离子型表面活性剂的eo加成数为6。
52.实施例12本实施例与实施例1的区别之处在于，非离子型表面活性剂的eo加成数为10。
53.实施例13本实施例与实施例1的区别之处在于，缓蚀剂为苯并三氮唑和十六烷胺按照质量比1:2组成的混合物。
54.实施例14本实施例与实施例1的区别之处在于，缓蚀剂为巯基苯并噻唑和牛脂胺按照质量比1:2组成的混合物。
55.实施例15本实施例与实施例1的区别之处在于，缓蚀剂为巯基苯并噻唑。
56.实施例16本实施例与实施例1的区别之处在于，缓蚀剂为十六烷胺。
57.实施例17本实施例与实施例1的区别之处在于，除锈剂为柠檬酸、水杨酸、草酸和磷酸按照质量比2：2.5：2.8:1组成的混合物。
58.实施例18本实施例与实施例1的区别之处在于，亲水调节剂制备过程中，2)真空干燥步骤中，干燥温度为120℃。
59.实施例19本实施例与实施例1的区别之处在于，亲水调节剂制备过程中，2)真空干燥步骤中，干燥温度为80℃。
60.实施例20本实施例与实施例1的区别之处在于，亲水调节剂制备过程中，2)真空干燥步骤中，干燥温度为150℃。
61.实施例21本实施例与实施例1的区别之处在于，亲水调节剂制备过程中，2)真空干燥步骤中，不在真空环境下进行干燥。
62.实施例22本实施例与实施例1的区别之处在于，亲水调节剂制备过程中，3)破碎制粒步骤
中，对亲水调节剂粗产物进行破碎处理，然后用10目的筛网进行过筛处理，未过筛的粗产物返回继续进行破碎处理，制得亲水调节剂成品。
63.实施例23本实施例与实施例1的区别之处在于，亲水调节剂制备过程中，3)破碎制粒步骤中，对亲水调节剂粗产物进行破碎处理，然后用30目的筛网进行过筛处理，未过筛的粗产物返回继续进行破碎处理，制得亲水调节剂成品。
64.实施例24本实施例与实施例1的区别之处在于，亲水调节剂制备过程中，3)破碎制粒步骤中，对亲水调节剂粗产物进行破碎处理，然后用5目的筛网进行过筛处理，未过筛的粗产物返回继续进行破碎处理，制得亲水调节剂成品。
65.实施例25本实施例与实施例1的区别之处在于，亲水调节剂制备过程中，3)破碎制粒步骤中，对亲水调节剂粗产物进行破碎处理，然后用50目的筛网进行过筛处理，未过筛的粗产物返回继续进行破碎处理，制得亲水调节剂成品。
66.实施例26本实施例与实施例1的区别之处在于，亲水调节剂制备方法为：先将环糊精溶于水中，且控制环糊精与水的质量比为1:1.2，然后加入双环戊二烯混合搅拌，搅拌速度为500rpm，搅拌时间为40min，得到成品亲水调节剂。
67.对比例对比例1本对比例与实施例1的区别之处在于，用等量的双环戊二烯替换亲水调节剂。
68.对比例2本对比例与实施例1的区别之处在于，用等量的环糊精替换亲水调节剂。
69.对比例3本对比例与实施例1的区别之处在于，用等量的海藻酸钠替换环糊精。
70.对比例4本对比例与实施例1的区别之处在于，不添加亲水调节剂，余量用去离子水补足。
71.对比例5本对比例与实施例1的区别之处在于，不添加缓蚀剂，余量用去离子水补足。
72.对比例6本对比例与实施例1的区别之处在于，亲水调节剂为双环戊二烯和环糊精按照质量比1：1组成的混合物。
73.对比例7本对比例与实施例1的区别之处在于，亲水调节剂为双环戊二烯和环糊精按照质量比1：8组成的混合物。
74.对比例8一种清洗剂，包括以下质量的原料：非离子表面活性剂(rq-322h)10kg、乙二胺四乙酸二钠3kg、羟基乙酸8kg、丙酰氯0.2kg、柠檬酸8kg、酒石酸钠1kg、苯并三氮唑0.1kg、氨基磺酸6kg、增稠剂2kg、葡萄糖酸钠0.5kg、植物香氛2kg、去离子水300kg。
75.该清洗剂的制备方法包括以下步骤：混合搅拌上述各原料，搅拌速度为400rpm，搅拌时间为30min，制得成品清洗剂。
76.性能检测试验检测方法/试验方法污垢残留和清洗剂残留检测：准备若干锈蚀情况相近的铁片，铁片的大小均为5cm*5cm*1cm，且各铁片的质量误差保持在
±
0.5g。然后在各铁片上分别涂覆10g润滑油脂，静置30min后再将铁片放置在清洗机内，分别利用等量的实施例1～26和对比例1～8中的清洗剂清洗10min，空白对照组用等量的清水替换清洗剂，保持清洗条件和操作一致，清洗后的铁片在乙醇溶液中浸泡1h，同时分别测定浸泡后乙醇溶液中润滑油脂和清洗剂的含量，其中清洗剂的含量以非离子型表面活性剂的含量表征，测定含量的方法为高效液相色谱法。
77.污垢残留率(％)＝(乙醇溶液中润滑油脂的含量/涂覆的润滑油脂量)*100％清洗剂残留率(％)＝(乙醇溶液中清洗剂的含量/清洗时清洗剂的加入量)*100％表2检测数据表
通过表2的检测数据可知，结合实施例1～5和对比例8的检测结果可知，本技术制备的清洗剂不仅对污垢的清洗效果较好，且清洗后在器件表面的残留量较少，实用性更好。
78.结合实施例1、实施例13～16和对比例5的检测结果可知，缓蚀剂的加入不仅能够在后续器件的使用过程中减缓其腐蚀速率，而且缓蚀剂所形成的保护膜疏水性能较好，可以有效辅助清洗剂在清水冲洗过程中离开器件表面，从而有助于减少清洗后器件表面残留
清洗剂的含量；同时巯基苯并噻唑和十六烷胺复配使用效果更佳。
79.结合实施例1和对比例1～4的检测结果可知，双环戊二烯在与非离子型表面活性剂接触后可以有效提高其浊点，从而使得清洗剂整体的水溶性更好，有利于后续清洗过程中清洗剂离开器件表面。且环糊精对双环戊二烯的包覆效果较好，对清洗剂体系的影响较小。
80.结合实施例1和实施例21～26的检测结果可知，在真空环境下对包覆双环戊二烯的环糊精进行干燥，可以有效提高亲水调节剂在清洗剂体系中的稳定性，即使得双环戊二烯在体系中外溢量较少。同时经过破碎处理并控制亲水调节剂的目数为10～30目，不仅有助于提高亲水调节剂在体系中的分散性，使得其对清洗剂体系自身的清洗性能影响较小，而且更利于在后续清洗过程中亲水调节剂释放出双环戊二烯。
81.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。