一种建筑用环保水性清洗剂的制备方法和应用与流程

1.本发明涉及文物清洗保护技术领域，具体为一种建筑用环保水性清洗剂的制备方法和应用。


背景技术：

2.不可移动木质/石质文物由于长期暴露于野外，在自然因素和人为因素的破坏作用下，表面及其微孔内部沉积或附着了各种污染物病害，这些污染物病害长期附着于木质/石质文物表面，严重影响了文物的艺术价值及保存寿命。一般来讲，按照文物“保持原状”和“最少干扰”的原则，最好不要清洗。但是，长期附着于木质/石质文物表面的污染物病害其中的绝大多数不仅严重影响了文物本身的艺术价值，而且会破坏基质结构，进而影响文物的寿命。
3.古建筑和木质、石质文物的表面污垢在一定程度上反映了文物本身久远的历史，一般不应清洁。但是当污垢或沉积物较多时会对文物的木材、石材造成危害，或者影响到维修保护。因此，清洁就成为文物维修的首道工序。对古建筑文物进行清洁的目的有：
4.1、文物也是有寿命的，应该健康地活下去，所以需要对其进行除霉、除味、除尘；
5.2、打开木材、石材的气孔，恢复木材、石材微孔隙的水蒸汽通道；
6.3、去除有害于木材、石材的物质，如水溶性盐、难溶性硬壳、灰尘烟垢、微生物及杂草、以前处理的残留物等；
7.4、为随后的维修和保护处理作准备，例如提高木材、石材对保护剂的吸收率和吸收深度等。
8.文物洗涤产品除了满足去污力强、安全、经济等性能外，还应符合环保、温和等性能要求。但是，现有洗涤剂里面的强效去污成分往往具有一定的腐蚀性和侵害性，不能够用于对建筑、文物建筑、寺庙、古建筑、历史故居等进行表面清洁，其容易造成古建筑文物表面的损害。而且清洁剂制备采用大量的有机物和色素配方，很容易造成古建筑文物周围生态和环境的破坏，使用后洗涤液残留排放也会导致环境的污染和破坏。同时制备工艺采用传统的按一定原料配比进行混合搅拌均匀制备的方式，辅以一定量的添加剂形成的清洁剂穿透性差、污染物捕捉能力弱，导致其清洁能力较差，难以去除顽固污垢、油脂、涂鸦等，对建筑物等目标的清洗也不具备杀菌、除霉、去味等效果。基于此，以淀粉为原料制备的高分子表面活性剂具有无毒、无污染、易生物降解等特点，其安全性和经济性都可以得到保证。
9.目前，传统的洗涤剂制备工艺落后，清洗效果差，容易对古建筑文物表面造成损害和破坏，不能保证其原有特色。同时内部的有机组分也容易造成古建筑文物周围生态和环境的破坏。于此同时，传统的洗涤剂往往含有磷基活性组分，其随着污水管道排放很容易引起水体富营养化。出于对文物周围生态和环境的考虑，开发出一款具有优良助洗性能的代磷试剂已成为研究的热点。


技术实现要素：

10.(一)解决的技术问题
11.针对现有技术的不足，本发明提供了一种建筑用环保水性清洗剂的制备方法和应用，采用超细纳米微乳技术进行制备和纳米均孔制薄膜工艺，解决了传统的洗涤剂里面的强效去污成分往往具有一定的腐蚀性和侵害性，容易对古建筑文物表面以及周围生态和环境造成损害。并且采用传统制备工艺制备导致其使用性能较差，使用时不够温和环保且往往含有磷基活性组分等，很容易引起水体富营养化的问题。
12.(二)技术方案
13.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种建筑用环保水性清洗剂的制备方法，包括以下步骤：
14.s1.按照各组分的重量份含量进行备料；
15.s2.使用淀粉和烯基琥珀酸酐为原料，通过化学合成方法，经酯化改性和生物酶解，在淀粉分子中同时引入亲水性和疏水性基团，配制成微乳液，制备具有特殊性能的淀粉基表面活性剂；
16.s3.再依次将上述配方中的各组分按照顺序添加进水中，充分搅拌均匀后，配制成水基微乳液；
17.s4.再将上述制备的淀粉基表面活性剂微乳液和水基微乳液进行混合并不断搅拌，此时，由于两微乳液之间的相互碰撞，导致水核内部的增溶物相互交换或相互传递，从而引起水核内的理化反应，进而产生超细纳米微乳粒子，即制得该建筑用环保水性清洗剂。
18.优选的，所述步骤s3的搅拌过程中，搅拌机的转速为200-500rpm，搅拌时间为10-20min。
19.优选的，所述步骤s4中采用超细纳米微乳技术进行建筑用环保水性清洗剂的制备，该超细纳米微乳技术采用双微乳液法或单微乳液法进行制备；
20.双微乳液法，即将两种反应物分别配制成两种微乳液，然后再将两种微乳液混合并搅拌，由于微乳液滴之间的相互碰撞，导致水核内部的增容物相互交换或相互传递，从而引起水核内部的理化反应，进而制得超细纳米微乳粒子；
21.单微乳液法，即先将一种反应物配制成微乳液，再将另一种反应物直接或以水溶液的形式加入到微乳液体系中，该反应物通过对微乳液界面膜的渗透作用进入水核内与另一反应物发生反应产生晶核并生长，若另一种反应物为气体，则直接将气体通入液相中，使其充分混合以使气体进入水核中与水核内的反应物充分反应而制得超细纳米微乳粒子。
22.优选的，所述步骤s4中制备的超细纳米微乳粒子表面形成纳米均孔薄膜，能够有效的抓捕聚合目标污染物。
23.优选的，所述步骤s1-s4制备的环保水性清洗剂采用无机纳米聚合物材料作为核心原料，从而具有环保、无毒、无味、无色的优势，并且为纳米颗粒，使用后无残留，采用光催化纳米技术，在使用后能够在古建筑的外表形成保护膜，进一步对古建筑外表进行保护。
24.优选的，一种建筑用环保水性清洗剂，包括如下的组分和含量：淀粉基表面活性剂5-7份、仲烷基磺酸钠1-3份、直链烷基苯磺酸1-3份、α烯基磺酸盐1-2份、高碳脂肪酸甲酯磺酸盐1-2份、椰油酰胺丙基甜菜碱1-3份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐1-3份、碳酸钠3-5份、柠檬酸钠8-10份、乙二胺四乙酸二钠1-2份、聚丙烯酸钠1-3份、硅酸钠2-5份、含氧漂白剂1-3
份、阿拉伯胶1-3份、脂肪酶0.1-1份、淀粉酶0.1-1份、甲基硅油0.1-1份、香精0.1-0.2份、水60-70份。
25.优选的，包括如下的组分和含量：淀粉基表面活性剂6份、仲烷基磺酸钠2份、直链烷基苯磺酸2份、α烯基磺酸盐1份、高碳脂肪酸甲酯磺酸盐1份、椰油酰胺丙基甜菜碱1份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐2份、碳酸钠4份、柠檬酸钠8份、乙二胺四乙酸二钠1份、聚丙烯酸钠1份、硅酸钠3份、含氧漂白剂1份、阿拉伯胶1份、脂肪酶0.5份、淀粉酶0.3份、甲基硅油0.1份、香精0.1份、水65份。
26.优选的，所述淀粉基表面活性剂使用淀粉和烯基琥珀酸酐为原料，通过化学合成方法，经酯化改性和生物酶解，在淀粉分子中同时引入亲水性和疏水性基团，制备具有特殊性能的淀粉基表面活性剂。
27.优选的，所述原料中的水可直接使用自来水。
28.(三)有益效果
29.本发明提供了一种建筑用环保水性清洗剂的制备方法和应用。具备以下有益效果：
30.1、本发明提供的建筑用环保水性清洗剂的制备方法和应用，该建筑用环保水性清洗剂的去污能力强，以淀粉基表面活性剂为主要活性成分，安全性和经济性大幅提升，使用非常安全可靠。
31.2、本发明提供的建筑用环保水性清洗剂的制备方法和应用，采用超细纳米微乳技术进行制备，使该水性清洗剂能够去除顽固污垢、油脂、涂鸦等，能够具有传统的洗涤剂没有的去除效果，从而适用于古建筑文物的清洗，并且还具有杀菌、除霉、去味等功能，还能形成纳米均孔薄膜，能够有效的抓捕聚合目标污染物，并且采用无机纳米聚合物材料，从而具有环保、无毒、无味、无色的优势，并且为纳米微乳颗粒，使用后无残留，采用光催化纳米技术，在使用后能够在古建筑的外表形成保护膜，进一步对古建筑表面进行保护。
32.3、本发明提供的建筑用环保水性清洗剂的制备方法和应用，能够取代传统洗涤剂中添加磷基活性组分，使产品环保无污染，不会对文物周围环境造成破坏。
33.4、本发明提供的建筑用环保水性清洗剂的制备方法和应用，该建筑用环保水性清洗剂为水溶性产品，不含任何溶剂，去污无残留，不会对文物造成二次污染。
34.5、本发明提供的建筑用环保水性清洗剂的制备方法和应用，其清洗效果好、清洗时间短、效率高，大大降低了生产成本，简化了生产工艺，具有更高的性价比，市场前景更广阔。
35.6、本发明提供的建筑用环保水性清洗剂的制备方法和应用，在去污的同时，兼有漂白、杀菌和消毒等作用，能够有效杀灭木质/石质文物表面的霉菌、微生物等。
36.7、本发明提供的建筑用环保水性清洗剂的制备方法和应用，其原料中的水可直接使用自来水，避免使用去离子水带来成本的提升，更加节约生产成本。
具体实施方式
37.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都
属于本发明保护的范围。
38.实施例1：
39.本发明实施例提供一种建筑用环保水性清洗剂的制备方法，包括以下步骤：
40.s1.按照各组分的重量份含量进行备料；
41.s2.使用淀粉和烯基琥珀酸酐为原料，通过化学合成方法，经酯化改性和生物酶解，在淀粉分子中同时引入亲水性和疏水性基团，配制成微乳液，制备具有特殊性能的淀粉基表面活性剂；
42.s3.再依次将上述配方中的各组分按照顺序添加进水中，充分搅拌均匀后，配制成水基微乳液；
43.s4.再将上述制备的淀粉基表面活性剂微乳液和水基微乳液进行混合并不断搅拌，此时，由于两微乳液之间的相互碰撞，导致水核内部的增溶物相互交换或相互传递，从而引起水核内的理化反应，进而产生超细纳米微乳粒子，即制得该建筑用环保水性清洗剂。
44.该建筑用环保水性清洗剂，其包括如下的组分和含量：淀粉基表面活性剂6份、仲烷基磺酸钠2份、直链烷基苯磺酸2份、α烯基磺酸盐1份、高碳脂肪酸甲酯磺酸盐1份、椰油酰胺丙基甜菜碱1份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐2份、碳酸钠4份、柠檬酸钠8份、乙二胺四乙酸二钠1份、聚丙烯酸钠1份、硅酸钠3份、含氧漂白剂1份、阿拉伯胶1份、脂肪酶0.5份、淀粉酶0.3份、甲基硅油0.1份、香精0.1份、水65份。
45.其中，淀粉基表面活性剂的合成方法为：使用淀粉和烯基琥珀酸酐为原料，通过化学合成方法，经酯化改性和生物酶解，在淀粉分子中同时引入亲水性和疏水性基团，制备具有特殊性能的淀粉基表面活性剂。
46.超细纳米微乳技术采用双微乳液法或单微乳液法进行制备；
47.双微乳液法，即将两种反应物分别配制成两种微乳液，然后再将两种微乳液混合并搅拌，由于微乳液滴之间的相互碰撞，导致水核内部的增容物相互交换或相互传递，从而引起水核内部的理化反应，进而制得超细纳米微乳粒子；
48.单微乳液法，即先将一种反应物配制成微乳液，再将另一种反应物直接或以水溶液的形式加入到微乳液体系中，该反应物通过对微乳液界面膜的渗透作用进入水核内与另一反应物发生反应产生晶核并生长，若另一种反应物为气体，则直接将气体通入液相中，使其充分混合以使气体进入水核中与水核内的反应物充分反应而制得超细纳米微乳粒子。
49.在超细纳米微乳粒子表面形成纳米均孔薄膜，能够有效的抓捕聚合目标污染物，使其对目标污染物的清除效果更好。
50.该环保水性清洗剂采用无机纳米聚合物材料作为核心原料，从而具有环保、无毒、无味、无色的优势，并且为纳米颗粒，使用后无残留。采用光催化纳米技术，在使用后能够在古建筑的外表形成保护膜，进一步对古建筑表面进行保护。
51.仲烷基磺酸钠，具有良好的去污和乳化力，耐硬水和发泡力好，生物降解性极佳，是阴离子表面活性剂。而且在强碱、高温条件下具有极强渗透力，兼具乳化、脱油、洗涤功能，其与阴、非离子表面活性剂复配可显著提高配方的应用效果。
52.直链烷基苯磺酸盐，由于具有较强的去污能力和较好泡沫性质，生物降解性好等优势，主要用于洗涤剂中。它具有较强的表面张力、润湿浸透力、乳化力,对颗粒污垢、蛋白质污垢和油性污垢有显著洗涤效果。
53.α烯基磺酸盐，是一种活性氧类物质。它在广泛的值范围内都有较好的稳定性、乳化力、去污力、发泡力和钙皂分散力。对皮肤的刺激性小,与酶有较好的相容性。耐酸、耐碱有较强的抗硬水能力，泡沫性和去污力都相对较好，生物降解性也较好，和酶有良好的协同效果,与其他阴离子表面活性剂及非离子表面活性剂有良好的配伍性能,可降低配方中表面活性物含量。
54.脂肪醇聚氧乙烯醚，是非离子表面活性剂系列产品中最典型的代表。在酸性、碱性及金属盐类溶液中很稳定，与阴离子表面活性剂具有很好的相容性。抗硬水性、乳化性以及净水性好，比阴离子型表面活性剂有更好的冷水溶解性和低温洗涤效果，具有独特的抗污垢再沉积作用。
55.椰油酰胺丙基甜菜碱，是一种新型的两性表面活性剂，它不仅有良好的清洗、调理和抗静电作用，而且对皮肤和粘膜的刺激性很小，泡沫丰富稳定，与阴、阳离子表面活性剂相溶性好，并可以作为浊点抑制剂，对适当的阴离子表面活性剂有明显的增稠效果。
56.甲基硅油是常见的消泡剂，除能显著降低表面张力，消除溶液中泡沫。
57.柠檬酸钠对人是无毒的，柠檬酸钠螯合力虽不如三聚磷酸钠，但可通过与碳酸钠、硅酸钠复配来调节，其分散能力则可借助聚丙烯酸盐，聚丙烯酸盐分散能力很强。加入乙二胺四乙酸二钠增强螯合能力。
58.加入两种酶，可特异性的分解淀粉和脂肪。
59.碳酸钠主要提供碱性环境。
60.阿拉伯胶具有良好的乳化特性，特别适合于水包油型乳化体系，试验选阿拉伯胶做增稠剂。
61.含氧漂白剂可产生“活性氧”，其分解产生的自由基“活性氧”衍生物能破坏病原微生物的蛋白质、酶和核酸，导致病原微生物的死亡，作用后生成氧气和水，无毒、无味、无二次污染。
62.实施例2：
63.参照实施例1，与实施例1不同的是，其包括如下组分和含量：
64.淀粉基表面活性剂6份、仲烷基磺酸钠1份、直链烷基苯磺酸1份、α烯基磺酸盐1份、高碳脂肪酸甲酯磺酸盐1份、椰油酰胺丙基甜菜碱1份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐1份、碳酸钠4份、柠檬酸钠1份、乙二胺四乙酸二钠1份、聚丙烯酸钠1份、硅酸钠2份、含氧漂白剂1份、阿拉伯胶1份、脂肪酶0.5份、淀粉酶0.3份、甲基硅油0.1份、香精0.1份、水70份。
65.该建筑用环保水性清洗剂的制备方法，包括以下步骤：
66.s1.按照各组分的重量份含量进行备料；
67.s2.使用淀粉和烯基琥珀酸酐为原料，通过化学合成方法，经酯化改性和生物酶解，在淀粉分子中同时引入亲水性和疏水性基团，配制成微乳液，制备具有特殊性能的淀粉基表面活性剂；
68.s3.再依次将上述配方中的各组分按照顺序添加进水中，充分搅拌均匀后，配制成水基微乳液；
69.s4.再将上述制备的淀粉基表面活性剂微乳液和水基微乳液进行混合并不断搅拌，此时，由于两微乳液之间的相互碰撞，导致水核内部的增溶物相互交换或相互传递，从而引起水核内的理化反应，进而产生超细纳米微乳粒子，即制得该建筑用环保水性清洗剂。
70.实施例3：
71.参照实施例1，与实施例1不同的是，其包括如下组分和含量：
72.淀粉基表面活性剂8份、仲烷基磺酸钠2份、直链烷基苯磺酸2份、α烯基磺酸盐2份、高碳脂肪酸甲酯磺酸盐1份、椰油酰胺丙基甜菜碱1份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐2份、碳酸钠6份、柠檬酸钠8份、乙二胺四乙酸二钠1份、聚丙烯酸钠1份、硅酸钠2份、含氧漂白剂1份、阿拉伯胶1份、脂肪酶0.5份、淀粉酶0.3份、甲基硅油0.1份、香精0.1份、水60份。
73.该建筑用环保水性清洗剂的制备方法，包括以下步骤：
74.s1.按照各组分的重量份含量进行备料；
75.s2.使用淀粉和烯基琥珀酸酐为原料，通过化学合成方法，经酯化改性和生物酶解，在淀粉分子中同时引入亲水性和疏水性基团，配制成微乳液，制备具有特殊性能的淀粉基表面活性剂；
76.s3.再依次将上述配方中的各组分按照顺序添加进水中，充分搅拌均匀后，配制成水基微乳液；
77.s4.再将上述制备的淀粉基表面活性剂微乳液和水基微乳液进行混合并不断搅拌，此时，由于两微乳液之间的相互碰撞，导致水核内部的增溶物相互交换或相互传递，从而引起水核内的理化反应，进而产生超细纳米微乳粒子，即制得该建筑用环保水性清洗剂。
78.将实施例1至实施例3制得的建筑用环保水性清洗剂分别进行检测，测试方法采用相应的国家标准(gb/t 31027-2014)进行测试，检测结果如下表：
[0079][0080][0081]
应用案例
[0082]
案例一：
[0083]
使用该环保水性清洗剂对石雕像进行表面清洗，能够有效的清除石雕像表面长期产生的污垢，使石雕像看起来更加的崭新亮丽，并且保持石雕像外观的完整性。
[0084]
案例二：
[0085]
使用该环保水性清洗剂对古建筑外墙进行表面清洗，能够有效的清除古建筑外墙表面长期沉积的污垢或沉积物，并且去除有害于古建筑外墙的物质，如水溶性盐、难溶性硬壳、灰尘烟垢、微生物及杂草等，使古建筑外墙看起来更崭新。
[0086]
案例三：
[0087]
使用该环保水性清洗剂对古建筑上的石材建筑或者木材建筑进行表面清洗，能够有效的打开石材、木材的气孔，恢复石材、木材微孔隙的水蒸汽通道，为随后的维修和保护处理作准备，如提高木材、石材对保护剂的吸收率和吸收深度等。
[0088]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。