CN111100768A - 一种工业重油垢清洗剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种工业重油垢清洗剂，包括以下成分：阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、聚乙二醇、偏硅酸钠、三乙胺、萜烯化合物、无机碱、乳化剂和水。所述工业重油垢清洗剂对附着于设备上的重油垢，特别是半固体的重油垢具有显著地去除效果；兼有优异的稳定性；并且所述工业重油垢清洗剂含有的有机溶剂较少，且为低毒性溶剂，因此不会给环境带来压力。
Description
技术领域
本发明属于工业清洗领域，具体涉及一种工业重油垢清洗剂配方及其制备方法。
背景技术
工业设备在日常生产和维护中会积累大量重油垢，其种类主要是加工过程中残留的各种切削液、润滑油及防锈用的油脂。因此，需要对工业机械设备进行定期的清洗。工业清洗发展至今，已经渗透到所有的工业领域，如机械、纺织印染、石油化工、采矿冶炼、化学化工、表面处理、仪器仪表、电子、半导体、钟表首饰、生物医药、电子光学等行业。目前的清洗剂，主要分为水基清洗剂、溶剂清洗剂和半水基清洗剂三种。
溶剂清洗剂主要指成分中不含水，或含水较少的有机溶剂型清洗剂，多以烃类、氯代烃、溴代烃和醇类为主体。其特点是对于油脂类等有机污垢去除率较为理想，清洗过后表面残留量少，但是由于溶剂清洗剂本身是一类VOC物质，对水体、空气等自然环境毒害和污染较为严重，随着近年来绿色环保政策实施以及人们环保意识的增强，可以预见，在不久的将来，溶剂清洗剂将完全退出市场。
早期水基清洗剂成分比较单一，主要靠强碱性成分清洗，具有较大的局限性；而后逐步发展为水溶性的成分，如醚、醇、盐类等复配的水基清洗剂。其优点在于无腐蚀性、无泡沫、成本低、污染小，但是缺点也较为明显，主要是对油脂类污垢，尤其是重油垢的清洗效果有限。
目前主流型的清洗剂是半水基的清洗剂，其配方中同时含有少量有机溶剂和水，以及相应的成分。半水基清洗剂兼有溶剂清洗剂对油污的清洗能力，又具有水基清洗剂的对于无机污垢的处理能力和低毒性，因此应用范围更广。然而，目前的半水基清洗剂，对于重油垢，特别是常温或低温下，对半固体油垢的清洗能力不甚理想，这是许多工业清洗领域较难解决的问题。
因此，亟需找到一种半水基清洗剂，具有理想的去除重油垢的技术效果，又同时保留水基清洗剂的优点。
发明内容
本发明的旨在提供一种工业重油垢清洗剂，其核心成分包括阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂和萜烯化合物以及少量无毒有机溶剂，相比于本发明所给出的对比例中的工业重油垢清洗剂，本发明所公布的工业重油垢清洗剂，对附着于设备上的重油垢，特别是半固体的重油垢具有显著地去除效果；兼有优异的稳定性；并且所述工业重油垢清洗剂含有的有机溶剂较少，且为低毒性溶剂，因此不会给环境带来压力。
本发明的一个目的在于提供一种工业重油垢清洗剂，通过以下技术手段得以实现。
一种工业重油垢清洗剂，包括以下质量份数的成分：
进一步地，所述萜烯化合物为二萜化合物、三萜化合物或四萜化合物。
进一步地，所述萜烯化合物中含有至少一个六元环状结构。
进一步地，所述萜烯化合物选自以下结构中的一种：
进一步地，所述阴离子表面活性剂选自LAS、AES、AEC、MES、SAS或AOS的一种或多种。
进一步地，所述非离子表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯酰胺、烷基醇酰胺或脂肪酸聚氧乙烯酯。
进一步地，所述乳化剂选自斯盘或吐温类乳化剂。
本发明的另外一个目的在于提供一种所述工业重油垢清洗剂的制备方法，通过以下技术手段得以实现。
所述工业重油垢清洗剂的制备方法，包括以下步骤：
S1.将权利要求1所述水先加入反应釜中，然后加入阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂，然后升温至40-50℃，于450-650rpm的转速搅拌10-30min，使得上述成分溶解于水中；
S2.向上述混合物中加入乳化剂，形成混合物；
S3.然后将上述混合物升温至55-65℃，于600-800rpm的转速搅拌，向上述混合物中分批加入萜烯化合物，分批加入的方式如下：
(1)相邻两批萜烯化合物加入的时间间隔为15s-1min；
(2)一批萜烯化合物加入到混合物中，搅拌至混合物澄清后，再向其中加入下一批萜烯化合物；
S4.待萜烯化合物加入后，向其中加入聚乙二醇、偏硅酸钠、三乙胺和无机碱、在55-65℃下，于600-800rpm的转速搅拌10-30min。
进一步地，所述工业重油垢清洗剂的制备方法，包括以下步骤：
S1.将质量分数为100份的水先加入反应釜中，然后加入质量份数为20份的阴离子表面活性剂LAS和质量份数为10份的非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚，然后升温至40-50℃，于450-650rpm的转速搅拌10-30min，使得上述成分溶解于水中；
S2.向上述混合物中加入质量份数为10份的乳化剂吐温，形成混合物；
S3.然后将上述混合物升温至55-65℃，于600-800rpm的转速搅拌，向上述混合物中分7-10 批加入萜烯化合物，分批加入的方式如下：
(1)相邻两批萜烯化合物加入的时间间隔为15s-1min；
(2)一批萜烯化合物加入到混合物中，搅拌至混合物澄清后，再向其中加入下一批萜烯化合物；
S4.待萜烯化合物加入后，向其中加入聚乙二醇、偏硅酸钠、三乙胺和无机碱、在55-65℃下，于600-800rpm的转速搅拌10-30min；
其中，S3中所加入的萜烯化合物的结构式为：
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明采用阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂和萜烯化合物复配的方法，制备所述工业重油垢清洗剂。所述表面活性剂、非离子表面活性剂和萜烯化合物，在工业重油垢清洗剂具有协同作用，显著提高了配方对于重油垢，特别是半固体的重油垢的去除效果。这是由于：
众所周知，阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂具有去除油垢的作用，然而，传统的阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂或其组合，通常对于液体油垢的去除效果较为显著，但是由于半固体重油垢通常与基地有强烈的附着力，且密度较大，比表面积较小，从而表面活性剂难以渗透到半固体重油垢的内部，对重油垢进行润湿、卷缩和增溶等作用。而萜烯化合物是一种公知的高效油溶性有机物，与半固体重油垢具有优异的亲合性。令人意外的发现，萜烯化合物具有比聚醇类物质更好的对固体和半固体油脂的穿透性和渗透性，从而可以深入半固体重油垢的内部，对其进行深层次的润湿，从而极大地增加了半固体重油垢的润湿的比表面积。进一步地，特别是具有多萜及环状的萜烯化合物，对于大分子的阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂，如LAS、脂肪醇聚氧乙烯醚具有优异的增溶作用，从而表面活性剂可以随同萜烯化合物，一同深入进入半固体重油垢的内部，使得表面活性剂可以从重油垢内部对重油垢进行润湿、卷缩作用，进一步地瓦解半固体的结构，使半固体的重油垢与基底的附着力下降，并且将大块的半固体重油垢，分离成小块的、甚至液体状的油脂，从而进一步地增加表面活性剂和重油垢的接触面积。可见，正是由于萜烯化合物，尤其是多萜及环状的萜烯化合物，对本发明所述的阴离子表面活性剂，如LAS、AES、AEC或MES，和非离子表面活性剂，如烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯酰胺、烷基醇酰胺或脂肪酸聚氧乙烯酯，复配后所形成的表面活性剂，具有优异的渗透性和增溶性，从而使得表面活性剂对半固体重油垢可以有效地进行润湿、卷缩和增溶，达到高效去除半固体重油垢的效果。
(2)本发明公布的工业重油垢清洗剂中的聚乙二醇和乳化剂，进一步地使得萜烯化合物能更完全地分散于水相中，从而提升了配方中各个成分的相容性和稳定性。乳化剂和表面活性剂的协同作用，又反过来使得配方中的萜烯化合物和水相可以形成良好而稳定的均相状态，并且在较长一段时间内保持这一理想状态。因此，配方不易随外界环境的变化而出现分层或析出沉淀的现象，从而其去污功效也可以维持较长的时间。
(3)本发明所述的萜烯化合物，多来源于天然产物提取物，并且含有大量的双键，因此无毒，且易降解，完全符合目前绿色环保的政策趋势和人们的主流思想。
具体实施方式
以下结合说明书和具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的方法和设备为本技术领域常规方法和设备。
实施例1
一种工业重油垢清洗剂，包括以下质量份数的成分：
所述萜烯化合物选自以下结构：
上述工业重油垢清洗剂的制备方法，包括以下步骤：
S1.将质量份数为70份的水先加入反应釜中，然后加入质量份数为10份的阴离子表面活性剂LAS和质量份数为5份的非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚，然后升温至40℃，于 450rpm的转速搅拌10min，使得上述成分溶解于水中；
S2.向上述混合物中加入质量份数为4份的乳化剂吐温-20，形成混合物；
S3.然后将上述混合物升温至55℃，于600rpm的转速搅拌，向上述混合物中分批加入质量份数为6份的上述结构的萜烯化合物，分批加入的方式如下：
(1)相邻两批萜烯化合物加入的时间间隔为1min；
(2)一批萜烯化合物加入到混合物中，搅拌至混合物澄清后，再向其中加入下一批萜烯化合物；
S4.待萜烯化合物加入后，向其中加入质量份数分别为1份的聚乙二醇、0.5份的偏硅酸钠、3份的三乙胺和2份的氢氧化钾、在55℃下，于600rpm的转速搅拌10min。
最终得到工业重油垢清洗剂。
实施例2
一种工业重油垢清洗剂，包括以下质量份数的成分：
所述萜烯化合物选自以下结构：
上述工业重油垢清洗剂的制备方法，包括以下步骤：
S1.将质量份数为100份的水先加入反应釜中，然后加入质量份数为20份的阴离子表面活性剂AES和质量份数为10份的非离子表面活性剂聚氧乙烯酰胺，然后升温至50℃，于650rpm的转速搅拌30min，使得上述成分溶解于水中；
S2.向上述混合物中加入质量份数为10份的乳化剂吐温-80，形成混合物；
S3.然后将上述混合物升温至65℃，于800rpm的转速搅拌，向上述混合物中分批加入质量份数为12份的上述结构的萜烯化合物，分批加入的方式如下：
(1)相邻两批萜烯化合物加入的时间间隔为15s；
(2)一批萜烯化合物加入到混合物中，搅拌至混合物澄清后，再向其中加入下一批萜烯化合物；
S4.待萜烯化合物加入后，向其中加入质量份数分别为3份的聚乙二醇、1份的偏硅酸钠、 6份的三乙胺和5份的碳酸钾、在65℃下，于800rpm的转速搅拌30min。
最终得到工业重油垢清洗剂。
实施例3
一种工业重油垢清洗剂，包括以下质量份数的成分：
所述萜烯化合物选自以下结构：
上述工业重油垢清洗剂的制备方法，包括以下步骤：
S1.将质量份数为80份的水先加入反应釜中，然后加入质量份数为15份的阴离子表面活性剂AEC和质量份数为7份的非离子表面活性剂十二烷基二乙醇酰胺，然后升温至45℃，于550rpm的转速搅拌20min，使得上述成分溶解于水中；
S2.向上述混合物中加入质量份数为7份的乳化剂斯盘-80，形成混合物；
S3.然后将上述混合物升温至60℃，于700rpm的转速搅拌，向上述混合物中分批加入质量份数为10份的上述结构的萜烯化合物，分批加入的方式如下：
(1)相邻两批萜烯化合物加入的时间间隔为45s；
(2)一批萜烯化合物加入到混合物中，搅拌至混合物澄清后，再向其中加入下一批萜烯化合物；
S4.待萜烯化合物加入后，向其中加入质量份数分别为2份的聚乙二醇、0.7份的偏硅酸钠、4份的三乙胺和3份的碳酸钠、在60℃下，于700rpm的转速搅拌20min。
最终得到工业重油垢清洗剂。
实施例4
一种工业重油垢清洗剂，包括以下质量份数的成分：
所述萜烯化合物选自以下结构：
上述工业重油垢清洗剂的制备方法，包括以下步骤：
S1.将质量份数为80份的水先加入反应釜中，然后加入质量份数为15份的阴离子表面活性剂AEC和质量份数为7份的非离子表面活性剂十二烷基二乙醇酰胺，然后升温至43℃，于520rpm的转速搅拌25min，使得上述成分溶解于水中；
S2.向上述混合物中加入质量份数为6份的吐温-20，形成混合物；
S3.然后将上述混合物升温至62℃，于730rpm的转速搅拌，向上述混合物中分批加入质量份数为8份的上述结构的萜烯化合物，分批加入的方式如下：
(1)相邻两批萜烯化合物加入的时间间隔为55s；
(2)一批萜烯化合物加入到混合物中，搅拌至混合物澄清后，再向其中加入下一批萜烯化合物；
S4.待萜烯化合物加入后，向其中加入质量份数分别为1.5份的聚乙二醇、0.6份的偏硅酸钠、5份的三乙胺和4份的氢氧化钠、在62℃下，于720rpm的转速搅拌25min。
最终得到工业重油垢清洗剂。
对比例1
与实施例1所述的工业重油垢清洗剂成分和制备方法均相同，唯一不同在于对比例1的工业重油垢清洗剂不含实施例1所述的萜烯化合物，而是以质量份数为8份的聚乙二醇代替。
对比例2
与实施例1所述的工业重油垢清洗剂成分和制备方法均相同，唯一不同在于对比例2的工业重油垢清洗剂不含实施例1所述的萜烯化合物，而是以质量份数为8份的甘油代替。
对比例3
与实施例1所述的工业重油垢清洗剂成分和制备方法均相同，唯一不同在于对比例3的工业重油垢清洗剂不含实施例1所述的萜烯化合物，而是以质量份数为8份的单萜化合物薄荷醇代替。
对比例4
与实施例1所述的工业重油垢清洗剂成分和制备方法均相同，唯一不同在于对比例3的工业重油垢清洗剂不含实施例1所述的萜烯化合物，而是以质量份数为8份的单萜化合物柠檬烯代替。
对比例5
与实施例1所述的工业重油垢清洗剂成分和制备方法均相同，唯一不同在于对比例3的工业重油垢清洗剂不含实施例1所述的萜烯化合物，而是以质量份数为8份的单萜化合物紫苏醇代替。
实施例5
测试实施例1-4和对比例1-5中所述重油垢清洗剂对重油垢的去除效果。测试方法如下：
(1)污垢制备：将猪油：植物油：炭黑：蛋清＝1:1:1:1混合，形成液体混合物。
(2)样品制备：将不锈钢板裁成20cm×10cm的长方形若干块，并逐一记录各个板的重量M1；然后将上述液体混合物分别均匀涂覆在长方形不锈钢板上，液体污垢的重量大约为 10g/板。
(3)样品后处理：将上述涂覆了液体污垢的不锈钢板，进行如下处理：先将不锈钢板放入30℃烘箱中老化24h，然后将不锈钢板取出，放入冰箱冷冻24h；再重复上述步骤两次，最终得到涂覆有重油垢的不锈钢板，并逐一记录各个板的重量M2。
(4)去污测试：将上述步骤处理的长方形不锈钢板放置于水平桌面。将实施例1-4和对比例1-5所述的重油垢清洗剂分为七组，每一组重油垢清洗剂分别对应一块长方形不锈钢板。在25℃下，分别取上述重油垢清洗剂20g，涂覆在长方形不锈钢板上，然后静置30min。最后将上述长方形不锈钢板用清水漂洗，并逐一记录各个板的重量M3，所得结果如表1所示
通过公式计算：去污率＝1-[(M3-M1)/(M2-M1)]×100％。
表1实施例1-4、对比例1-5的相关数据
从上表可以看出，实施例1-4由于具有表面活性剂、非离子表面活性剂和萜烯化合物的协同作用，因此对半固体重油垢的去除率较为理想，均达到了60％以上；而对比例1-2，不含萜烯化合物，而是以醇类代替，去除率很不理想，说明醇类并不具有萜烯化合物协同表面活性剂深层次瓦解半固体重油垢的作用；对比例3-5中，用等质量份数的单萜化合物代替多萜化合物，去除半固体重油垢的能力有一定程度地下降，这是由于单萜化合物对表面活性剂增溶能力有限，从而无法进行彻底地瓦解半固体重油垢所致。
实施例6
为了测试实施例1-4、对比例1-5配方的稳定性，发明人采用以下测试方法：将上述9个配方各取500g，用透明PE瓶子装好并封口作为样品。将上述9个样品放入40℃烘箱中48h，然后再放入0℃的冰箱中48h；上述步骤循环三次。然后将样品取出，静置后观察样品外观，所得结果如表2所示。
表2实施例1-4、对比例1-5的外观测试结果
| 外观描述 | |
| 实施例1 | 外观呈均相，轻度浑浊 |
| 实施例2 | 外观呈均相，轻度浑浊 |
| 实施例3 | 外观呈均相，中度浑浊 |
| 实施例4 | 外观呈均相，轻度浑浊 |
| 对比例1 | 外观分层，上层清液，下层大量白色絮状固体 |
| 对比例2 | 外观分层，上层清液，下层大量白色絮状固体 |
| 对比例3 | 外观呈均相，重度浑浊 |
| 对比例4 | 外观呈均相，瓶底有少量白色沉淀 |
| 对比例5 | 外观呈均相，瓶底有少量白色沉淀 |
从表2可以看出，经稳定性测试的样品中，实施例1-4表现出优异的稳定性，经多次冻融循环后，样品仍然维持均相；然而对比例1-2的稳定性则较差，瓶底有大量白色絮状固体析出，证明了配方中的成分相容性较差；而对比例3-5中，单萜化合物对于配方具有一定的增溶作用，因此对稳定性有积极效果，但是仍不如多萜化合物对配方成分的增溶效果显著。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.根据权利要求1所述一种工业重油垢清洗剂，其特征在于，所述工业重油垢清洗剂包括以下质量份数的成分：
2.根据权利要求1所述一种工业重油垢清洗剂，其特征在于，所述萜烯化合物为二萜化合物、三萜化合物或四萜化合物。
3.根据权利要求1所述一种工业重油垢清洗剂，其特征在于，所述萜烯化合物中含有至少一个六元环状结构。
4.根据权利要求1所述一种工业重油垢清洗剂，其特征在于，所述萜烯化合物选自以下结构中的一种：
5.根据权利要求1所述一种工业重油垢清洗剂，其特征在于，所述阴离子表面活性剂选自LAS、AES、AEC或MES的一种或多种。
6.根据权利要求1所述一种工业重油垢清洗剂，其特征在于，所述非离子表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯酰胺、烷基醇酰胺或脂肪酸聚氧乙烯酯。
7.根据权利要求1所述一种工业重油垢清洗剂，其特征在于，所述乳化剂选自斯盘或吐温类乳化剂。
8.权利要求1-7任一项所述工业重油垢清洗剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将权利要求1所述水先加入反应釜中，然后加入阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂，然后升温至40-50℃，于450-650rpm的转速搅拌10-30min，使得上述成分溶解于水中；
S2.向上述混合物中加入乳化剂，形成混合物；
S3.然后将上述混合物升温至55-65℃，于600-800rpm的转速搅拌，向上述混合物中分批加入萜烯化合物，分批加入的方式如下：
(1)相邻两批萜烯化合物加入的时间间隔为15s-1min；
(2)一批萜烯化合物加入到混合物中，搅拌至混合物澄清后，再向其中加入下一批萜烯化合物；
S4.待萜烯化合物加入后，向其中加入聚乙二醇、偏硅酸钠、三乙胺和无机碱、在55-65℃下，于600-800rpm的转速搅拌10-30min。
9.根据权利要求8所述工业重油垢清洗剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将质量分数为100份的水先加入反应釜中，然后加入质量份数为20份的阴离子表面活性剂LAS和质量份数为10份的非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚，然后升温至40-50℃，于450-650rpm的转速搅拌10-30min，使得上述成分溶解于水中；
S2.向上述混合物中加入质量份数为10份的乳化剂吐温，形成混合物；
S3.然后将上述混合物升温至55-65℃，于600-800rpm的转速搅拌，向上述混合物中分7-10批加入萜烯化合物，分批加入的方式如下：
(1)相邻两批萜烯化合物加入的时间间隔为15s-1min；
(2)一批萜烯化合物加入到混合物中，搅拌至混合物澄清后，再向其中加入下一批萜烯化合物；
S4.待萜烯化合物加入后，向其中加入聚乙二醇、偏硅酸钠、三乙胺和无机碱、在55-65℃下，于600-800rpm的转速搅拌10-30min；
其中，S3中所加入的萜烯化合物的结构式为：
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20200505 |