低泡除油粉的研究
摘要：本文通過對(duì)低泡的表面活性劑進(jìn)行篩選，選擇合適的表面活性劑配制低泡除油粉，該除油粉的工作液濃度為50g/L，清洗溫度為45-55℃，清洗時(shí)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，因攪拌或鼓氣產(chǎn)生大量的泡沫會(huì)干擾到清洗效果，如過量泡沫升起會(huì)導(dǎo)致工作液的溢出，不僅會(huì)造成物料浪費(fèi)，提高了清洗成本，還可能在清洗原料表面上產(chǎn)生污漬，給生產(chǎn)帶來操作不便。過多的泡沫將阻礙油污的沖洗以及減緩污垢的沉淀和分離，排放除油劑時(shí)由于泡沫過多也會(huì)加重環(huán)境污染[1-2] 。此外，在電解除油工藝中，過多的泡沫阻礙了電極兩端氫氣和氧氣的溢出，會(huì)導(dǎo)致爆鳴，甚至爆炸，存在安全隱患[3]。因此在保證除油劑的除油效果的前提下，除油劑起泡能力應(yīng)盡量低些。
目前實(shí)現(xiàn)除油劑低泡沫的方法，主要是在清洗劑中添加消泡劑，或者選用低泡的表面活性劑。經(jīng)研究，外加消泡劑的效果并不能顯著的減少泡沫達(dá)到低泡的要求，因此，篩選合適的低泡表面活性劑成為重中之重。
常用的低泡表面活性劑大致分為四類：一是EO/PO嵌段聚醚類，其中，聚氧乙烯基-O(CH2CH2O)nH為親水基團(tuán)，聚氧丙烯基-O(CHCH3CH2O)nH為親油基，這種親油親水混合結(jié)構(gòu)一方面在水溶液里面更易形成膠束，從而表面張力較大，另外這種親水親油基團(tuán)交錯(cuò)混合排列，空間相互阻礙并形成大量液膜之間的空隙，減弱了液膜的強(qiáng)度，最終所形成的泡沫膜壁更容易破裂，從而具有低泡特性[4]。二是異辛醇及其衍生物磷酸酯鹽類，異辛醇衍生的表面活性劑本身具有低泡沫的效果，在異辛醇分子式中引入磷酸酯的結(jié)構(gòu)，會(huì)提高產(chǎn)物的表面張力，進(jìn)一步降低產(chǎn)品的泡沫[5]。三是嵌段聚醚改性有機(jī)硅類，單獨(dú)的有機(jī)硅結(jié)構(gòu)并不具有低泡和消泡的效果，常用的有機(jī)硅消泡劑只是利用了有機(jī)硅表面活性劑在泡沫表面具有快速鋪展的作用，只有輔以疏水性的白炭黑方可起到破泡和消泡的效果。將有機(jī)硅結(jié)構(gòu)中的甲基以聚醚取代，進(jìn)一步提高表面張力可以有效的減少有機(jī)硅表面活性劑的泡沫[6]。四是乙氧基化脂肪酸甲酯及其衍生物類，脂肪酸甲酯乙氧基化物屬于聚醚酯類化合物，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(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而且乙氧基化后化親水性進(jìn)一步提高，削弱了原來聚氧乙烯鏈與水分子間的氫鍵，降低了泡沫膜層的強(qiáng)度，使泡沫更容易破裂[7]。
本文通過對(duì)各種低泡表面活性劑進(jìn)行研究，篩選出合適的低泡表面活性劑，配制高效的低泡除油粉，符合實(shí)際生產(chǎn)需求。
2 低泡除油粉的配制
2.1 單組分表面活性劑的消泡性
將各種表面活性劑配制成1.0g/L的溶液，分別測(cè)試消泡性，消泡性如表1所示。
表1 表面活性劑的消泡性
編號(hào) | 組分 | 泡沫高度（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、三乙皂、JFC、OEP-70、OX-301、1007 和AE50。而聚醚類幾乎無(wú)乳化性能，JFC屬于滲透劑，也無(wú)明顯乳化作用，可選擇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
將上述5種表面活性劑兩兩復(fù)配，濃度均為1.0g/L，測(cè)表面活性劑的除油率，如表2所示。
表2 表面活性劑的除油率
編號(hào) | 配方 | 50℃下現(xiàn)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 | 較渾濁 | 78.62 |
5 | OEP-70+ OX-301 | 澄清 | 24.02 |
6 | OEP-70+1007 | 澄清 | 19.59 |
7 | OEP-70+ AE50 | 很渾濁 | 52.88 |
8 | OX-301+1007 | 澄清，有點(diǎn)泛白 | 90.0 |
9 | OX-301+ AE50 | 渾濁 | 47.44 |
10 | 1007+ AE50 | 略渾濁 | 71.82 |
由表2可知，AE50的濁點(diǎn)較低，與AE50復(fù)配之后的組分，濁點(diǎn)都低于50℃。且三組分復(fù)配之后，濁點(diǎn)下降更明顯。實(shí)驗(yàn)證明，EH-9、OX-301和1007復(fù)配后，濁點(diǎn)只有30℃左右；EH-9、1007和AE50復(fù)配之后，濁點(diǎn)也只有30℃左右；OEP-70、OX-301和1007復(fù)配后，濁點(diǎn)也只有30℃左右；而EH-9、OEP-70和OX-301復(fù)配的濁點(diǎn)較高，在58℃左右。說明OX-301和1007不適合一起與其他表面活性劑復(fù)配，而AE50的濁點(diǎn)較低。因此較適宜的復(fù)配方式為EH-9、OEP-70和OX-301的復(fù)配。
按此復(fù)配方式，將基礎(chǔ)除油粉配方中的表面活性劑組分替換，測(cè)試除油性能如表3所示。
表3 低泡除油粉除油率
編號(hào) | 清洗條件 | 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所示。
表4 低泡除油粉對(duì)工件的除油率
編號(hào) | 清洗條件 | 工件類型 | 除油率 |
1 | 50g/L，6min，50℃ | 齒輪 | 98.45% |
2 | 圓環(huán) | 97.36% | |
3 | 其他 | 95.61% | |
4 | 空心圓柱 | 98.88% |
由表3和表4可知，該低泡除油粉對(duì)試片的除油效果較好，但對(duì)工件的除油效果明顯降低，因此需要對(duì)該除油粉進(jìn)行改進(jìn)。通過調(diào)整表面活性劑的用量實(shí)現(xiàn)，改進(jìn)的后的低泡除油粉記作MP0。
3. 低泡除油粉MP0的綜合性能測(cè)試
低泡除油粉MP0的清洗條件為：工作液濃度50g/L，清洗溫度45-55℃，清洗時(shí)間6-10min。該除油粉的除油性能如表5所示。
表5 MP0對(duì)工件的除油率
編號(hào) | 清洗條件 | 工件類型 | 除油率 |
1 | 50g/L，8min，50℃ | 齒輪 | 99.05% |
2 | 圓環(huán) | 99.55% | |
3 | 其他 | 99.24% | |
4 | 空心圓柱 | 99.16% |
參照JB/T 4323.2-1999（水基金屬清洗劑 試驗(yàn)方法）對(duì)MP0進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試性能如下表4所示。
表4 MP0的綜合性能
性能 | MP0 |
外觀 | 白色或灰白色粉末 |
pH值 | 13.08（50g/L） |
除油率 | 大于99% |
泡沫高度（10min） | 0.8cm |
自來水中穩(wěn)定性 | 無(wú)沉淀 |
防銹性 | 無(wú)銹蝕，合格 |
腐蝕性 | 無(wú)腐蝕，合格 |
漂洗性 | 無(wú)清洗劑殘留，合格 |
水不溶物 | 常溫下全溶 |
4. 總結(jié)
通過以上研究，可以得出結(jié)論：低泡除油粉MP0是一款性能優(yōu)良的低泡除油產(chǎn)品，其最佳使用條件為:濃度50g/L，溫度50℃，清洗時(shí)間為8min。在此條件下，除油率高達(dá)99%。