除蠟水配方分析

一、背景

除蠟水廣泛應(yīng)用于電鍍、鐘表、工藝品、飾品等五金行業(yè)工件的拋光后之除蠟工藝。除蠟水的研究主要是選擇一些表面活性劑、助劑、緩蝕劑、助溶劑等復(fù)合、調(diào)配,從而使產(chǎn)品在常溫、加溫,超聲波、浸洗等工藝中都能迅速、徹底去除各種蠟垢,對不銹鋼、碳鋼、鋅合金、鋁合金、鎂合金、銅合金等各種基材不產(chǎn)生腐蝕、氧化等負(fù)作用,有較長的使用壽命和環(huán)保性能。此外,注意對產(chǎn)品的粘度、氣味、顏色、透明度等外觀性能進(jìn)行合理的調(diào)配,滿足客戶心理需求,提升產(chǎn)品附加值。

除蠟作為五金電鍍件前處理的第一道工序，其速度的快慢、除蠟的徹底性對于電鍍線生產(chǎn)具有重要意義。因此，選擇良好的除蠟劑可以提高除蠟性能，從而帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。

拋光蠟主要分為白蠟、紅蠟和綠蠟。不同蠟種由于其金屬磨料不同而應(yīng)用于不同基材的拋光中。白蠟膏的主要磨料是氧化鈣細(xì)微粉末，適用于鎳、鋁、銅及其合金等軟質(zhì)金屬的拋光；紅蠟膏的主要磨料是具有中等硬度的氧化鐵和長石粉細(xì)微粉末，適用于鋼制品的拋光；而綠蠟膏的主要磨料為氧化鉻綠色細(xì)微粉末，適用于鉻、不銹鋼等硬質(zhì)金屬等的拋光。這些不同種類的磨料與石蠟、地蠟、硬脂酸、脂肪、油酸及粘合劑配制而成拋光膏。因此，拋光時應(yīng)根據(jù)被拋光材料的性質(zhì)及拋光面的質(zhì)量要求選擇不同的拋光膏。

工件經(jīng)過拋光蠟拋光后，蠟垢就以機(jī)械吸附、分子間吸附和靜電力吸附等粘附方式殘留在工件上。針對拋光蠟的成分配制具有良好潤濕、滲透、乳化、分散等性能的高效除蠟劑，配以機(jī)械攪拌和超聲波除蠟，將加快除蠟速度，達(dá)到快速、徹底的除蠟效果。

二、除蠟水

2.1概念

除蠟水是一種水基的以表面活性劑為主，輔以對金屬有緩蝕效果的組分以及溶劑等的多功能清洗劑，具有對蠟質(zhì)污垢的乳化能力以及對油污的清洗力。具有除蠟徹底，除油干凈，對工件無腐蝕，清洗后不變色、不氧化生銹的功能。 

2.2除蠟原理

拋光蠟的蠟垢主要由石蠟、脂肪酸、松香皂、金屬氧化物和某些無機(jī)固體拋磨小顆粒如: 剛玉、碳化硅、高鋁瓷等組成。固體顆粒主要以粉末狀均勻分布于拋光蠟體系中, 以及一些打磨布轆殘碎片、打磨出來的金屬基體的粉末物及其氧化物。蠟垢與工件主要以機(jī)械粘附、分子間力粘附、靜電力粘附等粘附方式, 當(dāng)機(jī)械粘附的蠟垢顆粒小于011μm時就較難去除, 這是根據(jù)較長時間對各種蠟垢觀察所得的結(jié)論。除蠟水制備的關(guān)鍵是對各種表面活性劑、助劑、緩蝕劑等的合理復(fù)配, 通過降低表面張力, 改善潤濕滲透性能和乳化、溶解、增溶等性能,從而加強(qiáng)滲透能力和溶解能力。非離子表面活性劑和陰離子表面活性劑的復(fù)配早就廣泛應(yīng)用, 加離子型表面活性劑能使非離子表面活性劑的濁點有較寬的范圍, 能形成混合膠團(tuán); 非離子表面活性劑分子“插入”膠團(tuán)中, 使后來的離子表面活性劑離子頭間斥力減弱, 再加上兩種表面活性劑疏水鏈之間的相互作用, 更易生成膠團(tuán), 使混合液體的CMC下降, 且表面張力也下降, 表面活性增高。

    一種優(yōu)質(zhì)的除蠟水必須具有良好的綜合性能，其除蠟?zāi)芰?、防銹性、消泡性和穩(wěn)定性，是評價除蠟水品質(zhì)的四項重要技術(shù)指標(biāo)。在防銹性、消泡性和穩(wěn)定性達(dá)到使用要求后，除蠟?zāi)芰@項指標(biāo)就是評價該除蠟水品質(zhì)好壞的決定性指標(biāo)。而除蠟?zāi)芰τ质怯沙炈浞街械谋砻婊钚詣┑姆N類、 數(shù)量及復(fù) 配等來決定的。

2.3體系組成和作用

除蠟水廣泛應(yīng)用于電鍍、鐘表、工藝品、飾品等五金行業(yè)工件的拋光后之除蠟工藝。除蠟水主要是由表面活性劑、助劑、緩蝕劑、助溶劑等復(fù)合調(diào)配, 從而使產(chǎn)品在常溫、加溫, 超聲波、浸洗等工藝中都能迅速、徹底去除各種蠟垢, 對不銹鋼、碳鋼、鋅合金、鋁合金、鎂合金、銅合金等各種基材不產(chǎn)生腐蝕、氧化等負(fù)作用, 有較長的使用壽命和環(huán)保性能。此外, 注意對產(chǎn)品的粘度、氣味、顏色、透明度等外觀性能進(jìn)行合理的調(diào)配, 滿足客戶心理需求, 提升產(chǎn)品附加值。

1) 醇胺的影響和選擇

一定的羰酸鹽表面活性劑對黑色金屬有良好的緩蝕效果, 而且價格低廉, 可選用一定碳鏈結(jié)構(gòu)的飽和脂肪酸和較高活性的有機(jī)堿在較為簡單的工藝下合成, 該表面活性劑綜合性能十分理想。陰離子表面活性劑初步含量一般確定為25wt %左右。如表面活性劑含量過高, 則無機(jī)鹽助劑難于加入, 選用脂肪酸醇胺鹽作陰離子表面活性劑, 較單乙醇胺和三乙醇胺, 二乙醇胺更具有良好的緩蝕、滲透、堿儲量等作用。對脂肪酸的選擇是陰離子表面活性劑選擇的關(guān)鍵,脂肪酸與醇胺反應(yīng)產(chǎn)物的性能對比。 

除蠟劑的一個重要的組分為油酸和醇胺。根據(jù)相似相溶原理，拋光蠟中有較多的硬脂酸和油酯。油酸的醇胺化合物的油酸基可以吸附、溶解這些基團(tuán)，而醇胺基為親水基團(tuán)，可將蠟垢從基體中剝離出來。單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺分別與油酸按一定比例反應(yīng)后的產(chǎn)物進(jìn)行除蠟研究的結(jié)果：油酸與二乙醇胺的摩爾比為l：2的化合物除蠟性能最好，其除蠟?zāi)芰咏?/font>90％。

2) 表面活性劑的選擇

采用單一種類表面活性劑的清洗劑，其清洗能力和消泡性能往往并不理想， 而采用兩種或兩種以上表面活性劑進(jìn)行復(fù)配，不僅可以提高去除油污的能力，而且復(fù)配后的消泡性能好，易于漂洗。非離子表面活性劑和陰離子表面活性劑的復(fù)配早就廣泛應(yīng)用， 加入離子型表面活性劑能使非離子表面活性劑的濁點有較寬的范圍，能形成混合膠團(tuán)；非離子表面活性劑分子“插入”膠團(tuán)中，使后來的離子表面活性劑離子頭間斥力減弱，再加上兩種表面活性劑疏水鏈之間的相互作用，更易生成膠團(tuán)，使得液體的CMC下降，且表面張力也下降，表面活性增高。 因此，鋼鐵件除蠟水制備的關(guān)鍵在于對各種表面活性劑、滲透劑、緩蝕劑等的合理選擇與復(fù)配，通過降低表面張力，改善潤濕滲透性能和乳化、溶解、增容等性能，從而加強(qiáng)滲透能力和溶解能力，使得被洗基體與液固污垢間的潤濕角大大減小，鋪展系數(shù)增大，從而使產(chǎn)品在加溫和超聲波的作用下，不但使得鋼鐵件光滑表面的蠟垢能夠快速除去， 也使得鋼鐵件表面細(xì)小凹槽中殘存的蠟垢得以快速除去。

拋光蠟中有較多的硬脂酸和油酸，根據(jù)相似相容原理，除蠟水的一個重要的組分為油酸和醇胺。 油酸的醇胺化合物的油酸基可以吸附、溶解在拋光油團(tuán)中，而醇胺基團(tuán)為親水基團(tuán)，在高溫(65～75 ℃)及超聲波的振蕩下， 蠟垢中的油團(tuán)被快速包裹、分散成小油團(tuán)而從基材中剝離出來。相對于其它高級脂肪酸，油酸的水溶性、耐硬水性、高/低溫除蠟?zāi)芰暂^為突出；而較單乙醇胺和三乙醇胺而言，二乙醇胺更具有良好的緩蝕、滲透、絡(luò)合、堿儲量等作用，因此除蠟水選用油酸二乙醇胺作為配方的陰離子表面活性劑。 

不同非離子表面活性劑對除蠟水的除蠟?zāi)芰Φ挠绊?，結(jié)果表明，6502和OP-10都具有良好的除蠟?zāi)芰?。因此，在非離子表面活性劑方面，一般選用椰子油二乙醇酰胺，使脂肪基醇酰胺含量盡可能高，這樣在較低的濃度下，對蠟垢有良好的去除效果； 盡量少游離脂肪酸， 能減少對工件的腐蝕，且溶解性能良好。它具有優(yōu)越的除蠟垢、防蠟垢再沉淀能力，與其它表面活性劑復(fù)配， 有良好的增效性能， 同時兼具防銹性，即使在很低的濃度下亦能抑制鋼鐵生銹。 烷基酚聚氧乙烯醚類表面活性劑，選用HLB=13.7的OP-10，HLB=13附近烷基酚聚氧乙烯醚表面活性劑具有很好的水溶性，OP-10的濁點為75 ℃左右，并且其具有較低的表面張力， 其對各種油脂和蠟類具有很好的潤濕、 乳化、 分散能力，抗硬水性能好，可與各類表面活性劑混用。

除蠟的一個通用原理是以陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑復(fù)配，通過協(xié)同效應(yīng)達(dá)到最好的除油除蠟效果。油酸的醇胺鹽作為陰離子表面活性劑，需要復(fù)配非離子表面活性劑。作為非離子表面活性劑的高級脂肪基醇酰胺如6501、6502，具有除蠟垢、防蠟垢再沉淀能力的同時，兼有防銹性，能夠抑制鋼鐵生銹。同樣用量的6501、6502及其復(fù)配加入到上述比例的油酸與二乙醇胺溶液中進(jìn)行對比，單獨(dú)使用6502的除蠟效果最好。

聚氧乙烯型活性劑, 除了考慮其濁點外, 還應(yīng)盡量使其在較低的濃度下有較低的表面張力, 以及對蠟垢特性相適應(yīng)的 HLB 值。一般來說環(huán)氧乙烷加成數(shù)為 10 的 HLB 值為 12～13 ,濁點在 70 ℃左右時, 其潤濕力、滲透力、對硬表面去污力等綜合效果最好。選用高級醇酰胺, 使脂肪基醇酰胺含量盡可能高, 這樣在較低的濃度下, 對蠟垢有良好的去除效果; 盡量少游離脂肪酸, 能減少對工件的腐蝕, 且溶解性能良好。它具有優(yōu)越的除蠟垢、防蠟垢再沉淀能力, 與其它表面活性劑復(fù)配, 有良好的增效性能, 同時兼具防銹性, 即使在很低的濃度下亦能抑制鋼鐵生銹。

3）有機(jī)溶劑的選擇

有機(jī)溶劑具有對蠟垢油污的溶解性能，同時可以調(diào)節(jié)除蠟劑的黏度，增加除蠟劑在水中的溶解能力。有機(jī)溶劑一般為乙二醇丁醚和二乙烯三胺。

4）滲透劑的選擇

滲透劑為小分子的表面活性劑，容易接近基體，吸附在基體和污垢間，協(xié)同非離子和陰離子表面活性劑，達(dá)到潤濕、滲透、乳化、卷離污垢的效果。

5) 無機(jī)鹽助劑的選擇

聚磷酸鹽對洗滌劑的表面活性劑有協(xié)同作用, 縮合磷酸鹽在水溶液中都傾向于回復(fù)成正磷酸鹽, 焦磷酸鹽在溫度不太高的情況下, 逆反應(yīng)很慢, 因此在配制液體洗滌劑時多用焦磷酸鹽。聚磷酸鹽對蠟垢中的脂肪酸類物質(zhì)起到促進(jìn)作用, 對固體粒子有分散作用, 還具有堿緩沖作用, 使洗滌液保持一定的堿度, 并能促進(jìn)蠟垢粒子的分散,通過皂化作用使蠟垢中的硬脂酸類化合物污垢分解、膠化, 有利于蠟垢的去除。除油液常用的磷酸鹽類化合物有助于除蠟?zāi)芰Φ奶岣?，在配方中加?/font>3％的三聚磷酸鈉，除蠟?zāi)芰ο陆导s15％。

硅酸鈉與一定的表面活性劑一起使用時有良好的助洗作用, 同時一定的硅酸鈉是鋁及鋁合金的緩蝕劑, 與聚磷酸鹽復(fù)合使用的作用是十分顯著的。將脂肪酸皂與一定的無機(jī)鹽做成濃縮液。

三．參考配方