[发明专利]一种无磷水基脱脂剂及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种无磷水基脱脂剂及其制备方法与应用，具体涉及一种钢铁表面涂装前处理用无磷水基脱脂剂及其制备方法与应用。

背景技术

由于钢铁工件在制造时所采用的防腐蚀措施、加工过程中的污染，钢铁工件表面必定有油污附着。陈克忠先生在《金属表面防腐蚀工艺》中提出钢铁工件表面挂油量应小于0.2 g/m²，否则将影响磷化膜的生成，从而影响涂装的质量，因此，在钢铁表面涂装前的处理中必须采用脱脂剂去除钢铁表面的油污。

脱脂剂，按操作方法可分为浸渍脱脂剂、喷淋脱脂剂、擦试脱脂剂等；按操作温度可分为高温脱脂剂（80～90 ℃）、中温脱脂剂（50～70 ℃）、低温脱脂剂（30～50 ℃）、常温脱脂剂（10～40 ℃）；按组成可分为有机溶剂脱脂剂、乳液脱脂剂、化学脱脂剂等类型。化学脱脂剂又可分为水基脱脂剂、酸性脱脂剂、碱液脱脂剂等。水基脱脂剂一般由表面活性剂、碱、助洗剂等组成，利用表面活性剂等对油脂的乳化、分散、增溶等作用，除去工件表面的皂化性和非皂化性油脂；利用碱性物质与皂化性油脂的皂化反应，使不溶于水的皂化性油脂变成能溶于水的阴离子表面活性剂肥皂及甘油，皂化反应在pH值＞8.5时进行，温度越高，反应越快；其中，碱性物质包括氢氧化钠、偏硅酸钠、碳酸钠等。

常温水基脱脂剂脱脂过程包括卷离过程和乳化分散过程，卷离过程，依赖于脱脂剂组成中的表面活性剂等的物理化学活性来减弱或破坏表面油脂的黏附能力或附着作用，脱脂剂分子进入金属与油污的界面，并在此处产生定向的吸附，使油垢松动，从金属表面脱离；乳化分散过程，由于表面活性剂的乳化、增溶、分散等作用，脱离表面的污物溶解、分散于脱脂的胶束中，不致产生再次聚集而沉积在金属的表面而造成二次污染。

进入本世纪以来，脱脂技术发展很快，有了不少常温水基脱脂剂，但是，（1）钢铁表面在冬天室温较低时，难以常温脱脂干净，（2）常温水基脱脂剂一般使用含磷助剂（以三聚磷酸钠为主）。

如CN 102021591 B公开了一种用于钢铁表面的酸性脱脂剂及配制方法，所述酸性脱脂剂含磷酸（85% H₃PO₄）80～120 mL/L，即115～172 g/L（100% H₃PO₄），硝酸150～200mL（质量浓度50～70%），即98～198 g/L；常温或30～45 ℃使用，用量为30～50 mL/L，即脱脂剂工作液中含3.5～8.6 g/L H₃PO₄，2.9～9.9 g/L HNO₃。其不足之处在于：1）含有会造成水体富营养化的二种最重要的元素磷、氮，且浓度较高；2）常温或30～45℃使用，在冬天温度低时，不一定能脱脂干净；3）脱脂过程中，工件表面上的油污进入脱脂剂，随着脱脂剂中的油浓度越来越高，脱脂效率会越来越低，当油浓度达到一定数值时，会失去脱脂能力，导致脱脂剂报废，使用寿命短，材料利用率不高。

CN 102433567 A公开了一种槽浸型钢铁常温脱脂剂及其生产方法，所述常温脱脂剂含有61～82%的钾盐、1～9%的三聚磷酸钠；按浓度5%配制工作液，在常温时浸泡10～15 min脱脂；CN 103668276 A公开了一种高效脱脂剂的制备方法，所述高效脱脂剂含有300～400 g/L磷酸盐、100～120 g/L焦磷酸盐；使用时浓度为50 g/L，时间为10～25 min，能在常温条件下除去钢铁表面的防锈油。同样具有如上所述含有造成富营养化的来源元素磷、钾及脱脂剂随油浓度增高而失效的缺点。

磷酸盐是最优秀的助洗剂，但是，磷也是引起水体富营养化最主要元素之一。水体富营养化，是生物所需的氮、磷及钾等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体中的溶解氧量下降，水质恶化，引起鱼类及其他生物大量死亡，甚至面积上千平方公里出现赤潮。所以，磷会破坏生态平衡。GB 8978-1996《污水综合排放标准》规定，磷酸盐（以P计）一级标准允许最高排放浓度为0.5 mg/L，二级标准允许最高排放浓度为1.0 mg/L。因此，使用无磷常温水基脱脂剂脱脂已成为目前的发展趋势。