环保型低致敏低毒工业清洗剂 【技术领域】
本发明公开了一种工业清洗剂， 具体是涉及一种环保型低致敏低毒工业清洗剂。背景技术 工业清洗的应用范围很广， 在食品、 纺织、 造纸、 印刷、 石油、 交通运输、 电力、 金属 加工、 机械、 汽车制造、 仪器仪表、 电子工业、 邮电通讯、 家用电器、 医疗仪器、 光学产品、 军事 装备、 航空航天、 原子能等行业都涉及到清洗技术和工艺。
按清洗方法的不同， 工业清洗可以分为物理清洗法和化学清洗法， 其中利用物理 原理， 依靠外来能量的作用， 如机械摩擦、 超声波、 负压、 高压冲击、 紫外线、 蒸汽等去除物体 表面污垢的方法叫物理清洗 ； 依靠化学介质的作用， 利用化学药品或其它溶剂清除物体表 面污垢的方法叫化学清洗。在实际应用过程中， 所用的效果良好的化学品通常是对环境和 人体有害的有机溶剂。
近年来， 我国制造业发展迅速， 已经成为 “世界工厂” ， 对工业清洗的需求也愈来愈 大， 但由于发展速度很快， 人们对有毒有害清洗剂的危害性认识不足， 政府监管缺失， 再加 上部分企业片面追求高额利润， 忽视职业危害防治与员工的防护工作， 所以经常有生产一 线工人因接触有毒有害工业清洗剂 ( 如正己烷 ) 而患病甚至伤亡的报道。
发明内容
针对背景技术中存在的上述情况， 申请人根据有机共沸混合物在沸腾时能保持其 液相和气相的成分相同和恒定， 降低沸点， 提高挥发性和清洗效果的机理， 利用而近年崭露 头角的正溴丙烷 (nPB) 作为主溶剂， 与其他有机物质形成共沸物而开发出一种环保型的且 不含正己烷的低致敏低毒工业清洗剂， 可广泛适用于电子及家电产品等各个行业清洗作 业。
本发明采用的技术方案如下 ：
环保型低致敏低毒工业清洗剂， 其特征在于， 是由正溴丙烷与溶剂 A 组成的二元 共沸混合物体系， 或者由正溴丙烷、 溶剂 B 和溶剂 C 组成的三元共沸混合物体系。
对于二元共沸混合物体系， 所述溶剂 A 为一元醇、 烷烃、 酯和丁酮中的一种。
所述一元醇为甲醇或异丙醇。
所述烷烃为环己烷或异辛烷。
所述酯为乙酸乙酯或乙酸丁酯。
二元共沸混合物体系中正溴丙烷和溶剂 A 的体积比为 80 ～ 95 ∶ 5 ～ 20。
对于三元共沸混合物体系， 所述三元共沸混合物体系中溶剂 B 为正丙醇、 四氢呋 喃或正丁醇中的一种。
所述三元共沸混合物体系中溶剂 C 为无水乙醇。
所述三元共沸混合物体系中正溴丙烷、 溶剂 B 和溶剂 C 的体积比为 78 ～ 83 ∶ 5 ～ 15 ∶ 5 ～ 15。本发明环保型低致敏低毒工业清洗剂， 具有如下优点 ： 1、 清洗剂无需复杂的制备工艺， 仅通过简单的复配混合即可， 大大地提高了生产的效率。 2、 二元共沸混合物清洗剂中 nPB 所占比例均在 80％以上， 三元共沸混合物清洗剂 中 nPB 所占比例均在 75％以上， 共沸点均介于 40 ～ 80℃， 属于低沸点清洗剂， 具有易挥发 的特性。
3、 共沸混合物清洗剂对臭氧层均无破坏作用， 保证了清洗剂的环保性能。
4、 二元共沸混合物清洗剂的污垢去除率均在 93.7％以上， 三元共沸混合物清洗剂 的污垢去除率均在 95.6％以上， 清洗效果明显优于现有技术中的清洗剂。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
一、 二元及三元共沸混合物体系的优选配比
选择二元及三元共沸混合物体系的配比， 并测量其共沸点， 如表 1 所示，
表 1 二元及三元共沸混合物清洗剂的组成及其共沸点
由表 1 可看出 ：
对于二元共沸混合物清洗剂， 优选的七种有机溶剂所组成的二元共沸混合物清洗 剂的共沸点均介于 40 ～ 80℃， 属于低沸点的清洗剂， 具有易挥发性， 组成中 nPB 所占比例均 在 80％以上。 由于这些二元共沸混合物清洗剂是由 nPB 与另一种有机溶剂所组成， 因此， 比 单一使用 nPB 作为清洗剂降低了成本。另外， 二元共沸混合物清洗剂对臭氧层均无破坏作 用， 保证了清洗剂的环保性能。
对于三元共沸混合物清洗剂， 优选的三种有机溶剂所组成的三元共沸混合物清洗 剂的共沸点均介于 40 ～ 80℃， 属于低沸点的清洗剂， 具有易挥发性， 组成中 nPB 所占比例 均在 75％以上。由于这些三元共沸混合物清洗剂是由 nPB 与另外两种有机溶剂所组成， 因 此， 比二元共沸混合物清洗剂进一步降低了成本。 另外， 三元共沸混合物清洗剂对臭氧层均 无破坏作用， 保证了清洗剂的环保性能。
二、 二元及三元共沸混合物体系的性能测试
1) 性能测试指标
1、 外观
用目测法检测环保型清洗剂应均匀一致， 透明， 无沉淀或分层现象， 无杂质。
2、 物理稳定性
用振动或搅拌的方法使清洗剂试样充分混匀， 取 50ml 于试管中， 放入冷冻箱中冷 却到 5±2℃， 并保持 60min， 在此温度下目测清洗剂是否有结晶物析出等现象。然后将试管 放在常温环境下， 保持 60min， 清洗剂应保持透明和无沉淀现象。
3、 相对密度
执行国家标准 《GB/T 540-81 石油产品密度测定法 ( 比重瓶法 )》 测定环保型清洗 剂的密度， 检测结果应符合产品的相应指标。
4、 黏度
参考国家标准 《GB/T 265-88 石油产品运动黏度测定法和动力黏度计算法》 测定环 保型清洗剂黏度， 检测结果应符合产品的相应指标。
5、 残留量
将 5g 清洗剂置于平底玻璃器皿中， 敞口放置， 使清洗剂在常温下自然挥发， 24h 后 -2 称量其质量， 测定其残留量， 单位为 g*cm 。
6、 挥发速度
环保型清洗剂挥发速度是按下面检测方法进行 ： 在室温 (20 ～ 25℃ ) 条件下， 将 清洗剂 40ml 倒入 40mmx60mm 的称量瓶中， 称量瓶盖紧放在感量 0.1mg 的天平上稳定 30 秒 后称量， 并记录称量 W0。 将称量瓶盖打开并同时记录时间， 记时 60 秒时称量瓶盖紧， 稳定 30 秒后称量， 并记录称量 W1. 重复以上实验 4 次， 并依次记录称量 W2， W3， W4， W5。对数组 (W0-W1， 60)、 (W0-W2， 120)、 (W0-W3， 180)、 (W0-W4， 240)、 (W0-W5， 300) 画图做直线， X 轴为时间 (s)、 Y轴 为称量质量 (mg)。按下式计算挥发速度 ：
r ＝ A/S
式中 ： r- 挥发速度， g*s-1*cm-2， A- 直线斜率， S- 称量瓶口面积。
7、 腐蚀性测定
环保型清洗剂腐蚀性实验包括铜镜腐蚀和铜片腐蚀。实验方法参考国家标准 GB/ T 11138-94《工业芳烃铜片试验法》 ， 铜镜应无腐蚀变色现象发生。
8、 pH 值
环保型清洗剂 pH 值的测定参考国家标准 GB 8978-1996 《污水综合排放标准规定》 的测定方法， 检测结果应符合产品的相应指标。
9、 闪点
环保型清洗剂清洗剂闪点的测定执行国家标准 GB 267-88《石油产品闪点和燃点 测定方法》 。测定结果应符合产品的相应指标。闪点高低决定清洗剂的燃烧性能， 是环保型 清洗剂的一个重要的安全指标， 也是重要的性能指标。
10、 绝缘电阻
用 DC500V 摇表进行测试， 其电极为标准梳形电极， 要求测试的清洗剂的绝缘电阻 大于 1x1013Ω。
2) 二元共沸混合物清洗剂性能比较1、 物理稳定性 ： 7 组二元共沸混合物清洗剂的稳定性均良好， 无沉淀或分层现象，无异物。 2、 相对密度 ： 7 组二元共沸混合物清洗剂的密度均大于 1， 符合清洗剂的测试标 准， 使得清洗剂能从细小的缝隙中把原存的水分排出。
3、 黏度 ： 7 组二元共沸混合物清洗剂的黏度都很小， 流动性好， 渗透力强。
4、 挥发速度 ： 7 组二元共沸混合物清洗剂的挥发速度呈直线变化， 挥发性良好， 表 明用这些溶剂清洗时易于除去残留的溶剂， 避免了造成二次污染。
5、 残留量 ： 5g 清洗剂放置 24 小时后 7 组的残留量都很少， 避免了清洗后造成二次 污染。
6、 腐蚀性测定 ： 7 组二元共沸混合物清洗剂对铜、 锌、 不锈钢无腐蚀变色现象。
7、 pH 值 ： 7 组二元共沸混合物清洗剂的 pH 值均介于 5 ～ 6 之间， 接近中性， 符合标 准。
8、 闪点 ： 7 组二元共沸混合物清洗剂均无闪点， 不燃烧， 安全性能良好。
9、 绝缘电阻和击穿电压 ： nPB 与异丙醇、 环己烷及乙酸乙酯所组成的二元共沸混 合物清洗剂的绝缘电阻符合标准， 其他 4 组则不符合标准。
从上述二元共沸混合物清洗剂性能比较可以看出， 在带电清洗维护中， 使用 nPB 分别与异丙醇、 环己烷、 乙酸乙酯所组成的二元共沸混合物清洗剂效果较好 ； 在正常清洗维 护中， 7 组二元共沸混合物清洗剂均表现出良好的清洗性能。
3) 三元共沸混合物清洗剂性能比较
1、 物理稳定性 ； 3 组三元共沸混合物清洗剂的稳定性良好， 无沉淀或分层现象， 无 异物。
2、 相对密度 ： 3 组三元共沸混合物清洗剂的密度均大于 1， 符合清洗剂的测试标 准， 使得清洗剂能从细小的缝隙中把原存的水分排出。
3、 黏度 ： 3 组三元共沸混合物清洗剂的黏度都很小， 流动性好， 渗透力强。
4、 挥发速度 ； 3 组三元共沸混合物清洗剂挥发速度呈直线变化， 挥发性良好， 表明 用这些溶剂清洗时易于除去残留的溶剂， 避免了造成二次污染。
5、 残留量 ： 5g 清洗剂放置 24 小时后 3 组三元共沸混合物清洗剂的残留量都很少， 避免了清洗后造成二次污染。
6、 腐蚀性测定 ： nPB/ 四氢呋喃 / 无水乙醇共沸混合物清洗剂对铜、 锌、 不锈钢有轻 微腐蚀变色现象， 另外 2 组三元共沸混合物对铜、 锌、 不锈钢无腐蚀变色现象。
7、 pH 值 ： 3 组三元共沸混合物清洗剂的 pH 值均介于 5 ～ 6， 接近中性， 符合标准。
8、 闪点 ： 3 组三元共沸混合物清洗剂均无闪点， 不燃烧， 安全性能良好。
9、 绝缘电阻 ： nPB/ 正丙醇 / 无水乙醇清洗剂的绝缘电阻符合测试标准， 另外 2 组 不符合测试标准。
从上述三元共沸混合物清洗剂性能比较可以看出， 在带电清洗维护中， 使用 nPB/ 正丙醇 / 无水乙醇三元共沸清洗剂效果较好 ； 在正常清洗维护中， 3 组三元共沸混合物清洗 剂均表现出良好的清洗性能。
三、 塑料在二元或三元共沸混合物清洗剂中的溶解性能测试
塑料是在加工过程中能发生塑性形变的高分子材料， 它们既是在加工中塑制成
形， 而加工后的产品形状又可保持不变。 目前应用的塑料， 根据它们受热后的性能变化分为 热塑性塑料和热固性塑料。
塑料的表面大都缺乏亲水性， 特别是聚乙烯、 聚丙烯、 聚苯乙烯等塑料， 由于它们 表面缺少极性基团， 因此亲水性污垢难以附着在其表面。 相反， 油性污垢却易于附着在其表 面。
由于塑料一般绝缘性好， 导电性能差， 表面易带电荷， 而污垢粒子如果带有与之相 反的电荷， 彼此则可借静电引力而吸附。
塑料清洗时一般不用强酸性和强碱性的洗涤剂。 一般塑料的耐弱酸和弱碱的性能 好， 但通常酯键结合的塑料如醋酸纤维素酯， 在弱酸和弱碱中也会受到损伤， 在使用时应引 起注意。由于塑料的化学成分差别很大， 它们的耐溶剂性能也不同， 有的在某些溶剂中溶 解， 有的不能溶解而只能溶胀和变形。因此。在清洗过程中应针对不同塑料各自的溶解性 能选择恰当的清洗溶剂， 以免造成不必要的损失。
通过以上对二元及三元共沸混合物清洗剂进行性能测试后 . 得出如下结论 ：
1、 在带电清洗维护中， 使用 nPB 分别与异丙醇、 环己烷、 乙酸乙酯所组成的二元共 沸混合物清洗剂和 nPB/ 正丙醇 / 无水乙醇三元共沸混合物清洗剂作为环保型清洗剂。 2、 塑料对共沸混合物清洗剂的耐溶剂性能不同， 在清洗过程中应针对不同塑料各 自的溶解性能选择恰当的清洗溶剂， 以免造成不必要的损失。
四、 环保型清洗剂的的清洗效果
清洗效果是评价清洗剂优劣的一个重要指标。对于清洗剂的清洗效果评价， 根据 清洗对象不同， 选用的评价方法也不同， 有的用目测法即可， 而有的则必须采用专门仪器来 进行分析。常用的评价方法有重量法、 吸光度法和接触角法。但目前没有一种评价方法是 万能的， 只能根据具体需要选定最合适的评价方法。 在本项目中， 我们采用重量法来进行环 保型清洗剂的清洗效果进行评价。
1) 实验原理及实验步骤
用重量法评价清洗剂的清洗效果简单易行， 可对形状复杂的小型物体总体的清洗 效果进行评价， 重量法评价清洗效果属于一种定量的方法。
具体的步骤如下 ：
1、 称量待清洗样品的质量， 用电子天平称量待清洗样品的质量三次， 即清洗前样 品的质量 mx， 涂抹人工污垢后样品的质量 my， 和清洗后样品的质量 mz。
2、 计算清洗后污垢去除率
D ＝ (mz-mx)/(my-mx)×100％
使用这种方法应注意的问题是 ： 为防止温度、 湿度的变化及被测样品与电子天平 间的温度差造成实验误差， 在测量过程中要对温度、 湿度进行调整。
注： 不能用电子天平称量的物体不能使用此法来进行清洗效果的评价。
2) 清洗效果测试效果
实验中， 为了能够用重量法来评价环保型清洗剂的清洗效果， 我们通过在工件表 面涂抹人工污垢， 然后进行清洗。
在相同清洗条件下， 通过对 nPB、 二元共沸混合物清洗剂及三元共沸混合物清洗剂 的清洗效果测试， 得出如下结论 ：
1、 采用常规清洗剂 ( 市售 ) 清洗时， 污垢去除率为 91.5％
2、 nPB 单独用于清洗时， 污垢去除率为 93.0％。
3、 二元共沸混合物清洗剂的污垢去除率均在 93.7％以上， 三元共沸混合物清洗剂 的污垢去除率均在 95.6％以上。
4、 四种清洗效果依次为 ： 三元共沸混合物清洗剂＞二元共沸混合物清洗剂＞ nPB ＞常规清洗剂。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明， 所属本技术领域的技术人员对 所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代， 只要不偏离发明的 结构或者超越本权利要求书所定义的范围， 均应属于本发明的保护范围。8