表面活性劑在金屬加工行業中的應用

金屬材料在加工處理時表面往往會攜帶一些污垢，如酸、堿、鹽、灰塵、磨料、拋光膏、切削液、汗漬以及各種油脂等，如不對其進行清洗，將會嚴重影響加工工序的順利進行，引起并加速金屬的表面腐蝕，更為嚴重的是影響產品的加工質量和使用壽命；另外，在進行電鍍、噴涂等精加工之前及機械設備的維護和保養過程也離不開清洗工序。目前常用的金屬清洗劑主要分為以下幾類：溶劑型清洗劑、半溶劑型清洗劑和水基型清洗劑。溶劑型清洗劑的主要成分是有機溶劑，這類清洗劑的清洗能力都很強，很容易將金屬表面的污垢除去，但由于溶劑本身具有低閃點、高揮發性等特點，這類產品大多數易燃、易揮發，對環境和人體健康造成危害，同時造成資源的浪費和洗滌成本的增高。與溶劑型清洗劑相比，半溶劑型清洗劑以有機溶劑和表面活性劑復配而成，由于產品中同樣含有有機溶劑，因此也存在環境污染、資源浪費等問題。

金屬加工清洗劑的種類

1.水基清洗劑

清洗性能好，去污力強，不僅能消除金屬表面的油污，同時也能清洗手汗、無機鹽等污垢，此外它有不易燃，無毒，使用安全，以及良好的緩蝕防腐能力，還可以節約能源，減少環境污染，適用于機械化自動清洗。

2.溶劑基清洗劑

 可分為石油溶劑清洗劑和氯化烴溶劑清洗劑。

     石油溶劑的主要成分是汽油、煤油或柴油等，氯化烴溶劑清洗劑的主要成分是三氯乙烯、三氯三氟乙烷或四氯化碳等，它們有很強的去污能力，很容易洗凈金屬表面的污垢。但是這類溶劑的毒性大，對人體有害，通常用于密閉清洗。

3.堿性或酸性清洗劑

     主要成分是氫氧化鈉、碳酸鈉、硅酸鈉或磷酸鈉等，通常應用于清洗黑色金屬表面輕度油污和無機鹽等污垢。

以表面活性劑為主要去污成分的水基清洗劑由于克服了上述不足，目前已成為金屬清洗工業發展的主要方向。主要優點如下：

• 以表面活性劑作為去污有效成分，輔以各種助劑，大大提高產品的去污性能。
• 大大減少有機溶劑的用量，具有好的安全性能，不會對環境造成污染。囹具有好的經濟效益，有利于降低洗滌成本。
• 洗滌過程溫和，不會對金屬物件造成損傷。

鑒于水基金屬清洗劑的優點，以水基清洗劑來替代或部分替代溶劑型清洗劑和半溶劑型清洗劑，已成為目前水基金屬清洗劑發展的必然趨勢。

1.水基金屬清洗劑的去污機理

水基金屬清洗劑的去污作用主要是借助于表面活性劑良好的潤濕、滲透、乳化、分散、增溶等性能來實現，其去污機理如下：

1）潤濕機理

在洗滌溶液中表面活性劑的疏水基團與金屬表面上的油脂分子結合，降低油污與金屬表面間的表面張力，油污與金屬間的附著力降低，在水流的沖擊作用下除去油污。

2）滲透機理

在洗滌過程中，表面活性劑通過滲透作用進人污垢后不斷擴散，使污垢進一步溶脹、軟化、疏松，在機械力及水流的沖擊作用下脫落。除此之外，表面活性劑也可以滲透進人污垢與設備表面結合部，從而剝離設備表面的污垢。

3）增溶機理

當表面活性劑在清洗液中的濃度大于臨界膠束濃度（cmc）時，油垢及有機物會不同程度地被增溶。通常清洗液中離子型表面活性劑濃度低于cmc，其增溶量很少。當清洗液中含有非離子表面活性劑時，由于其cmc很小，會有大量污垢被增溶而迅速除去。

4）乳化機理

洗滌過程中，在機械力作用下，金屬表面污垢會被洗滌液中的表面活性劑乳化，污垢在機械力或一些水溶性高分子材料的作用下分散并懸浮在水溶液中。這主要是由于表面活性劑特有的兩親基團，在疏水驅動力的作用下吸附或富集在油水相的界面上。

5）協同清洗作用

在水基清洗劑中，通常會加人各種無機助劑（電解質類）和有機助劑（極性有機物類、高分子的抗再沉積劑等），它們在體系中主要起絡合或螯合、軟化硬水、抗再沉積等作用。除此之外，漂洗過程對金屬清洗效果也非常重要，主要是去除金屬表面上殘留的一些洗滌液和未洗凈的污垢。

根據表面活性劑的作用原理，表面活性劑是一種具有雙親結構的特殊分子，具有界面吸附、定向排列、生成膠束等特性，從而可顯著改變界面的性質，使得表面活性劑具有洗滌、潤濕、滲透、分散、乳化、增溶、起泡、穩泡、柔軟、抗靜電、抗腐蝕、殺菌等功能特性，具有協同增效作用的表面活性劑復配體系的性能較任何單一表面活性劑好，如：非/非離子表面活性劑復配型水基金屬清洗劑非離子單體間復配也可產生協同作用，如增加吸附量、降低cmc、降低臨界表面張力、適當改變復合物濁點、增強清洗能力等。

近年來隨著金屬加工業的迅猛發展，對工件的清潔度、對環境保護、對操作工人的操作空間以及對節能減排要求的提高，都要求水基金屬清洗劑朝著綠色、環保、高效、節能的方向發展。對于從事水基金屬清洗劑的研究人員來說，通過運用綠色原料、科學的配方及配制工藝，研究開發符合要求的產品是其責任和使命。

武漢億歐迪新材料技術有限公司致力于功能性表面活性劑的定向研發，在金屬加工清洗領域提供各類低泡表面活性劑等功能性產品及解決方案，LF系列，如LF-101/102/2424/2445/2454等均為低泡類表面活性劑，使用于常溫的低泡噴淋清洗，具有良好的潤濕乳化性，可作為清洗劑主要原料，可極大提高清洗劑的清洗能力。