一、背景

金屬脫脂劑廣泛使用于各種金屬表面處理，禾川化工專業從事金屬脫脂劑配方還原、配方分析，配方檢測，成分分析、配方研制，為脫脂劑相關企業提供整套技術解決方案一站式服務；金屬脫脂除油是機械涂裝行業前處理工藝中最關鍵的工序之一。金屬表面脫脂的程度將直接影響磷化序和涂裝質量。它利用高效液體脫脂劑對油脂和污物的皂化、潤濕、乳化、滲透、卷離、分散和增溶等作用把工件表面的各種油脂、灰塵泥沙、金屬粉末手汗及其工件在加工過程中所粘附的油性臟物高效的去除脫離徹底。

金屬材料的脫脂可分為堿性水溶液脫脂、有機溶劑脫脂及酸性脫脂。酸性脫脂劑因除油水平有限，對金屬有一定腐蝕問題，應用領域較窄。溶劑型脫脂劑應用非常廣泛，但是溶劑型脫脂劑要么是ODS溶劑對臭氧層有破壞作用，要么有毒有害對人體有損傷，要么易燃易爆對生產環境有威脅，只有堿性水基脫脂劑無毒無味、不燃不爆，對清洗部件無損傷，清洗廢液可以生化處理，應用非常廣泛，是國際金屬脫脂技術的發展總趨勢，但是大部分堿性脫脂劑高磷、高氮、不易生物降解，易對水系造成污染，是傳統的重污染行業之一。

隨著環保要求的提高，目前比較流行研究應用生物可降解表面活性劑，對于活性劑，清洗劑要求無磷、無硅和低COD/BOD排放。雖然此方面的研究工作已開展30多年，但是目前還沒有一種無磷助劑能夠同時保證去污能力、對人體和環境無危害和潛在危害、成本較低這3項要求?，F在已研究出無磷脫脂劑，但成本高，應用還有一定的阻力。

二、金屬脫脂劑

脫脂劑按照性狀可分為溶劑型和水基兩種，其中水基脫脂劑可分為酸性，中性，堿性脫脂劑。脫脂在涂裝前處理乃至整個涂裝工藝中占有極其重要的地位。

2.1水基金屬脫脂劑配方組成

2.1.1堿性脫脂劑

以堿性清洗荊為主的水溶液，對動植物油脂通過皂化作用使之成為可溶于水的皂類。此皂為表面活性劑，對非極性的礦物油有乳化作用，使之“增溶”于水相中堿性清洗劑的水溶液也可溶解汗跡等無機污物，故也能將其洗去。加入合成洗滌劑的清洗液。對油脂的清洗作用更有效。堿性化學水溶液能清洗各種污物，在下一工序要求親水表面時特別適用。它有較溶劑經濟、清洗液能用水洗凈。有不燃性，無毒性。一般的堿性水溶液不如有機溶劑清洗快，而且需要加溫，還要有機械攪拌，并需注意pH值高時對銅、鋁、鋅等金屬的腐蝕作用。

目前隨著技術的發展。出現了表面活性劑，它可以和堿性水溶液一起使用。它既保存了堿性脫脂劑方便廉價的優點，又能大大的提高脫脂效率，降低脫脂溫度，與單純用表面活性劑相比，即降低了脫脂費用，又有很高的脫脂效果。因此，目前被廣泛的應用在前處理工藝上。堿性脫脂劑也存在相關缺點：1）需要漂洗；2）鍍槽壽命短；3）高能耗；4）需要中和酸；5）需要脫余油處理；6）需要后續處理。

1）氫氧化鈉(NaOH)?：氫氧化鈉是強堿，具有強的皂化反應。油脂(如硬脂酸酯)不溶于水，但經過皂化，它們以肥皂和甘油的形式溶入水中。這就是動、植物性油污脫脂的原理。

C3H5(C17H35COO)3+3NaOH=3C17H35COONa+C3H5(OH)3

2）碳酸鈉(Na+C0+·nH2O):?可選用無水的或10水的鹽。兩者對皂化的影響都弱，但能起到緩慢潤濕和分散油脂的作用。碳酸鈉與酸氫鈉(Na2CO3·NaHC03·2H2O)復鹽具有與碳酸鈉相同的效果，而且它不損害基體金屬，對于非鐵金屬的清洗是安全的。

3）硅酸鈉是Na20和SiO2的化學組合:

原硅酸鈉 (2Na20·SiO2·nH20) SiO2／Na20=0．5

倍半硅酸鈉 (1．5Na20·SiO2·nH20) Si02／Na20=0．667

硅酸鈉 (Na20·SiO2·nH20) SiO2／Na20=1．0

一級硅酸鈉 (Na20·2SiO2·nH20) SiO2／Na2O=2

二級硅酸鈉 (Na20·3SiO2·nH20) SiO2／Na20=3

使用硅酸鹽用于脫脂時要清洗干凈，不能在金屬表面留有硅酸鹽，否則下步酸洗時會使硅膠凝膠吸附在工件表面上，難以除去，導致鍍層發霧并影響基體與鍍層的結合力。

4）磷酸鈉

十二水磷酸鈉、偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉等常用在清洗中。磷酸鈉在滲透、潤濕等作用方面次子硅酸鈉，但與金屬的反應不強烈，它對鋁、鋅等的腐蝕不太嚴重，同時它也能對基體金屬起到緩蝕作用，并有使硬水軟化的作用。

5）硬水軟化劑

軟化硬水添加劑，也就是我們常說的清洗助劑。眾所周知，動植物油脂在堿液中水解后可以形成水溶性的長鏈脂肪酸鈉(鈉肥皂)。鈉皂雖然可溶于水，但在含Ca2+、Mg2+的硬水中則會形成不溶于水的長鏈脂肪酸鈣或鎂鹽(稱鈣皂或鎂皂)。此外，Ca2+、Mg2+還會與堿性脫脂液中的C032-、0H-、PO43-、Si032-等形成不溶性的化合物。

這些不溶性的物質很容易附著在鍍件的表面，使鍍層出現毛刺、針孔、粗糙和結合力不良。在堿性脫脂劑中必須加入能使水軟化的添加劑，也稱為軟化劑。都是一些可與Ca2+、Mg2+形成可溶性螯合物的螯合劑，可以抑制Ca2+、Mg2+和其他金屬離子形成沉淀物，能消除水不溶物結塊，使其變為懸浮體而分散到溶液中。軟化水用的螯合劑主要有以下四類。

A．聚合磷酸鹽:聚合磷酸鹽按其結構可分為兩大類。一類是線形的，其通式為Nan+2PnO3n+1。常用的有焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉(STP)和六聚磷酸鈉。另一類聚合磷酸鹽具有環狀結構，其通式為NanPnO3n，常見的有三縮磷酸鈉、四縮磷酸鈉和六縮磷酸鈉。

環狀聚合磷酸鹽的螯合能力很弱，而線形多聚磷酸鹽是一種優良的螯合劑，具有較好的乳化分散作用，能有效抑制溶液中金屬離子在制品表面形成不溶性固體。三聚磷酸鈉是用得最多的，它具有軟化水、螯合輕質金屬離子和助洗等作用，能提高污垢的懸浮能力，防止二次污染和使用經濟等優點。

B．有機多膦酸鹽:膦酸是指碳原子上直接連接磷酸根(-P03H2)的化合物。最常見的多膦酸是在一個碳原子上連接兩個或兩個以上的磷酸基，或在氮原子上連接兩個或兩個以上甲亞基膦酸基(-CH2P03H2)的有機物。

有機多膦酸對Ca2+、Mg2+的絡合能力比三聚磷酸鹽強，所形成的絡合物的穩定常數也大。有機多膦酸分子中含有憎水基與親水基，其本身有相當的表面活性，也可以吸附在金屬表面而形成防腐蝕的膜，同時又可分散污垢和聚合絡合物。實驗證明當它與表面活性劑聯用時對提高洗滌劑的洗滌能力有協同作用，這就是它常作為液體洗滌劑、化妝用皂和硬水清洗助劑的原因。在許多的國外清洗劑的配方中，也用有機多膦酸作助劑。

C．有機羧酸鹽:作為洗滌助劑，一般應具備下列條件：對金屬離子的螯合作用、分散作用、對堿的緩沖作用。其中對金屬離子的螯合作用最為重要。目前使用最多的洗滌助劑是三聚磷酸鈉(STP)。但過量的磷會引起湖泊的富營養化問題，使水中的溶解氧劇降，從而危及魚類的生存，現在限制或減少使用。作為無磷清洗助劑，主要采用有機羧酸類。

D．高分子化合物:高分子化合物指PAA系列高分子助洗劑，是一種聚羧酸鹽，是以丙烯酸、馬來酸為主體的多元體共聚物的堿性金屬鹽，是一種水溶性聚電解質高分子化合物。它具有以下特點。

1)對鈣、鎂等多價金屬離子具有較強的螯合能力，其螯合能力相當于STPP(三聚磷酸鈉)的5～7倍。

2)對污垢團粒，鈣皂具有良好的分散能力，在油酸鈉濃度為0．033％、水硬度為333×10-6的實驗條件下，PAA的鈣皂分散能力為LAS的2倍、STPP的7倍。

3)良好的吸附性能，50℃、pH=7時PAA對高嶺土的吸附為STPP的6倍。且具有良好的抗油污再沉積能力。

4)適合于低溫洗滌，是低溫脫脂劑的組成組分之一。

5)可與多種類型的非離子型、陰離子型表面活性劑配伍使用，除油污效果更加突出。

各種金屬發生腐蝕的臨界PH值為：

2.1.2酸性脫脂劑

? 酸性脫脂劑主要由無機酸、氧化劑、高價金屬離子及表面活性劑等成分組成。其中，無機酸可以是H2SO4、H3PO4、HF、亞磷酸、硼酸等。H2SO4對鋁合金有弱浸蝕能力，能潤濕整個金屬表面，使自然氧化膜溶解，油污松動。高價金屬離子一般選用Fe3+,一般以硫酸鐵、硝酸鐵等鐵鹽形式加入，以加速鋁的腐蝕，鐵離子可以在鋁表面發生置換反應，形成微電池使鋁表面產生微量氫氣，將油污帶出鋁表面；同時，鐵離子還可以抑制脫脂液對不銹鋼設備的腐蝕。氧化劑主要是H2O2或NO2-(如NaNO2)等，作為Fe3+的穩定劑，將還原產生的二價鐵離子氧化成為三階鐵離子，并起到Fe3+類似的功能。由于亞硝酸鹽在酸性溶液中容易釋放出NOx有毒氣體，所以最好使用H2O2作為氧化劑。

三、參考脫脂劑配方應用實例：

參考一、一種用于眼鏡框電鍍前處理水基金屬脫脂劑的研制

硅酸鈉16.0%，乙二醇單甲醚4.0%，6501 18.0%，OP-10 6.0%，十二烷基本磺酸鈉12.0%，苯甲酸鈉 5.0%，消泡劑0.5%水 39.0%。生產工藝過程：將復合表面活性劑OP-10，6501，十二烷基苯磺酸鈉按配方進行混合，在常溫下充分攪拌并同時加熱到65度，冷卻后得到溶液I, 待用；將硅酸鈉和苯甲酸鈉按配方加入水中，在常溫下充分攪拌后得澄清溶液II待用；將溶液II加入溶液I中"充分攪拌并同時加熱至80度， 冷卻至室溫，添加乙二醇單甲醚攪拌均勻。

參考二、高效水基清洗劑的研制，由表面活性劑、異丙醇、軟水劑、緩蝕劑等配制而成。當表面活性劑復配比例為m(Fansmax AEO7-13)：m(C16-ADPEDS)：m(CAB-30)=2：2：1，用量為5% ，異丙醇用量為9%，軟水劑復配比例為m(TA-P)：m(TEA)=1：9，用量為4%，緩蝕劑F-8用量為0.04%時，清洗劑在20~30℃常溫條件下，清洗試樣脫脂5~6min，即可完全脫脂。

參考三、介紹了一種能在常溫(10—60℃)下迅速除去金屬表面油污的高效脫脂劑。該脫脂劑采用獨特的表面活性劑復配技術，除油脫脂徹底，脫脂速度快，脫脂能力強。表面活性劑(復配)5-15% ，EDTA0-5%,五水四硼酸鈉(Na2 B4 07.5H20)0～5%,TKPP 3～10%,九水偏硅酸鈉0~6,緩蝕劑適量,消泡劑適量,水余量

參考四、鋼鐵常溫（噴淋）脫脂粉

純堿16%，偏硅酸鈉35%，磷酸三鈉15%，元明粉13%，三聚磷酸鈉8%，EDTA-4Na1%，葡萄糖酸鈉1%，片堿5%

參考五、常溫高效無磷脫脂劑

以陰／非離子表面活性劑復配為主的無磷脫脂劑的清洗性能：木質素磺酸鈉2g/L，XL70 1 g/L，九水偏硅酸鈉4 g/L，碳酸鈉2 g/L，檸檬酸鈉l g/L，氫氧化鈉15g/L，LW20 lg/L，純水余量。該配方不含磷，脫脂溫度低，在常溫下脫脂率高達99％。

專利參考實例：

1、不銹鋼清洗用脫脂劑

本發明屬于金屬表面處理，特別是不銹鋼表面的清洗脫脂處理。不銹鋼清洗用脫脂劑，含有磷酸4-12份，烷基苯磺酸鈉0.2-1.5份，十二烷基苯磺酸鈉0.2-1.5份，OP-10乳化劑0.1-1份，其余為水。本發明特別適用于不銹鋼的材料、管線、容器等重要的化工設備的清洗脫脂，清洗脫脂后表面有光澤不發烏，對不銹鋼的表面無侵蝕作用。本發明受酸堿、軟硬水、海水的影響較小，去脂能力強，清洗效果好。無毒、不易燃，因而有著廣闊的應用前景。

2、一種清除航空管表面油污用脫脂劑

本發明公開一種清除航空管表面油污用脫脂劑，它由氫氧化鈉、碳酸鈉、十二水磷酸鈉、硅酸鈉、洗滌劑、緩蝕劑和溶劑水均勻混合而成，上述成分在整個溶液中的濃度為，氫氧化鈉50-100g/L；碳酸鈉20-50g/L；十二水磷酸鈉10-40g/L；硅酸鈉10-30g/L；洗滌劑1-5g/L；緩蝕劑1-5g/L。所述洗滌劑為十二烷基苯磺酸鈉，緩蝕劑為硫脲。本脫脂劑原料易得，成本低，保存時間長，性能穩定，對環境不產生污染，去除航空管油污能力更徹底，能有效防止航空管產生晶間腐蝕，提高航空管的質量及成材率，從而提高經濟效益。

3、一種高效脫脂劑

本發明屬化工技術領域，涉及一種脫脂劑生產配方及其制作方法，該配方主要由純堿、三聚磷酸鈉、焦磷酸鈉、五水偏硅酸鈉、硼砂、有機硅消泡劑、葡萄糖酸鈉、乳化劑TX-10、乳化劑OS和乳化劑OP-10所組成。本發明的制作方法是，依次將純堿、三聚磷酸鈉、焦磷酸鈉、五水偏硅酸鈉、硼砂、有機硅消泡劑、葡萄糖酸鈉、乳化劑TX-10、乳化劑OS和乳化劑OP-10加入雙螺旋錐形混合機中，開啟混合機，混合30min后關閉混合機，檢查混合機的混合效果和混合物的總堿度以及游離堿度，如果檢驗合格的話，即可出料包裝。該產品具有脫脂效率高、緩蝕性能好和生產成本低的特點。

四、市面常見清洗劑：

環保碳氫清洗劑，水基清洗劑（水基除油劑，水基脫脂劑，水基金屬清洗劑），酸洗劑 ，除油劑，拋光劑、除銹劑（環保水性防銹劑）水膜置換防銹油，脫水防銹油，酸洗膏（劑），除油粉，除蠟水，脫漆劑，洗板水，洗網水，光學玻璃清洗劑，溶劑光學清洗劑，水基光學清洗劑，玻璃油墨清洗劑，電子PCB清洗劑，無鉛溶劑洗板水，碳氫溶劑洗板水，金屬清洗劑（中性金屬清洗劑，水基金屬清洗劑，弱堿性金屬清洗劑，鋁合金清洗劑，不銹鋼清洗劑，鋁清洗劑（鋁材清洗劑）鋁合金清洗劑，水基脫脂清洗劑，金屬脫脂劑（銅脫脂劑，鋁合金脫脂劑，酸性脫脂劑，常溫金屬脫脂劑，金屬除油脫脂粉（鋼鐵電解除油粉，金屬除油劑（鋁除油劑，酸性除油劑，鋁光亮除油劑，鋁合金除油劑，除油劑（中性除油劑，有機除油劑，超聲波除油劑）金屬油污清洗劑（金屬除油清洗劑）不銹鋼清洗劑，鋁清洗劑（鋁材清洗劑）金屬表面除蠟水，金屬表面防銹劑（水基金屬防銹劑，鑄鐵防銹劑，工序間防銹劑，鋼鐵防銹劑，環保防銹劑，薄膜防銹油，水溶性金屬防銹油，脫水防銹劑，金屬表面防銹劑，碳鋼防銹劑，水溶性金屬防銹劑，碳鋼水性防銹劑，鑄鐵水性防銹劑），泡沫清洗劑，不銹鋼清洗劑，管道清洗劑，精密電子儀器清洗劑，積碳清洗劑，地毯清洗劑，玻璃清洗劑，皮革清洗劑，塑料清洗劑，油污清洗劑，螺桿清洗劑，電腦清洗劑，電路板清洗劑，洗衣機清洗劑，發動機清洗劑，油墨清洗劑，汽車清洗劑，空調清洗劑；模具清洗劑

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