精選表面活性劑及其在金屬加工方面的應(yīng)用

1、外表活性劑及其在金屬加工方面的應(yīng)用論文關(guān)鍵字：外表活性劑，金屬加工，應(yīng)用論文摘要：外表活性劑由于具有潤濕或抗粘、乳化或破乳、起泡或消泡以及增溶、分散、洗滌、防腐、抗靜電等一系列物理化學(xué)作用及相應(yīng)的實際應(yīng)用，成為一類靈活多樣、用途廣泛的精細(xì)化工產(chǎn)品。外表活性劑除了在日常生活中作為洗滌劑，其他應(yīng)用幾乎可以覆蓋所有的精細(xì)化工領(lǐng)域。本文主要討論了外表活性劑及其在金屬加工方面的應(yīng)用。一、外表活性劑及其性能外表活性劑(surfactant)是指具有固定的親水親油基團(tuán)，在溶液的外表能定向排列，并能使外表張力顯著下降的物質(zhì)。它們的分子都是由極性的親水基和非極性的憎水基兩局部組成。親水基常見的有羧基、硫酸酯、磺

2、酸基、胺基、季胺基、羥基等；憎水基那么是長鏈烷烴和芳烴為代表的基團(tuán)。由于它們具有既親水又親油的“兩親性質(zhì)，因而在化學(xué)清洗時可使清洗溶液外表(或界面)性質(zhì)發(fā)生改變，使其具有較低的外表張力。根據(jù)外表活性局部所帶電荷的不同將外表活性劑分為陰離子型、陽離子型、非離子型和兩性型。外表活性劑具有潤濕、起泡、增溶、消泡等特性。二、常見外表活性劑的及其應(yīng)用21陰離子外表活性劑211 磺酸鹽 此類活性劑常見的有直鏈烷基苯磺酸鈉和烯基磺酸鈉。直鏈烷基苯磺酸鈉別名或，為白色或淡黃色粉狀或片狀固體，在復(fù)配外表活性劑體系中溶解性很好，對堿、稀酸和硬水都比擬穩(wěn)定。常用于洗潔精餐具液洗劑和衣用液體洗滌劑，一般不用于洗發(fā)香波

3、，很少用于淋浴液。在洗潔精中其用量可占外表活性劑總量的一半左右，在衣用液體洗滌劑中所占比例實際調(diào)節(jié)范圍較寬。應(yīng)用于洗潔精比擬典型的復(fù)配體系是三元體系“直鏈烷基苯磺酸鈉醇醚硫酸鈉烷基醇酰胺。直鏈烷基苯磺酸鈉突出的優(yōu)點是穩(wěn)定性好、去污力強、環(huán)境危害極小，能很好地被生物降解為無害物、價格低廉。突出的缺點是刺激性大。 烯基磺酸鈉別名，極易溶于水，它在廣泛的值范圍內(nèi)都有較好的穩(wěn)定性。在磺酸鹽品種中，性能最好。突出的優(yōu)點是穩(wěn)定性好，水溶性好，配伍性好，刺激性小，微生物降解也非常理想，是洗發(fā)香波和淋浴液中常使用的主外表活性劑之一。其缺點是價格較貴。212 硫酸鹽 此類活性劑常見的有脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉和十

4、二烷基硫酸鈉。 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉別名、醇醚硫酸鈉。易溶于水，在洗發(fā)香波、淋浴液、餐具液體洗滌劑洗潔精、衣用液體洗滌劑中都可應(yīng)用。水溶性比十二烷基硫酸鈉更好，在常溫下本身就可配成任何比例的透明水溶液。在液體洗滌劑中的應(yīng)用比直鏈烷基苯磺酸鈉更廣泛，配伍性更好；能夠與許多外表活性劑二元復(fù)配或多元復(fù)配成透明水溶液。突出的優(yōu)點是刺激性小、水溶性好、配伍性好、在防皮膚干裂粗糙方面表現(xiàn)好。缺點是在酸性介質(zhì)中的穩(wěn)定性稍差，去污力次于直鏈烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉。 十二烷基硫酸鈉別名、12、椰油醇硫酸鈉、月桂醇硫酸鈉發(fā)泡劑，對堿和硬水不敏感，在酸性條件下穩(wěn)定性次于一般磺酸鹽，接近于脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸

5、鈉，易降解，對環(huán)境危害極小。在液體洗滌劑中應(yīng)用，酸度不能太高；在洗發(fā)香波和沐浴液中使用其乙醇胺鹽或銨鹽，不僅可增加耐酸穩(wěn)定性，還有益于降低刺激性。除發(fā)泡性好和去污力強外，其他方面的使用性能都不如醇醚硫酸鈉。在常見陰離子外表活性劑中價格一般為最高。213脂肪酸皂 按脂肪酸的碳鏈分類，應(yīng)用于液體洗滌劑以月桂酸皂最好，按成鹽不同分類，應(yīng)用于液體洗滌劑以胺鹽、鉀鹽、銨鹽較好。硬脂酸鈉不能在液體洗滌劑中作為主外表活性劑應(yīng)用。在液體洗滌劑中，脂肪酸鹽主要用于衣用液體洗滌劑和淋浴液中，產(chǎn)品值一般為8以上。與之匹配的外表活性劑一般是起鈣皂分散作用，其次還能改善外表活性劑的水溶性。優(yōu)點是價格低廉，在防皮膚干裂粗

6、糙方面表現(xiàn)好；缺點是不能在酸性介質(zhì)中使用作主外表活性劑，在一般陰離子外表活性劑中去污力稍差，耐硬水性能最差。 2.2陽離子外表活性劑 與各種類型外表活性劑相比，陽離子外表活性劑的調(diào)整作用最突出，殺菌作用最強，盡管有去污力差，起泡性差，配伍性差、刺激性大，價格昂貴等缺點。陽離子外表活性劑不直接與陰離子外表活性劑配伍，只能作為調(diào)理劑組分或殺菌劑來使用。陽離子外表活性劑在液體洗滌劑中作為輔助外表活性劑配方用量很少的調(diào)理劑組分一般用于較高檔次產(chǎn)品，主要用于洗發(fā)香波。作為調(diào)整劑組分在高檔次液體洗滌劑洗發(fā)香波中不是其他類型外表活性劑所能替代的。 常見陽離子外表活性劑品種有十六烷基二甲基氯化銨1631、十八

7、烷基三甲基氯化銨1831、陽離子瓜爾膠14、陽離子泛醇、陽離子硅油、十二烷基二甲基氧化胺2等。23兩性離子外表活性劑兩性外表活性劑指兼有陰離子和陽離子性親水基的外表活性劑，因此這種外表活性劑在酸性溶液中呈陽離子性，在堿性溶液中呈陰離子性，而在中性溶液中有類似非離子的性質(zhì)。兩性外表活性劑易溶于水，溶于較濃的酸、堿溶液，甚至在無機鹽的濃溶液中也能溶解，耐硬水性好，對皮膚刺激性小，織物柔軟性好，抗靜電性好，有良好的殺菌作用，與各種外表活性劑的相容性好。重要的兩性外表活性劑品種有十二烷基二甲基甜菜堿、羧酸鹽型咪唑啉等。非離子外表活性劑的性能更全面，缺陷少，只是去污力和起泡性差一些；與非離子外表活性劑比

8、擬，兩性外表活性劑的某些性能更優(yōu)，其余性能也不落后。兩性外表活性劑比一般非離子外表活性劑有更好的發(fā)泡能力，更好的殺菌能力，更好的調(diào)理性。因此，在液體洗滌劑中，兩性外表活性劑主要是應(yīng)用于洗發(fā)香波，其次是淋浴液等皮膚清潔劑。24非離子外表活性劑 非離子外表活性劑具有良好的增溶、洗滌、抗靜電、刺激性小、鈣皂分散等性能；可應(yīng)用范圍比一般離子型外表活性劑更寬廣；除去污力和起泡性外，其他性能往往優(yōu)于一般陰離子外表活性劑。在離子型外表活性劑中添加少量非離子外表活性劑，可使該體系的外表活性提高相同活性物含量之間比擬。主要品種有烷基醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚或。烷基醇酰胺是一類性能優(yōu)越和用途廣泛

9、及使用頻率很高的非離子外表活性劑，在各種液體洗滌劑中常用。在液體洗滌劑中使用常與酰胺配伍，配比一般為“2:1”,“1.51”烷基醇酰胺酰胺。烷基醇酰胺可以在一般稍偏酸性和堿性洗滌劑中應(yīng)用，是非離子外表活性劑中價格最廉價的一個品種。三、外表活性劑在金屬加工中的應(yīng)用金屬加工包括金屬清洗、外表涂飾以及金屬的車、銑、刨、鈷、軋、鑄造等加工過程。為了減輕勞動強度、提高產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低本錢，在各種加工工藝過程中常需使用一些助劑，其中，外表活性劑起著十分重要的作用！ 3.1在金屬清洗中的應(yīng)用 金屬清洗實際上貫穿在整個金屬加工過程中。清洗劑主要由清洗主劑、緩蝕劑、外表活性劑三大組分構(gòu)成。外表活性劑在化

10、學(xué)清洗中起著吸附、滲透、乳化、溶解、洗滌等作用，其在化學(xué)清洗中不僅僅作為輔助劑，而且可以作為主要成分而得到廣泛重視，尤其在酸洗、堿洗、緩蝕、除油、殺生等清洗過程中已經(jīng)發(fā)揮出越來越大的作用。目前，以外表活性劑為主體的水基清洗克服了化學(xué)酸洗、化學(xué)堿洗等其它幾種清洗劑的缺乏，成為金屬清洗的主要開展方向。水基金屬清洗劑的優(yōu)點:清洗效率高，去污力強；平安性能好，不污染環(huán)境；節(jié)約能源，洗滌本錢低；洗滌過程對被洗機件無損傷，洗后對機件不腐蝕等。水基清洗劑多以非離子外表活性劑與陰離子型外表活性劑復(fù)配物為主體，再加多種輔助劑所組成的混合物？前者去污能力大，具有良好的防銹、緩蝕能力，后者能提高并改良清洗劑的綜合性

11、能？其清洗機理是借助于外表活性劑的潤濕、滲透、乳化、增溶、分散等作用，使油污在金屬外表的附著力削弱，再施以機械攪拌、刷洗、加熱、超聲波等物理方法，使油污脫離金屬外表，而進(jìn)入洗液中被乳化、分散開。金屬清洗中常用的外表活性劑有脂肪醇聚環(huán)氧乙烷醚、烷基酚聚環(huán)氧乙烷醚、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基二醇酰胺、甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸鈉等。以雙辛基聚氧乙烯醚和雙烷基苯雙磺酸鹽兩類雙子外表活性劑為主的金屬清洗劑清洗性能的研究結(jié)果說明：這種含有陰/非雙子外表活性劑的金屬清洗液具有較高的外表活性，陰/非雙子外表活性劑之間存在良好的協(xié)同效應(yīng)。3.2在金屬磷化處理中的應(yīng)用磷化處理就是用含有磷酸、磷酸鹽和其它化學(xué)藥品的稀

12、溶液處理金屬。金屬外表在上述溶液中與磷酸、磷酸鹽介質(zhì)起化學(xué)反響，轉(zhuǎn)變?yōu)橥暾木哂兄械确牢g作用的不溶性金屬磷酸鹽層。金屬上的這種磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜具有多種用途，它可以提高油漆與金屬的結(jié)合力和抗腐蝕性；也可以用做防銹油的載體、金屬冷加工過程中潤滑劑的載體以及磨擦表的潤滑劑等。為了改善磷化膜結(jié)構(gòu)，提高磷化效果，磷化液中還含有其它添加劑，其中外表活性劑的作用有:對金屬外表粘附的油污具有乳化增溶的作用，且能防止污垢的再沉淀；使溶液產(chǎn)生潤濕、滲透，有利于磷化液與金屬外表的接觸；降低液體外表張力，有利于磷化反響中氫氣的逸出，加強陰極去極化，從而加速磷化成膜過程。磷化處理常用的外表活性劑是由環(huán)氧乙烷和各種疏水碳?xì)溟L

13、鏈縮合而成，即非離子外表活性劑。3.3在金屬電鍍中的應(yīng)用在電鍍過程中，為了提高電解液性能和改善鍍層質(zhì)量，常需參加一些助劑，其中外表活性劑是主要品種之一，它有平整、光亮、擴(kuò)散、改變鍍層物理性能、抑制酸霧逸出等作用。電鍍中常用的外表活性劑有平平加、OP乳化劑、十二烷基硫酸鈉、亞甲基雙萘磺酸鈉、氟外表活性劑、脂肪酸聚環(huán)氧乙烷酯、聚環(huán)氧乙烷蓖麻油等3.3.1鍍前清洗液金屬工件在電鍍前，首先必須除油清洗，使之外表干凈?否那么，沉積層在外表結(jié)合不良，嚴(yán)重時甚至得不到沉積層工件外表的油污有動、植物油脂和礦物油類動、植物油脂在堿性溶液中可以發(fā)生皂化反響，形成水溶性的肥皂和甘油而去除；而礦物油或其它不皂化油那么

14、不能用堿使之化學(xué)分解，須借助外表活性劑的作用才能從金屬外表除去在除油過程中，外表活性劑分子首先吸附于油與溶液的分界面上，油污在外表活性劑的親油基和親水基的作用下，再加上溶液的對流和攪拌作用，逐漸從金屬外表脫離而進(jìn)入溶液，呈極細(xì)小的球形成乳濁液典型的碳鋼零件除油液配方:氫氧化鈉2030g/L，磷酸三鈉3040g/L，碳酸鈉3040g/L，OP乳化劑12g/L，3050?當(dāng)零件外表在去除氧化皮進(jìn)行強腐蝕時，腐蝕過程中產(chǎn)生各種有害氣體，氣體在逸出時產(chǎn)生酸霧，對環(huán)境和設(shè)備影響很大?假設(shè)在酸洗槽中參加少量OP乳化劑后，酸洗溶液外表能產(chǎn)生一層泡沫，防止了酸霧的逸出3.3.2電鍍液在鍍鉻時電流效率極低(10

15、%15%)，而且使用不溶性鉛陽極，通電后兩極產(chǎn)生大量的氫和氧，容易產(chǎn)生有害的鉻酸煙霧鉻霧污染環(huán)境，危害操作人員的健康，而且引起設(shè)備的腐蝕為抑制鉻霧的產(chǎn)生，可以在鍍鉻液中參加少量全氟烷醚磺酸鹽外表活性劑，在鍍鉻時溶液外表形成一層泡沫，抑制了鉻霧逸出，既確保了操作者的健康，又可降低鉻酸消耗電鍍中使用的外表活性劑對電沉積過程起著直接和間接的作用，這些作用的實質(zhì)是在電極和溶液界面上有機化合物的外表活性作用隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，外表活性劑在電沉積中的應(yīng)用必將進(jìn)一步得到重視和開展。3.4在防蝕及其它方面的應(yīng)用對于大多數(shù)金屬，由于周圍介質(zhì)的影響，在金屬外表會因發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)變化而遭受腐蝕據(jù)統(tǒng)計，每年由于腐蝕

16、而耗掉的金屬和報廢的金屬設(shè)備與材料約相當(dāng)于金屬每年產(chǎn)量的30%為了減少金屬腐蝕，需在金屬外表涂一層保護(hù)層或改變腐蝕介質(zhì)性質(zhì)等方法，以隔絕金屬體與周圍環(huán)境的直接接觸除上述磷化處理、電鍍方法外，還有涂防銹油等方法緩蝕用外表活性劑有烷基醇酰胺、十八烷基胺環(huán)氧乙烷加成物、季銨鹽、羧酸銨、咪唑啉衍生物、環(huán)烷酸鈣(鋅)、烷基萘磺酸鈉、磷酸酯等.四、外表活性劑的開展趨勢 外表活性劑素有“工業(yè)味精之稱，新世紀(jì)中人們將會進(jìn)一步拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域，除在造紙、食品、建筑、交通、水處理和農(nóng)業(yè)等方面開發(fā)應(yīng)用之外，還會大力開發(fā)其在紡織和能源方面的應(yīng)用。目前我國每加工100千克纖維耗助劑4千克，而國際先進(jìn)水平為每加工100千克

17、纖維耗助劑7千克。我國2023年纖維加工總量預(yù)計為1350萬噸，所以，紡織助劑依然是外表活性劑工業(yè)應(yīng)用的一個重點。能源工業(yè)將成為我國外表活性劑應(yīng)用的另一個熱點，特別是在三次采油和重油遠(yuǎn)距離輸送方面。另外，外表活性劑在材料科學(xué)，環(huán)境科學(xué)，生命科學(xué)，信息科學(xué)以及機械工業(yè)等方面也將得到廣泛應(yīng)用?？傊?，拓寬外表活性劑的應(yīng)用領(lǐng)域，探索其在高新技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用，將成為我國外表活性劑行業(yè)的熱門課題。 目前，我國外表活性劑工業(yè)已有相當(dāng)大的規(guī)模，裝備和技術(shù)已越來越向國際水平靠攏，產(chǎn)品產(chǎn)量、種類和質(zhì)量都有大幅增長和提高。有關(guān)專家提出，在未來這一行業(yè)將在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、應(yīng)用和市場開發(fā)商呈現(xiàn)新的形勢。開發(fā)溫和型、功能型、環(huán)境友好型外表活性劑原料及其產(chǎn)品將成為我國新世紀(jì)外表活性劑工業(yè)的工作重點。由于洗滌用品及根本原料趨于飽和，外表活性劑原料的開展除了在原來的