除蜡水配方分析

除蜡水配方分析

除蜡水配分析立足于微谱分析技术,是指通过微观谱图对样品中的各组分进行精确定性定量,进而达到还原样品配方的目的。

近年来，随着经济的发展和人们生活水平的提高，各种铝合金制品不断进入人们的日常生活，市场需求量越来越大。铝合金制品加工成型后，要进行表面抛光处理和清洗处理等工序。为了获得较好的抛光效果，目前大多数生产厂家都加入抛光石蜡进行抛光，而抛光后金属表面及凹陷处便存在附着牢固的残存抛光蜡，这些残余的抛光石蜡需要清洗去除。过去，人们常用有机溶剂去除抛光蜡，或是用水基金属清洗剂除蜡，但存在污染环境和安全隐患。一般来说，水基的金属清洗剂主要用于清洗普通的油污，但蜡与金属表面有一定的润湿作用，因此，其除蜡效果不理想，清洗后制品表面有渍膜，难以达到洁净光亮的要求。金属制品表面是否洁净光亮是消费者选择购买的一个重要因素（于是人们开始采用超声波清洗除油），一些铝合金制品厂较多使用外资品牌的水基除蜡剂，在较高温度下（大于70 ℃），用超声波清洗，效果不错，但价格昂贵。鉴于此，本文依据除腊剂的清洗机理，采用均匀化试验设计的原理，研制出以阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂和各种无机盐助剂为主的除腊剂。

配方设计

除蜡过程是一个复杂的表面物理化学作用的过程，因此，在设计配方之前，首先要依据以下原则：①清洗力强；②工艺性佳；③稳定性好；④腐蚀性低；⑤有利于环保。根据各个体系清洗剂的特点和作用机理，选择阴／非离子表面活性剂、无机盐助剂、缓蚀剂和助溶剂组成的体系。

本实验为多因素实验，均匀化设计在实验因素变化范围较大时能减少实验次数，且均匀设计的试验点分布均匀，具有很好的实验可行性和精确性，容易获得较好的实验结果，因此，本实验选用均匀设计表来安排实验。

本实验的试验方案见表1 所示。其中X1代表阴离子表面活性剂质量；X2代表非离子表面活性剂质量；X3代表无机盐助剂质量；X4代表缓蚀剂质量；X5代表助溶剂质量；X6代表恒定搅拌温度。根据均匀设计分别进行11 组实验，记录实验数据和现象。

除蜡剂性能的检测

外观检测方法为目测法；pH 值检测采用pH 值广泛试纸；清洗能力检测按标准JB 4322 规定的方法进行，但采用带抛光蜡污垢的铝试片作为检测对象（如图1）。步骤如下：

将锯切后的小块试片，在天平上称重，准确到0.1 g，以P2表示，将称重后的试片用原挂钩固定在摆洗器上，使试片表面垂直于摆动方向，浸人65 ℃±2 ℃试液的摆洗槽内，立即记录时间，静浸3 min，摆洗3 min，提出试片，再在65 ℃±2 ℃的500 mL 蒸馏水中摆洗10 次，取出试片立即在70 ℃±2 ℃的烘箱中烘干30 min～40 min，取出冷却到室温后进行称重，此质量以P3表示。P2-P3为被清洗掉油污质量。将试样清洗后的试片再用其他溶液彻底将油污清洗干净，烘干后称重，以P1表示。清洗能力以洗污率h 表示并按下式计算：

腐蚀性能检测采用外观检测法，评判标准为：无锈，光泽如新为A 级；轻微变暗为B 级；中度变暗为C级；严重变暗为D 级。其中A，B 级为合格；3 个试片中有2 片不合格为试验结果不合格；1 片不合格者试验重新进行，重复试验后若仍有1 片不合格者，为试验结果不合格。

硬水中的稳定性检测评定标准为：室温和高温下检查都未见絮状物或析出物，判为试样合格。对于水不溶物检测，本试验除蜡水试样为液体产品，因此，其质量指标为：水不溶物≤0.1％。

实验结果及分析

清洗能力

将表1 实验方案制备的11 组除蜡剂进行性能检测。根据试验方案及最重要的检测指标—清洗能力作为试验结果（如图2），可得试验方案和结果列于表2，Y 表示清洗能力。

由于均匀表没有整齐的可比性，试验结果不能用方差分析法，可采用回归分析法，借助计算机软件进行回归分析，可得上表的回归方程为：

Y＝111．040 7－0．235 38X1－0．624 95X2＋2．410 708X3－0．832 99X4－0．913 1X5－0．012 06X6 （1）

由于F＝3.346 7＜F0.1（6，4）＝4.01，回归方程不具有显著性。仔细观察上述回归方程中各影响因子的系数

绝对值大小是不同的，即无机盐助剂对清洗能力影响最大，而恒定搅拌温度对清洗能力影响最小，且两者的权重相差两个数量级。采用逐步回归的方法，剔除影响不大的X6因子后重新构造回归方程。计算机软件进行回归分析可得如下回归方程：

Y＝109．01－0．195 5X1－0．643 2X2＋2．363 6X3－0．954 5X4－0．929 5X5（2）

由于此方程的F＝5.001 2＞F0.1（5，5）＝3.45，因此回归方程成立。本实验采用下列配方对回归方程进行验证，结果见表4。把表4 的数据代入回归方程（2），得清洗能力Y＝99.1％，可见方程能较好的符合实验的结果，且采用的搅拌温度相差40 ℃，但清洗能力相差不大，说明温度对洗净能力影响有限。

在表4 的实验结果中，配方1 的清洗能力最强，因此，将该配方的试验对应的条件作为本实验最优的工艺条件，所得除腊剂配方如下表5。依据表5 的配方组成以及制备的工艺条件制备除腊剂，并进行物理和化学性质的检测，结果如表6 所示。

除腊剂的物理和化学性质

从表6 看出，该型除腊剂的各项指标符合国家和行业标准。清洗能力达99％，且对试验铝片基本无腐蚀，即达到A 级标准。此外，从硬水中的稳定性和水中不溶物的析出量可知，该清洗剂稳定且质量较好。

与目前的同类进口除蜡剂性能对照

将所制备的除腊剂与两种国外同类产品在外观、气味、除蜡能力(实测)等方面进行系统比较，结果如表7 所示。比较中看出，本实验研制的除腊剂的除腊能力已经达到国外同类产品的性能，因此，这对于我国推广和使用国产产品，以节约除腊成本有重要意义。

结论

通过实验和分析后，可以得出认下结论：

①采用均匀化设计方法研制出性能优良的铝基金属表面除腊剂，该除腊剂具有良好的除腊能力达99%；

②除腊剂对金属腐蚀性小，技术指标达到国标GB 6144 的A 级标准；

③除蜡剂外观为橙色透明稠状液体，且无刺激性气味；

④除蜡剂硬水中稳定性好，配方中使用的原料易得，工艺简单，适合大规模生产和应用。

可涉及到的领域

立足于“微谱分析”的成分分析及检测技术涉及领域非常广泛，从大的方面来说，塑料，橡胶，胶黏剂，涂料，油墨，金属表面处理剂，金属加工液，水处理助剂，建筑助剂，纺织印染助剂，皮革助剂，各类清洗剂，表面活性剂等各个领域均能用到。

国内的“微谱分析”技术经过几年的发展，目前已趋于成熟。一个产品从原料，配方，生产，保存等各个环节出现的问题，只要是跟组分相关的，基本都可以通过该方法进行判断。