Принципы очистки металла и применения поверхностно -активного вещества

Очистка водных металлов в первую очередь достигается благодаря функциям поверхностно -активных веществ, таких как эмульгирование, смачивание, солюбилизация, проникновение, дисперсия, ингибирование коррозии и хелатирование.

Поверхностно -активные вещества могут изменить (обычно уменьшать) межфазное натяжение между двумя фазами. Это амфифильные соединения, содержащие как гидрофильные, так и липофильные группы. Липофильная группа, как правило, состоит из углеводородных цепей, в то время как гидрофильная группа обычно состоит из функциональных групп, содержащих кислород, таких как гидроксил, карбоксильные или эфирные группы. Следовательно, свойства поверхностно -активных веществ зависят не только от размера и формы гидрофобного фрагмента, но и тесно от типа гидрофильной группы. Основываясь на их способности ионизировать в воде и заряд результирующих активных ионов, поверхностно -активные вещества могут быть классифицированы на четыре типа: неионовые, анионные, катионные и амфотерные. Среди них неионовые и анионные поверхностно -активные вещества наиболее часто используются в чистящих средствах обезжиренных металлов.

Параметры для оценки свойств поверхностно -активного вещества

Гидрофильный -липофильный баланс (HLB)

Чтобы описать гидрофильную -липофильную способность поверхностно -активного вещества и его баланса, вводится значение HLB. Низкий HLB указывает на сильную липофильность и плохую растворимость воды, что затрудняет полоскание. Высокий HLB указывает на сильную гидрофильность и хорошую растворимость, но менее эффективную адсорбцию на границе раздела. Для неионных поверхностно -активных веществ значения HLB обычно варьируются от 0 до 20; Для ионных поверхностно -активных веществ они варьируются от 1 до 40. Для моющих средств, используемых при смачивании, проникновении и эмульгировании, HLB 13–15 считается оптимальным.

Облачная точка

Облачная точка является важным показателем для неионных поверхностно -активных веществ. Это относится к критической температуре, при которой 1% водный раствор становится мутным при нагревании, а затем снова становится прозрачным при дальнейшем нагревании или охлаждении. Над точкой облака активность поверхностно -активного вещества уменьшается, в то время как ниже ее активность увеличивается. На точку облака влияет длина липофильной группы, тип гидрофильной группы и концентрацию электролита в растворе.

Несоверные поверхностно -активные вещества, как правило, становятся менее растворимыми в воде, поскольку температура повышается, потому что гидрофильные группы (-Och₂ch–, -OH) образуют водородные связи с молекулами воды. По мере повышения температуры молекулы воды диссоциации, а гидрофильность уменьшается. Следовательно, неионные поверхностно-активные вещества являются основным компонентом низкотемпературных чистящих средств металлов.

Для ихоксилированных неионических поверхностно -активных веществ (например, алкилфенол этоксилаты) более длинные углеродные цепи снижают точку облака, в то время как более высокое молярное число этиленоксида (N) увеличивает облачную точку и повышает гидрофильность. Следовательно, продукты с соответствующими облачными точками должны быть выбраны в соответствии с практическими требованиями.

Общие поверхностно -активные вещества для очистки металла

Неионовые поверхностно -активные вещества

Эти поверхностно -активные вещества не ионизируются в воде. Их гидрофильные группы обычно состоят из кислородсодержащих фрагментов (эфиров или гидроксилов), а их липофильные группы представляют собой длинные углеводородные цепи.

• Алкил -полиоксиэтиленовые эфиры : например, додецил -полиоксиэтиленовый эфир содержит липофильную группу –c₁₂h₂₅ и гидрофильную группу –o (ch₂ch₂o) ₆h.

• Алкилфенол полиоксиэтиленовые эфиры (серия OP) : обычно основанные на фенолах Octyl (C₈) и NONYL (C₉). Когда число добавления оксида этилена составляет 8–12, они обеспечивают превосходные свойства смачивания, эмульгирования и проникновения. Например, полиоксиэтиленоктилфенол эфир (TX-10) имеет HLB 12,8 и облачную точку 61–67 ° C. Когда M> 15, эмульгирующая способность уменьшается.

• Жировые спирто -полиоксиэтиленовые эфиры (серия AEO) : с общей формулой R -O (Ch₂CH₂O) ₙ - H, где r = C₁₂ - C₁₈ и n = 7–13. Например, AEO-9. Эти поверхностно -активные вещества не только эмульгируют, диспергируют и эффективно чистя, но также обеспечивают хорошую жесткую стойкость к водооперативе и смачивание. Широко используется в очистке и окраске текстиля.

• Алканоламиды (например, кокосовое масло диетаноламид, RCon (CH ₂ CH ₂ OH) ₂ ) : используется в синтетических чистящих средствах для стабилизации пены и усиленной мощности. Также применяется в краткосрочной профилактике ржавчины во время обезживания металла.

Несоверные поверхностно -активные вещества демонстрируют отличную стабильность в кислых и щелочных средах, совместимость с другими поверхностно -активными веществами и хорошую растворимость в различных растворителях. Они показывают слабую адсорбцию на металлических поверхностях, оставляют минимальные остатки и, следовательно, являются идеальными материалами для очистки металла.

Анионные поверхностно -активные вещества

Эти ионизируются в воде для получения отрицательно заряженных активных групп, в основном, включая:

• Карбоксилаты : например, олеат натрия (c₁₇h₃₃coona).

• Сульфаты : например, додецилсульфат натрия (c₁₂h₂₅oso₃na, SDS).

• Сульфонаты : например, додецилсульфонат натрия (c₁₂h₂₅so₃na).

• Алкилбензолсульфонаты : например, додецилбензолсульфонат натрия (LAS).

Среди них LAS является наиболее широко изготовленным и используемым. Его производительность зависит от длины алкильной цепи и положения сульфонической группы на бензоле. Линейные алкильные цепи обычно обеспечивают более сильную мощность, чем разветвленные цепи, в то время как разветвленные структуры улучшают растворимость.

Для поверхностно -активных веществ с более высоким содержанием жирового спирта соли натрия, как правило, имеют наилучшую способность обезжиривания. Этоксилированные сульфаты, такие как AES (сульфат жирового спирта натрия) и апео-сульфаты, сочетают в себе неионические и анионные гидрофильные группы, предлагая сильную моющую форму, обезжиривающую эффективность и хорошую жесткую устойчивость к воде.

Анионные поверхностно -активные вещества имеют тенденцию к адсорбированию как на металлических поверхностях, так и на загрязнителях частиц (таких как полировочные соединения, смазка и воск), придают один и тот же заряд и вызывая взаимное отталкивание. Это уменьшает адгезию и облегчает удаление почвы. Тем не менее, они часто оставляют больше остатков на металлических поверхностях и, таким образом, демонстрируют относительно более слабые показатели полоскания. Кроме того, анионные и катионные поверхностно -активные вещества не следует смешивать, чтобы избежать образования нерастворимых осадков.

Катионные и амфотерные поверхностно -активные вещества

• Катионные поверхностно -активные вещества (например, Цетилтриметиламмоний бромид) продуцируют положительно заряженные ионы в воде. Они, как правило, имеют слабую моющую среду, но сильные бактерицидные свойства, поэтому они обычно не используются для обезживания металлов.

• Амфотерные поверхностно -активные вещества содержат как анионные, так и катионные группы в одной и той же молекуле, такие как бетаин (r - n⁺ (ch₃) ₂ch₂coo⁻). Они демонстрируют как чистящие, так и антибактериальные функции, но чаще используются в высококлассных шампунях, детских очищающих средствах, смягчителях ткани, антистатических агентах и ​​дезинфицирующих средствах, а не в обезжиренности металлов.

Примечательна взаимосвязь между структурой поверхностно -активного вещества и производительностью чистки: в пределах растворимости более длинные гидрофобные цепи обеспечивают более сильную очистку; Линейные цепи работают лучше, чем разветвленные цепи; Гидрофильные группы в терминальных положениях более благоприятны, чем внутренние; Несоверные поверхностно -активные вещества с более высокими точками облака более эффективно чистят; и для полиоксиэтиленовых неионовых поверхностно -активных веществ, способность чистки уменьшается по мере увеличения длины цепи этилена -оксида.

Строители (добавки)

Строители, также известные как синергисты, используются для повышения производительности поверхностно -активного вещества при обезжиривании, ускорения удаления почвы и предотвращения перераспределения на металлических поверхностях. Общие типы включают:

• Хелатирующие агенты : связывают ионы щелочных земных металлов, такие как Ca²⁺ и Mg²⁺, в растворимые комплексы, предотвращая вторичную адсорбцию.

• Ингибиторы коррозии : например, бензотриазол добавляется при очистке меди и ее сплавов; Метазиликат натрия добавляется при очистке алюминия, цинка и сплава.

• Смягчители воды : такие как триполифосфат натрия (Na₅p₃o₁₀), который преобразует ионы кальция и магния в растворимые фосфаты.