清洗劑定義及分類
三水錳礦 / 2021-12-07
1.清洗劑定義
(1)清洗劑(水系)由表面活性劑(如烷基苯磺酸鈉、脂肪醇硫酸鈉)和各種助劑(如三聚磷酸鈉)、輔助劑配制成的，在洗滌物體表面上的污垢時，能降低水溶液的表面張力，提高去污效果的物質(zhì)。按產(chǎn)品外觀形態(tài)分為固體洗滌劑、液體洗滌劑。固體洗滌劑產(chǎn)量最大，習(xí)慣上稱洗衣粉，包括細(xì)粉狀、顆粒狀和空心顆粒狀等。還有介于二者之間的膏狀洗滌劑，也稱洗衣膏。各類合成洗滌劑有不同的生產(chǎn)工藝，其中以固體洗滌劑最為復(fù)雜。世界各國普遍生產(chǎn)空心顆粒狀固體洗滌劑，采用高塔噴霧干燥法，其主要工序有料漿制備、噴霧干燥、風(fēng)送老化和包裝。液體洗滌劑制造簡便，只需將表面活性劑、助劑和其他添加劑，以及經(jīng)處理的水，送入混合機(jī)進(jìn)行混合即可。
(2)清洗劑(半水系)由細(xì)顆粒狀弱堿性吸附各種助劑合成的藥劑的新型清洗劑產(chǎn)品，采用天然界面活性磨粒為原料，配合多種活性劑及殺菌劑、拋光劑、進(jìn)口滲透劑以及獨(dú)特光亮因子等環(huán)保技術(shù)高科技配制而成的，是一種多功能、高效的綜合性環(huán)保清洗護(hù)理產(chǎn)品，是現(xiàn)代新型的去污產(chǎn)品，去污效果獨(dú)特，用途廣，對人體皮膚沒有任何副作用。由活性磨粒為助劑與磨粒里含有獨(dú)特的清潔藥劑配合，清洗時帶有輕微軟摩擦更能快速徹底清除各類嚴(yán)重的頑固污后污染，如灰垢、重油污垢、水泥垢、填縫劑垢、金屬劃痕、銹垢、茶漬、飲品潰、膠錘印、皮鞋劃痕、頑固蠟潰、鋁痕、木痕、方格痕、水印、鞋印、墨水印等污垢，環(huán)保、不損磚面、不傷手。
(3)清洗劑(非水系)由烴類溶劑、鹵代烴溶劑、醇類溶劑、醚類溶劑、酮類溶劑、酯類溶劑、酚類溶劑、混合溶劑組成。
2.清洗劑分類
清洗劑按用途可分為工業(yè)清洗劑與民用清洗劑。工業(yè)清洗劑有除油清洗劑、除蠟清洗劑、液晶清洗劑、冷脫(常溫清洗)、除銹清洗劑、鋁酸脫等，品種較多。民用清洗劑有洗衣粉、洗手液、肥皂、洗潔精、全能清洗劑等。
清洗劑按溶劑的不同可分為水基清洗劑與有機(jī)溶劑清洗劑。水基清洗劑就是溶劑為水，如除油清洗劑、洗潔精、洗衣粉等。有機(jī)溶劑清洗劑的溶劑為有機(jī)溶劑，如三氯乙烯、丙酮(指甲水)、天那水、開油水、白電油等。
我國通常將清洗劑分成水系清洗劑、半水系清洗劑、非水系清洗劑三大類。
2.1水系清洗劑
水是最重要的清洗劑，有著其他任何清洗劑無法替代的作用和地位。水有很強(qiáng)的溶解力和分散力，但是水的表面張力大，在使用中需要添加表面活性劑，以減小表面張力，增加表面濕潤性。在一般工業(yè)清洗中，酸或堿和水的配合比較常見，有些金屬用水洗要加入防銹劑;在精密和超精密工業(yè)清洗中，大部分要求將水制成純凈水。通常以電阻率來衡量水純度， 半導(dǎo)體工業(yè)要求在18MΩ•cm以上，而TN型液晶生產(chǎn)10MΩ•cm就可以了。還有一些行業(yè)對水中細(xì)菌含量要求很嚴(yán)。
近幾年，中國部分地區(qū)嚴(yán)重缺水，對清洗用水提出了挑戰(zhàn)。有的城市已經(jīng)嚴(yán)禁用普通水洗車，而只能使用回收的中水或者霧化水的節(jié)水設(shè)備。在精密工業(yè)清洗中，制備純水費(fèi)用昂貴。水洗必然要加熱和烘干，增加很多漂洗工位;耗能大，運(yùn)行成本通常比溶劑洗要高。另外，以往大量的含有化學(xué)活性劑和污垢的廢水未經(jīng)處理就直接排放，有些還挾帶了毒性很大的重金屬，嚴(yán)重地污染了環(huán)境，必須增加污水處理設(shè)施。
水系清洗劑一般由表面活性劑(如烷基苯磺酸鈉、脂肪醇硫酸鈉)和各種助劑(如三聚磷酸鈉)、輔助劑配制而成，在洗滌物體表面上的污垢時，能降低水溶液的表面張力，提高去污效果。
2.2半水系清洗劑
水系清洗劑也叫準(zhǔn)水系清洗劑，由高沸點(diǎn)溶劑及活性劑等組成，如醇類(乙二醇酯)、有機(jī)烴類(N-甲 基吡咯烷酮)等。通常含有5%-20% 的水分，一般不易燃燒。
但加溫清洗時，水含量控制不當(dāng)，可能產(chǎn)生燃燒現(xiàn)象。半水系清洗與溶劑洗有一些不同，它的清洗原理是剝離去除，而不是溶解。為了防止已經(jīng)剝落的油污再附到被清洗物上，清洗液要連續(xù)地循環(huán)，并增加油水分離器。半水洗通常清洗效果很好，但運(yùn)行成本較高，廢液不能再生回收、重復(fù)使用，含COD(化學(xué)耗氧量)較高，需要進(jìn)行廢水處理。
2.3非水系清洗劑
非水系清洗劑是指不溶于水的有機(jī)溶劑。精密工業(yè)清洗使用的非水系清洗劑主要是烴類(石油類)、氯代烴、氟代烴、溴代烴、醇類、有機(jī)硅油、萜烯等有機(jī)溶劑。
非水系清洗劑一般由烴類溶劑、鹵代烴溶劑、醇類溶劑、醚類溶劑、酮類溶劑、酯類溶劑、酚類溶劑、混合溶劑組成。衡量溶劑的主要指標(biāo) 有KB值(貝殼松脂丁醇值)、AP(苯胺點(diǎn))、SP (溶解度參數(shù)天表面張力、密度、黏度、沸點(diǎn)、閃點(diǎn)、暴露濃度等參數(shù)。KB值很高，也就是溶解力很強(qiáng)的溶劑，不一定是好的清洗劑。好的精密工業(yè)清洗劑必須具備以下條件:
①化學(xué)性能穩(wěn)定， 不易與被清洗物發(fā)生反應(yīng);
②表面張力和黏度小，滲透力強(qiáng);
③沸點(diǎn)低，可以自行干燥;
④沒有閃點(diǎn)，不易燃:
⑤KB值不應(yīng)太高，避免與被清洗物相溶；
⑥低毒性，使用安全;
⑦非ODS和低GWP值(全球變暖潛能值)，環(huán)保。
如果不考慮上述第⑦條，最佳的清洗劑就是CFC和TCA。它們的化學(xué)穩(wěn)定性好，可以長期保存不變質(zhì):對絕大多數(shù)金屬、塑料、漆均無作用，不會發(fā)生溶解現(xiàn)象，沒有閃點(diǎn)，低毒;使用安全:表面張力小，滲透力強(qiáng)，清洗能力強(qiáng)；沸點(diǎn)低，蒸發(fā)速度快，清洗過的工件可以自行干燥，一般不需要烘干，因而被廣泛應(yīng)用在各種工業(yè)清洗中。但唯一的缺點(diǎn)就是破壞臭氧層，因而正在被逐步禁用。中國許多清洗劑企業(yè)生產(chǎn)開發(fā)了不含ODS清洗劑，替代了CFC清洗劑走在世界最前列。雖然世界各國都在開發(fā)各式各樣的替代品，但還沒有找到一種能夠和CFC相媲美的替代清洗劑，它們都存在這樣或那樣的問題。一般正在使用的主要替代產(chǎn)品有下面幾種。
(1)烴類。只含有碳和氫兩種元素的烴類溶劑，在日本也叫作碳化水素或碳?xì)淙軇?。根?jù)其分子結(jié)構(gòu)的不同，已經(jīng)開發(fā)了多種性能的產(chǎn)品，洗齊日本使用比較廣泛。該類清洗劑的優(yōu)點(diǎn)是:非ODS，對油污的洗凈力強(qiáng)滲透性好:無味或微臭，毒性小:廢液處理容易:可再生利用，價廉。缺點(diǎn)是有一定的易燃易爆性，干燥慢，對清洗設(shè)備要求高，一次性投入大。比較理想的是采用真空清洗方式，降低其表面張力，提高清洗能力，最后再使用真空干燥。但設(shè)備造價很高，操作比較復(fù)雜，效率相對較低。
(2)氯代烴溶劑 使用的氯代烴清洗劑主要是三氯乙烯、二氯甲烷以及四氯乙烯。該類溶劑被廣泛應(yīng)用于清洗領(lǐng)域，主要是有以下優(yōu)點(diǎn):很低的ODP值(臭氧耗減潛能值)，幾乎不會破壞臭氧層；在一般條件下使用具有不燃性，沒有火災(zāi)或爆炸的危險(xiǎn)(二氯甲烷在長時間強(qiáng)烈光照下可能爆炸)；對金屬加工油、油脂等油污的溶解力大，對塑料和橡膠也可產(chǎn)生膨潤或溶解，其黏度及表面張力小，滲透力強(qiáng)，可滲透狹小縫隙，徹底溶解 清除附著污物，沸點(diǎn)低，蒸發(fā)熱小，適合蒸汽清洗，清洗后可以自行干燥；廢液可通過蒸餾分離，循環(huán)使用;可使用與CFC和TCA相同或相近的清洗工藝和設(shè)備，操作簡單，效率高，運(yùn)行費(fèi)用低。
缺點(diǎn)是毒性較高，一般在空氣中的含量限制在為50×10¬?以下，有些勞動保護(hù)條例對使用它有明文限制;一些歐洲國家限制進(jìn)口和使用這類含氯清洗劑的產(chǎn)品。
(3) 溴代烴溶劑最近幾年在美國、日本有溴系清洗劑面世，并在電子工業(yè)、航空工業(yè)、汽車工業(yè)、家電領(lǐng)域大量使用。據(jù)報(bào)道，波音飛機(jī)部件就是選用該類清洗劑清洗。溴系清洗劑的主要成分是高純度的正溴丙烷(NPB)。其性能可以與CFC-113和TCA相媲美;主要技術(shù)參數(shù)與TCA幾乎完全一樣，濕潤系數(shù)更好，對于金屬零件的清洗能力更強(qiáng);沒有閃點(diǎn)，可以重復(fù)回收使用，運(yùn)行成本很低;替代CFC和TCA,工藝完全一致，幾乎不需要更換設(shè)備，只需要調(diào)整一下蒸洗溫度就可以了，被稱為是“第三世界的替代清洗劑”。溴系清洗劑的ODP值為0.006，在大氣中壽命為11天，幾乎沒有GWP值。關(guān)于毒性還有爭論，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)已經(jīng)組織進(jìn)行了5年多的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析有很大差異。美國環(huán)保局在2002年3月27日發(fā)布的政策中明確接受NPB作為溶劑用于清洗、氣霧和膠黏劑。但是由于對其毒性尚無確切的數(shù)據(jù)，在使用中應(yīng)當(dāng)控制在空氣中的暴露濃度
中國波晶協(xié)會和清華大學(xué)液晶工程技術(shù)中心承擔(dān)了“液晶行業(yè)替代清洗劑的實(shí)驗(yàn)與研究”項(xiàng)目。根據(jù)工作計(jì)劃，液晶中心對各種潛在的替代洗劑進(jìn)行了清洗效果實(shí)驗(yàn)和分析。依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)HEP-2清洗劑(主要成分是NPB)比較理想，并于2001年4月提交了第一階段報(bào)告，并提出初步的設(shè)備改造方案。在此基礎(chǔ)上，液晶中心按照HEP-2 的工藝特點(diǎn)，設(shè)計(jì)定制了一臺專用的清洗設(shè)備，進(jìn)行HEP-2對液晶屏的批量清洗實(shí)驗(yàn)，并對清洗后的液晶屏進(jìn)行可靠性等多重測試。再次驗(yàn)證HEP-2對液晶屏的清洗效果以及可靠性影響，并確定最終的批量清洗替代工藝方案以及最終報(bào)告。
最終結(jié)果證明:所選用的HEP-2清洗劑，配合自行設(shè)計(jì)的全自動清洗設(shè)備，完全可以達(dá)到原來使用CFC的清洗效果;而且采用HEP-2清洗劑比CFC清洗效率提高，單個工序從15min縮短到5min;采用重新設(shè)計(jì)的雙冷凝區(qū)、全密封全自動清洗機(jī)，除上料和下料外，設(shè)備自動完成每個工序的清洗;設(shè)備工藝參數(shù)與原有設(shè)備接近，替代方便;而生產(chǎn)效率、產(chǎn)品一致性大幅度提高;工人的工作環(huán)境完全改善，不需要直接接觸化學(xué)溶劑，避免了可能發(fā)生的化學(xué)中毒，勞動強(qiáng)度下降;同時，清洗劑基本上被冷凝回收，消耗量大幅度下降，可以大幅度降低使用成本。
(4)有機(jī)氟化物(HCFC、HFC、HFE、PFC)替代CFC-113的氟系清洗劑主要有HCFC (含氫氟氯化碳)、HFC (含氫碳氟化物)、HFE (氫氟醚)、PFC (全氟化碳)等，其中HFC、HFE、PFC本身不具有清洗力，需要和其他化合物組合后才能使用。該類清洗劑具有與CFC-113接近的清洗性能，穩(wěn)定、低毒、不燃、安全可靠，但是通常價格昂貴。HCFC對臭氧層有一定的影響，大量使用的有HCFC-141B、HCFC-225，屬于過渡性替代品，最終還要被禁用; HFC和HFE類清洗劑過于穩(wěn)定，在大氣中的壽命高達(dá)數(shù)千年甚至幾萬年，是非常厲害的溫室氣體。
(5)天然有機(jī)物(植物系) 從植物中提取的烴類有機(jī)物品種很多，使用較多的主要有松節(jié)油和檸檬油。松節(jié)油是一種比較有代表性的植物系烴類溶劑，存在于天然的松脂中。將松脂蒸餾，餾出物就是松節(jié)油，固體剩余物就是松香，主要成分是蒎烯，其溶解能力介于石油醚和苯之間，沸點(diǎn)和燃點(diǎn)較高，使用安全性較好。
檸檬油是由柑橘、柚子、檸檬類水果皮中蒸餾提煉得到的一種烴類溶劑，主要化學(xué)成分是叫苧烯(甲基丙烯基環(huán)己烯)的單環(huán)萜烯，組分 很復(fù)雜，沸點(diǎn)為175.5-176°C，物理性能與松節(jié)油相似，具有柑橘(檸檬)水果香味。檸檬油本身不溶于水，添加活性劑后與水任意比例混配。它的去油脫污能力很強(qiáng)，在美國應(yīng)用很廣泛，包括機(jī)械加工、車輛維修去油污清洗、保齡球道的清洗、油罐清洗、電子部件清洗等。特別是它來自純天然水果，被美國FDA認(rèn)定可以作為食品添加劑，不用擔(dān)心殘留，并被證明具有殺菌作用，被應(yīng)用到食品加工機(jī)械、餐具的清洗、啤酒罐的清洗等直接與飲食相關(guān)的領(lǐng)域，在民用和家庭清洗領(lǐng)域也具備良好的應(yīng)用前景。
柑橘油對油脂的相溶性很強(qiáng)，通過棉紗過濾，可以將油污分離，可重復(fù)使用。廢液可以生物降解，不會造成污染，環(huán)保費(fèi)用低。缺點(diǎn)是去油和溶解能力太強(qiáng)，直接接觸皮膚會造成皮膚脫油干燥;不能直接清洗有漆的物件和很多種塑料、橡膠，容易造成漆膜脫落和溶解。日本曾經(jīng)用該類溶劑溶化一次性餐具盒和包裝用泡沫塑料，也就是白色垃圾，溶解力很強(qiáng)。
中國有關(guān)單位已經(jīng)開始植物系清洗劑的研究和應(yīng)用。國內(nèi)從1998年開始，從美國引進(jìn)柑橘油清洗劑和相關(guān)的清洗技術(shù)，并開發(fā)生產(chǎn)了配套的專業(yè)清洗設(shè)備，在機(jī)械加工等領(lǐng)域進(jìn)行了推廣應(yīng)用。國內(nèi)一些公司又發(fā)明了從食用植物萃取的清洗劑及現(xiàn)有相關(guān)的清洗技術(shù)，從2012開始出口東南亞、歐洲等20多個國家，受到了國際市場的歡迎。
(1).jpg "清洗劑")
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