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1、 四川理工学院毕业设计新型四氯乙烯清洗剂配方开发学 生：朱建民学 号：09031030322专 业：应用化学班 级：2009 级 3班指导老师：颜 杰 四川理工学院材料与化学工程学院二一三 年 六 月摘 要以四氯乙烯和水为主要原料，利用表面活性剂的乳化，增容性质，用一定配比的复合乳化剂，将四氯乙烯与水均匀的混合，充分乳化，不出现分层现象，制成水包油（O/W ）型的清洗剂。 现在国内以及国外应用在飞机外表面以及零件的清洗剂种类主要是溶剂型的清洗剂、碱性水基型的浓缩清洗剂、乳化剂型的清洗剂、气雾剂以及压力喷雾剂等，这其中又以溶剂型的清洗剂为主要。清洗剂在向环保节能的方向发展，未来开发的清洗剂在满足
2、高效性与经济性的大前提下，主要朝着环保与安全的方向发展，具体内容包括以下三个方面: 选用容易生物降解的原材料和各类助剂，高效无毒或低毒，处理和排放简单; 清洗剂具有回收再利用的价值，尽可能地减少废液排放; 废油可再生利用或用作燃料。关键词：四氯乙烯 表面活性剂 油包水 清洗剂 1 前言1.1清洗剂的基本概况1.1.1定义水系清洗剂以表面活性剂（聚氧乙烯月桂醚，司班-80，十二烷基苯磺酸钠）以及一些辅助试剂配制而成的，在清洗涤金属外表面上的污渍的时候，可以降低水溶液表面的张力，增强去污质量的试剂。按照清洗剂的外观可以分为固体清洗剂、液体清洗剂。固体清洗剂的产量很大，通常为洗衣粉等物质，其中有粉末
3、状、固体颗粒状和空心状等。还有介于两者之间的清洗剂，即洗衣膏。各种制作清洗剂有着不相同的生产工艺条件，又以固体清洗剂最是复杂。世界上各个国家大都生产空心状固体清洗剂，利用高塔喷雾烘干的方法，其中主要的工艺有浆料的制备、干燥、老化以及包装。液体清洗剂制作要简单一些，只是需要把表面活性剂、辅助剂以及其它的一些添加剂，和经过处理的去离子水，进行相互混合就行。半水系清洗剂以细的颗粒形状的具有弱碱性的吸附各种辅助剂制成的新型的清洗剂，利用天然的介面活性的颗粒为主要原料，利用各种活性剂以及一些杀菌剂等，和光亮的因子和环保技术等高科技制作而成的，是一种多功能的、高效的综合性的环保型清洗剂。现代新型的清洗剂，
4、去污的效果很独特，用途也很广泛， 并且对人的皮肤是不会有什么副作用的。由活性的颗粒作为辅助剂和磨粒中具有特殊的清洗剂混合清洗时具有细微的摩擦更加能够快速清洗各种顽固的污垢。灰尘，油污、水泥污垢、划痕、 锈迹、胶粘物质、茶渍，很环保，不损害砖面，不会伤手。非水系清洗剂以烃类的溶剂、卤代烃的溶剂、醇类的溶剂、醚类的溶剂、酮类的溶剂、酯类的溶剂、酚类的溶剂、混合的溶剂所组成。新型四氯乙烯清洗剂是水基型液体清洗剂，它是根据复合表面活性剂的HLB 值确定表面活性剂的用量，使油相与水相在一定的温度下，经转相法，通过强烈搅拌，均匀的混合而制成的 O/W 型清洗剂，适用于机械以及飞机表面等的清洗剂，此类清洗剂
5、的配制方法简单，只是需要将能够溶于有机溶剂的表面活性剂在合适的温度下溶于一个合适的容器，在讲能够溶于水的表面活性剂溶解于另一个合适的容器内，然后通过转相法，在强烈的搅拌下充分混合乳化即可。1.1.2分类清洗剂按用途可分为工业用清洗剂与民用清洗剂。工业清洗剂有除油清洗剂，除蜡清洗剂，液晶清洗剂，冷脱（常温清洗） ，除锈清洗剂，等品种较多。民用清洗剂有洗衣粉，洗手液，肥皂，洗洁精、全能清洗剂等。清洗剂按溶剂的不同可分为水基清洗剂与有机溶剂清洗剂。水基清洗剂就是溶剂为水， ，如除油清洗剂，洗洁精，洗衣粉等。有机溶剂清洗剂溶剂为有机溶剂。水系水是很有用的清洗剂，有其它清洗剂不能代替的作用以及地位。一般
6、水及其容易在自然界中获取得到，水的溶解力以及分散力很强。然而表面张力很大，在使用过程中是需要加表面活性剂的，从而减小表面的张力，增加湿润性。在普通的工业清洗中，碱，酸以及水的配合很常见，有的金属需要加防锈剂；在精细、和超精细的工业清洗中。大都要求把水制成去离子水。一般用电阻率衡量水的纯度。工业中要求要在 18Mcm 之上。近年来，我国一些地区缺水严重，清洗用水有很大的挑战。有些城市已禁止使用水洗车了，只能使用回收的水，或者是雾化的节水装置。在精密的工业清洗过程中，制备去离子水的费用很贵。用水洗必定要加热以及烘干，增加了很多漂洗成本。耗能很大，运行的成本一般会比溶剂洗高很多；其次，以前大量含有化
7、学试剂以及污垢的废弃水没有经过处理直接就排放了。有的还带有毒性极大的重金属离子，严重污染环境，需要增加污水处理的设备。半水系半水系的清洗剂又叫作准水的系清洗剂，是以高沸点的溶剂和表面活性剂等所组成。如醇，酯类，机烃类，N甲基吡咯烷酮和其他物质组成的。一般含有 10%-25%的水，通常不容易燃烧。但是在加热清洗的时候，水的含量控制不好，就有可能引起燃烧。半水系清洗和溶剂清洗有一些不相同。它的清洗本质是剥离去除。却不是溶解，但是为了预防已剥落的污渍再附着到已经清洗的物体上， 清洗剂需要不断地循环，并且增加水，油分离器。半水洗的清洗效果通常是很好地， 但是清洗的成本比较高废液也不能够再生回收和重复使
8、用。 非水系非水系的清洗剂是不溶于水的有机溶剂。精密的工业清洗所使用的非水系清洗剂一般是氯代烃、氟代烃、溴代烃和一些有机溶剂。衡量溶剂的指标一般有 KB 值、 AP、 SP、 表面张力、 密度、 沸点和 闪点、暴露浓度以及其他一些参数。KB 值高，就是溶解力很好的溶剂，但不一定是清洗能力很好的清洗剂。一般好的精密工业清洗剂需要具备以下的条件：1.化学性能很稳定，不易和被清洗物体发生化学反应；2.表面张力以及粘度很小，渗透力极强；3.沸点要低，能够自行干燥；4.无闪点，不易燃烧；5.KB 值不能太高，避免和被清洗物质互溶；如果不用考虑上述的 5 条。最好的清洗剂应该 CFC 以及 TCA。它们化
9、学性质很稳定，并且可以长期的保存不变质；绝大多数的金属、塑料均无作用，是不会发生溶解的现象，没有闪点，低毒，并且使用很安全；表面张力很小，渗透力极强，清洗能力很强；沸点低，蒸发速度很快，清洗过的工件能够自行干燥，通常不需要烘干，从而被广泛的应用于各种工业的清洗中。然而唯一的缺点是会破坏臭氧层，因此正在被慢慢的禁用。我国生产 CFC 清洗剂企业只有常熟 3F 一家了。虽然各国都开发了各种各样的代替品，但是各国还没有能找到一种可以和CFC 相比的清洗剂，它们都存在着这样或那样的问题，现在在使用的主要替代产品有：烃类只含有碳氢两种元素的烃类溶剂。根据分子结构的不同，现在已经开出发了很多种性能的新产品
10、，在日本使用非常的广泛。这类清洗剂具有的优点有：非 ODS，并且对油污的洗净力很强。渗透性较好。无味或是微臭，毒性很小。废液的处理很容易。并可再生利用，价格低廉；但缺点是具有一定的易燃或是易爆性，且干燥很慢，对清洗设备的要求较高，一次性的投入很大。较为理想的是利用真空清洗的方式，降低表面张力，从而提高清洗能力，然后再使用真空进行干燥。设备的造价高，操作较为复杂，效率相对很低。氯代烃溶剂氯代烃清洗剂主要是由二氯甲烷，三氯乙烯和四氯乙烯。此类溶剂通常广泛的应用在清洗领域，主要是具有以下的优点和特征：A.很低的 ODP 值。通常不破坏臭氧层；并且在一般的情况下使用具有不容易燃烧性。不会有引起火灾或是
11、爆炸的危险性；对金属加工油，油脂，机械油污垢等油污的溶解力较大。对塑料以及橡胶也可以产生膨润或是溶解。其粘度和表面张力很小，渗透力较强，可渗透于狭小的缝隙，彻底溶解并清除附着的污垢；沸点低，蒸发热很小，适合作蒸汽清洗，清洗后能够自行干燥；废液也可通过蒸馏进行分离，循环的使用；可以使用和 CFC 与 TCA 相同或是相近的清洗工艺以及设备，操作很简单，效率较高，运行成本低；缺点是：毒性很高，通常在空气中含量的限制在为 50PPM 以下；一些劳动保护条例对使用它会有明文的限制；一些欧美国家的限制进口以及使用这类的含氯清洗剂的产品。溴代烃溶剂近些年来。在欧美，日本有溴系新型清洗剂产品上市。并且在电子
12、工业，航空工业，汽车工业以及家电领域有大量的使用。波音飞机部件也是选用该类清洗剂进行清洗。该类清洗剂的主要成分是高纯度正溴丙烷。它的性能可以和CFC-11 以及 TCA 相比美。重要的技术参数和 TCA 大致完全是一样地，湿润系数却更加好，并且对于金属器件的清洗能力更加强。而且没有闪点，是可以重复的回收使用，清洗成本较低。替代 CFC 以及 TCA 的工艺几乎一致，一般不需要更换装备。仅仅需要调节一下蒸洗的温度就可行了，因此也被称作是“新世界的代替清洗剂” 。溴系的清洗剂的 ODP 值是 0.0056，在大气中的寿命是 12 天，可以说没有 GWP。但是关于毒性大小还有很多的争论，目前联合国的
13、环境规划署也已经是进行了 4 年多地实验。但是实验的结果和理论的分析有着很大区别。美国的环保局也在 2002 年时公布新的政策里明确的接受了 NPB 做为溶剂，并用于清洗以及气雾与胶粘剂。然而由于他的毒性还没有确切的实验结果，所以使用时应该控制其在空气里面地暴露浓度。现在以中国的液晶协会以及清华大学的液晶技术中心所承担的，即液晶行业里替代清洗剂地实验和研究计划。依据工作的计划，在液晶中心对各类可行的替代的清洗剂进行着清洗效果的试验与分析。根据实验的结果，得出 HEP-2型清洗剂和其他的清洗剂相比较为理想，并且在 2001 年的 4 月已经提交过了在第一阶段的报告，而且还提出了初步的装备的改造方
14、法。并在这个基础之上，液晶技术中心还按照 HEP-2 具有的工艺特性，设定了几台专业的清洗装备设施。并进行 HEP-2 型清洗剂对液晶屏的大批量的清洗试验。还对清洗之后的液晶屏幕进行了可靠性等一系列的多重测定，有一次验证了 HEP-2 型清洗剂对液晶屏幕的清洗效果和可靠性影响。并确定了最后的批量清洗所替代工艺方法和最终的报告。最后的结果证明，选用的 HEP-2 型清洗剂，再配合自己设计制作的全自动的清洗设施，是完全可以达到以前使用 CFC 的清洗能力。并且采用 HEP-2 型清洗剂要比 CFC 清洗的效率有所提高。并且单个的工序从原来的 15 分钟缩短到了现在的 5 分钟；并利用重新设计后的双
15、冷凝区。完全密封的全自动清洗设备，除上料以及下料外，设备还能自动的完成每一个工序的清洗工作。设备的工艺参数和原来设备很接近，且替代较方便；而且生产效率高，产品相似性大幅度得到提高；且工人的施工环境完全得到了改善，是不需直接的接触到化学溶剂，因此避免了可能发生的化学中毒发生。同时劳动强度也下降；与此同时，清洗剂大致上都可冷凝回收使用，因此消耗的量就大幅度的下降，能够大幅度的降低使用的成本。与此同时，于压缩机以及电真空的领域，代替实验也是已经都完成了，尤其是经过了压缩机的冷媒以及润滑油的互溶性的实验，已经开始于压缩机的行业大批量的使用。且电真空行业所组织进行的实验也已经要完成了，结果是基本可以符合
16、要求地。最后的报告也在完成之中了。我国生产的 HEP-2 型清洗剂计划也已经是得到了联合国基金的准许，中国环保总局也在结合相关单位在国际履约的环保产业园里实施该此计划，到时，HEP-2 型清洗剂也将作为我国清洗剂的重要的替代品。1.2 国内外研究现状飞机的零部件清洗剂是以表面活性剂、有机或无机的缓蚀剂和碱性的辅助剂等为主要原料以复配的方法配制而成的碱性水基型浓缩的清洗剂，这是飞机制造业中加工零件的过程中所使用的。现在国内以及国外应用在飞机外表面以及零件的清洗剂种类主要是溶剂型的清洗剂、碱性水基型的浓缩清洗剂、乳化剂型的清洗剂、气雾剂以及压力喷雾剂等，这其中又以溶剂型的清洗剂为主要。溶剂型清洗剂的特点是对油污的溶解力强，一般对金属基体不产生锈蚀，但对水性脏污则无法清洗，同时对环境和人体易造成伤害，存在不安全因素。水基清洗剂克服了溶剂型清洗剂的缺点同时兼备了它的优点。在清洗剂类型的选择方面英、美、日、法等国均采用水基型清洗剂。有关飞机的零部件的清洗剂的标准，目前国外所采
