鋁翅片表面清洗劑的配置與測試

劉飛 李朝 張銘 賈文琦 張子健 齊琪

摘要：基于單因素實驗和正交實驗的設計方法，制備鋁制品表面清洗劑，確定其最優配方。并對清洗劑的金屬腐蝕性、PH、乳化性、分散性以及防腐性能等指標進行測試。

關鍵詞：鋁制品表面清洗劑;正交實驗;單因素實驗

1、前言

鋁制品的清洗也越來越受到人們的關注。應用氫氧化鈉溶液和非離子表面活性劑進行復配雖提高了針對空調鋁翅片散熱器的清洗效率，但其溶液不易保存易潮解，降低清洗效率，且清洗過程復雜易腐蝕，應用超聲波對大中型鋁鑄件清洗過程中，進行超聲波清洗、雙聯冷水漂洗和熱水漂洗，清洗過程復雜而且清洗中針對重油污器件需要應用酸性清洗劑會對工件表面造成腐蝕，對環境造成污染。因此找到一種清洗效率高、安全的清潔清洗劑是目前清洗劑研究的重點。本文研制的清洗劑能很好解決了以上問題。

2、實驗部分

2.1 實驗材料

實驗材料以AES，聚乙二醇，6501，MOA-5，司盤，吐溫為變量每項最小值為0.5最大值為2.5，變量為2.5進行單因素試驗分析，三乙醇胺1ml，鉬酸鈉0.5g，四硼酸鈉0.5g，泡敵1.5ml，苯并三氮唑0.2g，乙二胺四乙酸二鈉0.3g，丙二醇甲醚0.5ml等藥品為常量。

2.2 實驗安排

2.2.1 單因素實驗

選取表面活性劑（AES、聚乙二醇、6501、MOA-5、司盤80、吐溫80）作為單因素的變量依次進行試驗。并且將油酸鈉、OP-10作為預選單因素的因素實驗方案，鋁緩蝕劑（苯駢三氮唑）、洗滌助劑（乙二胺四乙酸二鈉）、鈍化劑（鉬酸鈉）、消泡劑（泡敵）其他助劑（三乙醇胺、丙二醇甲醚、四硼酸鈉）進行單因素實驗。

2.2.2 響應面實驗

由單因素實驗得，依次選取AES、聚乙二醇、6501、MOA-5、司盤80、吐溫80進行單因素實驗。在保證其他因素不變的前提下，使某一因素按照某一固定的數值變化時，測取該條件下的除油污量，根據失重法進行清洗劑清洗效率的計算。

綜合了單因素實驗結果選取泡敵1.5ml、三乙醇胺1ml、鉬酸鈉0.3g、四硼酸鈉0.3g、乙二胺四乙酸二鈉0.3g、二醇甲醚0.5ml作為常量。以AES、聚乙二醇、司盤80、吐溫80、油酸鈉、苯駢三氮唑為變量，以清洗率為響應值，進行響應面分析實驗。

3、結果與討論

3.1 單因素實驗

實驗選取了AES、聚乙二醇、6501、MOA-5、司盤80、吐溫80這幾個因素進行單因素實驗，隨著AES的逐漸增加清洗效率在逐漸提高，磷酸鹽的溶解度逐步達到飽和，當AES的量達到1ml以后就不會出現正相關的現象了[1] ;聚乙二醇與AES的結果相反。原因是聚乙二醇屬于醇類物質易與水發生水解反應，當一定量的聚乙二醇添加到溶液中時，部分溶液與水發生反應[2] ;6501隨著濃度的升高清洗效率在逐步的提高，但是并不顯著;MOA-5與其他試劑不同，隨著量逐漸增加，清洗效率出現波動。但當量大于2.0ml時清洗效率出現大幅度降低。隨著MOA-5濃度的增加，表面活性劑分子以規整的最緊密堆積狀態方式形成的界面膜[3] ;由于司盤80和吐溫80的化學性質相似，二者相互促進所以二者一般都是一起使用。二者對清洗效率的影響效率都相似呈現出先降低再增加的現象。

通過對以上物質的單因素實驗，確定了上述因素的清洗效率依次為聚乙二醇>AES>司盤80>吐溫80>MOA-5>6501。

3.2、響應面實驗

應用Design-Expert8.0.6得到響應值與變量之間的數學關系。對實驗數據進行二次多元回歸擬合，得到線性回歸方程如下：

方程中的一次項司盤80、吐溫80、苯駢三氮唑對響應值Y的影響較大，其中司盤對響應值影響最大。AES，聚乙二醇，油酸鈉對結果的影響不顯著。由此而知，各個試驗因素對響應值的影響并不再只是簡單的線性關系。

由表可知，響應值Y的相關系數R2為0.811說明模型擬合度高，表明清洗劑清洗率的實驗值和預測值相近;調整后的相關系數為0.8015說明該結果能在0.1885的程度上說明清洗劑效率與預測的不符;變異系數為4.05%說明該模型能盡可能好的反映實際情況。綜上，上述建立的模擬方程擬合程度較高，實驗誤差較低，能有效的分析和預測清洗劑的清洗效率。

4、結論

根據實驗分析，確定清洗劑各個組成成分的比例AES（2ml）、聚乙二醇（1.25ml）、司盤80（1.1ml）、吐溫80（0.2ml）油酸鈉（0.2g）、苯駢三氮唑（0.55g），泡敵（1.5ml），三乙醇胺（1ml），鉬酸鈉（0.3g），四硼酸鈉（0.3g）乙二胺四乙酸二鈉（0.3g）二醇甲醚（0.5ml）。在單因素實驗的基礎上，通過響應面實驗獲得了最優工藝參數。驗證了實驗清洗效率能達到99%，實際值與預測值相近。

參考文獻：

[1] .王業飛;趙福麟，由AES合成脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鈉的研究 %J 精細石油化工.1996，（05），22-25.

[2] .徐藝凇;張鳳香，聚乙二醇功能化離子液體的制備及其在有機反應中的應用 %J 化學進展.2015，27（10），1400-1412.

[3] .王海波;劉德山，表面活性劑對分散體系粘度影響的特殊性 %J 高等學校化學學報.2005，（04），737-741+590.

基金項目：

大學生創新創業訓練計劃項目（201910214279）

作者簡介：

劉飛（1998?），男，黑龍江省綏化市人，在讀本科生，專業為材料成型與控制工程。

（作者單位：哈爾濱理工大學榮成校區）