Prinzipien der wässrigen Metallreinigung und Tensidanwendungen

Die wässrige Metallreinigung wird hauptsächlich durch die Funktionen von Tensiden wie Emulgierung, Benetzung, Solubilisierung, Penetration, Dispersion, Korrosionshemmung und Chelation erreicht.

Tenside können die Grenzflächenspannung zwischen zwei Phasen ändern (normalerweise reduzieren). Sie sind amphiphile Verbindungen, die sowohl hydrophile als auch lipophile Gruppen enthalten. Die lipophile Gruppe besteht im Allgemeinen aus Kohlenwasserstoffketten, während die hydrophile Gruppe normalerweise aus sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen wie Hydroxyl-, Carboxyl- oder Ethergruppen besteht. Daher hängen die Eigenschaften von Tensiden nicht nur von der Größe und Form der hydrophoben Einheit, sondern auch von der Art der hydrophilen Gruppe ab. Basierend auf ihrer Fähigkeit, in Wasser und die Ladung der resultierenden aktiven Ionen zu ionisieren, können Tenside in vier Arten eingeteilt werden: nichtionisch, anionisch, kationisch und amphoterisch. Unter diesen werden nichtionische und anionische Tenside die am häufigsten in Metallentaumsreinigern verwendeten.

Parameter zur Bewertung von Tensideigenschaften

Hydrophil -lipophiles Gleichgewicht (HLB)

Um die hydrophil -lipophile Kapazität eines Tensids und seines Gleichgewichts zu beschreiben, wird der HLB -Wert eingeführt. Eine niedrige HLB weist auf eine starke Lipophilie und schlechte Wasserlöslichkeit hin, was die Spülung schwierig macht. Eine hohe HLB zeigt eine starke Hydrophilie und gute Löslichkeit an, aber weniger effektive Adsorption an der Grenzfläche. Bei nichtionischen Tensiden reichen HLB -Werte typischerweise zwischen 0 und 20; Für ionische Tenside reichen sie zwischen 1 und 40. Für Reinigungsmittel, die bei Benetzung, Penetration und Emulgierung verwendet werden, wird ein HLB von 13 bis 15 als optimal angesehen.

Wolkenpunkt

Der Wolkenpunkt ist ein wichtiger Indikator für nichtionische Tenside. Es bezieht sich auf die kritische Temperatur, bei der eine 1% wässrige Lösung beim Erhitzen turbisch wird und dann beim weiteren Erhitzen oder Abkühlen erneut klar wird. Über dem Wolkenpunkt nimmt die Tensidaktivität ab, während darunter die Aktivität zunimmt. Der Wolkenpunkt wird von der Länge der lipophilen Gruppe, der Art der hydrophilen Gruppe und der Elektrolytkonzentration in der Lösung beeinflusst.

Nichtionische Tenside werden im Wasser im Allgemeinen weniger löslich, wenn die Temperatur steigt, da die hydrophilen Gruppen (–och₂ch₂-, –OH) Wasserstoffbrückenbindungen mit Wassermolekülen bilden. Mit zunehmender Temperatur dissoziieren Wassermoleküle und die Hydrophilie nimmt ab. Daher sind nichtionische Tenside die Hauptkomponente von Niedertemperatur-Metallreinigungsmitteln.

Bei ethoxylierten nichtionischen Tensiden (EG, Alkylphenol -Ethoxylaten) senken längere Kohlenstoffketten den Wolkenpunkt, während eine höhere Ethylenoxid -Molfahl (n) den Wolkenpunkt erhöht und die Hydrophilie verbessert. Daher sollten Produkte mit geeigneten Cloud -Punkten gemäß den praktischen Anforderungen ausgewählt werden.

Häufige Tenside für die Reinigung von Metallentzetteln

Nichtionische Tenside

Diese Tenside ionisieren in Wasser nicht. Ihre hydrophilen Gruppen bestehen normalerweise aus sauerstoffhaltigen Einheiten (Ether oder Hydroxyls), und ihre lipophilen Gruppen sind lange Kohlenwasserstoffketten.

• Alkylpolyoxyethylenethether : Zum Beispiel enthält Dodecyl -Polyoxyethylen -Ether eine lipophile Gruppe - C₁₂h₂₅ und eine hydrophile Gruppe –O (ch₂ch₂o) ₆H.

• Alkylphenol -Polyoxyethylen -Ether (OP -Serie) : häufig basierend auf Octyl (C₈) und Nichtyl (C₉) -Phenolen. Wenn die Ethylenoxid -Additionszahl (m) 8–12 beträgt, bieten sie hervorragende Benetzungen, Emulgierung und Penetrationseigenschaften. Beispielsweise hat Polyoxyethylen Octylphenol-Ether (TX-10) eine HLB von 12,8 und einen Wolkenpunkt von 61–67 ° C. Bei m> 15 nimmt die Emulgierung der Fähigkeit ab.

• Fettalkohol -Polyoxyethylen -Ether (AEO -Serie) : Mit der allgemeinen Formel R -O (Ch₂ch₂o) ₙ - H, wobei r = c₁₂ -c₁₈ und n = 7–13. Zum Beispiel AEO-9. Diese Tenside emulgieren, dispergieren und reinigen nicht nur effektiv, sondern bieten auch eine gute harte Wasserbeständigkeit und Benetzungsleistung. Weit verbreitet bei Textilreinigung und Färben.

• Alkanolamide (z. B. Kokosnussöl -Diethanolamid, RCON (Ch ₂ Ch ₂ OH) ₂ ₂ ₂ ) : In synthetischen Reinigern zur Schaumstoffstabilisierung und verbesserten Waschmittel verwendet. Auch bei kurzfristiger Rostprävention während der Metallentwicklung angewendet.

Nichtionische Tenside weisen eine hervorragende Stabilität in sauren und alkalischen Medien, Kompatibilität mit anderen Tensiden und eine gute Löslichkeit in einer Vielzahl von Lösungsmitteln auf. Sie zeigen eine schwache Adsorption auf Metalloberflächen, hinterlassen minimale Rückstände und sind daher ideale Materialien für die Reinigung von Metallentzetteln.

Anionische Tenside

Diese ionisieren in Wasser, um negativ geladene aktive Gruppen zu erzeugen, hauptsächlich einschließlich:

• Carboxylate : z.

• Sulfate : EG, Natriumdodecylsulfat (C₁₂h₂₅oSo₃na, SDS).

• Sulfonate : EG, Natriumdodecylsulfonat (C₁₂h₂₅so₃na).

• Alkylbenzolsulfonate : EG, Natriumdodecylbenzolsulfonat (LAS).

Unter diesen ist LAS am häufigsten produziert und verwendet. Seine Leistung hängt von der Länge der Alkylkette und der Position der sulfonischen Gruppe am Benzolring ab. Lineare Alkylketten liefern im Allgemeinen eine stärkere Würzung als verzweigte Ketten, während verzweigte Strukturen die Löslichkeit verbessern.

Bei höheren Tensiden mit fettem Alkoholester haben Natriumsalze im Allgemeinen die beste Entfettungskapazität. Ethoxylierte Sulfate wie AES (Natriumfettalkohol-Äthersulfat) und Apeo-Sulfate kombinieren nichtionische und anionische hydrophile Gruppen und bieten starke Reinigungen, Entfettungseffizienz und gute harte Wasserbeständigkeit.

Anionische Tenside neigen dazu, beide Metalloberflächen und Partikelverunreinigungen (wie Polierverbindungen, Fett und Wachs) zu adsorbieren, die gleiche Ladung zu vermitteln und gegenseitige Abstoßung zu verursachen. Dies reduziert die Adhäsion und erleichtert die Bodenentfernung. Sie hinterlassen jedoch häufig mehr Rückstände auf Metalloberflächen und zeigen somit eine relativ schwächere Spülleistung. Darüber hinaus sollten anionische und kationische Tenside nicht gemischt werden, um nicht lösliche Ausfälle zu bilden.

Kationische und amphotere Tenside

• Kationische Tenside (z. B. Cetyltrimethylammoniumbromid) produzieren positiv geladene Ionen in Wasser. Sie haben im Allgemeinen eine schwache Waschität, aber starke bakterizide Eigenschaften, sodass sie typischerweise nicht zur Metallentsorgung verwendet werden.

• Amphoterische Tenside enthalten sowohl anionische als auch kationische Gruppen im selben Molekül wie Betain (R -N⁺ (Ch₃) ₂Ch₂coo⁻). Sie weisen sowohl Reinigungs- als auch antibakterielle Funktionen auf, werden jedoch häufiger in High-End-Shampoos, Babyreinigern, Stoffweichmachern, Antistatikern und Desinfektionsmitteln als in Metallentücher verwendet.

Die Beziehung zwischen Tensidstruktur und Reinigungsleistung ist bemerkenswert: Innerhalb von Löslichkeitsgrenzen bieten längere hydrophobe Ketten eine stärkere Reinigung; Lineare Ketten funktionieren besser als verzweigte Ketten; Hydrophile Gruppen an terminalen Positionen sind günstiger als interne; Nichtionische Tenside mit höheren Wolkenpunkten reinigen effektiver; und für nichtionische Tenside von Polyoxyethylen nimmt die Reinigungsfähigkeit mit zunehmender Ethylenoxidkettenlänge ab.

Builder -Agenten (Zusatzstoffe)

Bauherren, auch als Synergisten bekannt, werden verwendet, um die Tensidleistung bei der Entfette zu verbessern, die Bodenentfernung zu beschleunigen und die Rücklage auf Metalloberflächen zu verhindern. Gemeinsame Typen umfassen:

• Chelatmittel : Binden alkalischen Erdmetallionen wie Ca²⁺ und mg²⁺ in lösliche Komplexe, wodurch eine sekundäre Adsorption verhindert wird.

• Korrosionsinhibitoren : Zum Beispiel wird Benzotriazol beim Reinigen von Kupfer und seinen Legierungen hinzugefügt; Natriummetasilikat wird beim Reinigen von Aluminium, Zink und deren Legierungen zugesetzt.

• Wasserenthärter : wie Natriumtripolyphosphat (Na₅p₃o₁₀), das Calcium- und Magnesiumionen in lösliche Phosphate umwandelt.