一种阳离子型油污清洗剂的制备方法

文档序号:758246 发布日期:2021-04-06 浏览:28次 >En<

阅读说明:本技术 一种阳离子型油污清洗剂的制备方法 (Preparation method of cationic oil stain cleaning agent ) 是由 魏立新 李哲 卢梦真 董航 赵健 于 2020-12-13 设计创作,主要内容包括:一种阳离子型油污清洗剂的制备方法。包括如下步骤:将定量叔丁基苯酚与催化剂氢氧化钾投入高温高压反应釜中密封,通入氮气吹扫后抽至真空,向反应釜中通入环氧乙烷,升温至140℃反应生成中间产物1;再向反应釜中通入环氧丙烷,升温至140℃反应生成中间产物2;再向反应釜中通入环氧乙烷,升温至140℃反应生成嵌段聚醚A。取定量聚醚A与催化剂氢氧化钾加入到三分瓶中,水浴加热80℃,缓慢滴加3-氯-2羟丙基三甲基氯化铵水溶液,反应得到一种阳离子型油污清洗剂。该油污清洗剂具有用量少、清洗速度快、效率高等优点,是一种高效油污清洗剂。(A preparation method of a cationic oil stain cleaning agent. The method comprises the following steps: putting quantitative tert-butylphenol and catalyst potassium hydroxide into a high-temperature high-pressure reaction kettle, sealing, introducing nitrogen, purging, vacuumizing, introducing ethylene oxide into the reaction kettle, and heating to 140 ℃ to react to generate an intermediate product 1; then introducing propylene oxide into the reaction kettle, heating to 140 ℃ and reacting to generate an intermediate product 2; and introducing ethylene oxide into the reaction kettle, and heating to 140 ℃ to react to generate the block polyether A. And (2) adding a certain amount of polyether A and a catalyst potassium hydroxide into a trisection bottle, heating in a water bath at 80 ℃, and slowly dropwise adding a 3-chloro-2 hydroxypropyl trimethyl ammonium chloride aqueous solution to react to obtain the cationic oil stain cleaning agent. The oil stain cleaning agent has the advantages of small using amount, high cleaning speed, high efficiency and the like, and is a high-efficiency oil stain cleaning agent.)

一种阳离子型油污清洗剂的制备方法

技术领域

本发明属于工业清洗技术领域,尤其涉及一种阳离子型油污清洗用表面活性剂的制备方法。

背景技术

随着社会经济的日益发展,对于各种金属材料的使用越来越广泛。仅钢材使用这一项来说,从50年代开始,世界钢铁产量飞速发展,从1950年年产1.89亿吨到1979年年产7.4亿吨,年平均增长1900万吨。70年代后,中国钢产量迅速增长,由于经济的腾飞,中国钢材需求、钢材产量也在迅猛增长。21世纪以来,随着中国这个全球第二大经济体的崛起,各种金属材料在石油化工、汽车、交通等领域的大量使用,无论是作为金属的使用还是金属出厂前的关键工序,都要进行除油。而作为石油化工领域使用的金属,更是不可避免地会在使用过程中沾染各种原油、稠油以及其他油污、油垢。这些油污、油垢长时间残留会导致凝固、结蜡,从而对设备造成各种安全隐患。因此,金属除油问题也变得越来越严峻。传统金属除油办法有高温化学法、高温碱液法、有机溶液除油法等,这些传统方法因成本高、消耗大、对人体和环境危害严重等问题被逐渐淘汰,而水基型金属清洗剂正逐渐走进人们的视野。

水基金属清洗剂以水作为溶剂,具有去污性强、稳定性好、用量少、渗透性好、不会对人体造成伤害、成本低、对环境污染小等特点,目前正在逐渐取代传统油污清洗剂。其中阳离子型油污清洗剂,相比于阴离子和非离子清洗剂,面对带负电荷的有机微粒具有更广泛的应用和更好的效果。

发明内容

为了解决背景技术中所提到的技术问题,本发明提供了一种阳离子型油污清洗剂的制备方法。该新型油污清洗剂的特点为:属于有机氮化合物的衍生物,氮基带正电荷,而有机物微粒通常都带有负电荷,因此该清洗剂可以起到电荷中和吸附架桥作用,达到油污清洗的目的。另外该油污清洗剂还具有用量少、清洗速度快、效率高等优点,是一种高效油污清洗剂。面对油污、油垢越来越复杂的成分,具有更广泛的应用前景。

本发明的技术方案是:该种阳离子型油污清洗剂的制备方法,所述油污清洗剂结构通式如下:

所述制备方法包括如下步骤:

第一步,将定量的叔丁基苯酚和催化剂投入高温高压反应釜中密封,利用氮气吹扫的方式置换釜内空气,用真空泵抽真空至压力表示数为-0.09MPa,升温至120℃,打开所述高温高压反应釜的进料阀,缓慢通入环氧乙烷,对叔丁基苯酚和环氧乙烷的质量比为1:69~159,控制反应温度135~145℃,使反应釜压力在0.24MPa~0.26MPa之间,当环氧乙烷加入完毕,关闭进料阀。待反应釜压力回落后,釜内继续反应30~60min,至反应釜压力表读数减小到-0.09MPa时,反应结束,得中间产物1;

第二步,打开上述高温高压反应釜进料阀,再向反应釜中缓慢通入环氧丙烷,反应总物料与环氧丙烷的质量比为1:2,控制反应温度135~145℃,使反应釜压力在0.24MPa~0.26MPa之间,当环氧丙烷加入完毕,关闭进料阀。待反应釜压力回落后,釜内继续反应30~60min,至反应釜压力表读数减小到-0.09MPa时,反应结束,得中间产物2

第三步,打开上述高温高压反应釜进料阀,再向反应釜内缓慢通入环氧乙烷,反应总物料与环氧乙烷质量比为3:1,控制反应温度135~145℃,使反应釜压力在0.24MPa~0.26MPa之间,当环氧乙烷加入完毕,关闭进料阀。待反应釜压力回落后,釜内继续反应30~60min,至反应釜压力表读数减小到-0.09MPa时,得嵌段聚醚A;

第四步,取定量经由第三步获得的嵌段聚醚A置入三分瓶中,持续搅拌并水浴加热至温度为50~60℃,向三分瓶中加入催化剂,催化剂质量为聚醚A质量的1.3%~1.5%,水浴升温至温度65~70℃,向三分瓶中缓慢滴加浓度为30%的3-氯-2羟丙基三甲基氯化铵的水溶液,其中3-氯-2羟丙基三甲基氯化铵的质量为反应总物料质量的4%,滴加完毕后,升温至75~85℃,充分反应9~10h,第一阶段反应完毕后,将瓶内温度降至室温,继续反应0.5~1.5h,出料后,用水稀释将油污清洗剂配置成50%的水溶液,制得阳离子型油污清洗剂。

本发明具有如下有益效果:

利用本发明所述制备方法制备成的油污清洗剂,与市面存在的常规表面活性剂相比,有如下优良效果:该水基阳离子型油污清洗剂由于是水基清洗剂,因此水溶性更好。而且阳离子型清洗剂清洗速度快,效率更高,面对含有负电荷的有机物微粒,能起到更好的清洗效果,面对日益复杂的油污、油垢环境,也能有更广泛的适用范围,因此该水基油污清洗剂是一种优良的油污清洗剂,具有很好的发展前景。

具体实施方式

本发明涉及一种阳离子型油污清洗剂的制备方法,所述油污清洗剂结构通式如下:

所述制备方法包括如下步骤:

第一步,将定量的叔丁基苯酚和催化剂投入高温高压反应釜中密封,利用氮气吹扫的方式置换釜内空气,用真空泵抽真空至压力表示数为-0.09MPa,升温至120℃,打开所述高温高压反应釜的进料阀,缓慢通入环氧乙烷,对叔丁基苯酚和环氧乙烷的质量比为1:69~159,控制反应温度135~145℃,使反应釜压力在0.24MPa~0.26MPa之间,当环氧乙烷加入完毕,关闭进料阀。待反应釜压力回落后,釜内继续反应30~60min,至反应釜压力表读数减小到-0.09MPa时,反应结束,得中间产物1;

第二步,打开上述高温高压反应釜进料阀,再向反应釜中缓慢通入环氧丙烷,反应总物料与环氧丙烷的质量比为1:2,控制反应温度135~145℃,使反应釜压力在0.24MPa~0.26MPa之间,当环氧丙烷加入完毕,关闭进料阀。待反应釜压力回落后,釜内继续反应30~60min,至反应釜压力表读数减小到-0.09MPa时,反应结束,得中间产物2

第三步,打开上述高温高压反应釜进料阀,再向反应釜内缓慢通入环氧乙烷,反应总物料与环氧乙烷质量比为3:1,控制反应温度135~145℃,使反应釜压力在0.24MPa~0.26MPa之间,当环氧乙烷加入完毕,关闭进料阀。待反应釜压力回落后,釜内继续反应30~60min,至反应釜压力表读数减小到-0.09MPa时,得嵌段聚醚A;

第四步,取定量经由第三步获得的嵌段聚醚A置入三分瓶中,持续搅拌并水浴加热至温度为50~60℃,向三分瓶中加入催化剂,催化剂质量为聚醚A质量的1.3%~1.5%,水浴升温至温度65~70℃,向三分瓶中缓慢滴加浓度为30%的3-氯-2羟丙基三甲基氯化铵的水溶液,其中3-氯-2羟丙基三甲基氯化铵的质量为反应总物料质量的4%,滴加完毕后,升温至75~85℃,充分反应9~10h,第一阶段反应完毕后,将瓶内温度降至室温,继续反应0.5~1.5h,出料后,用水稀释将油污清洗剂配置成50%的水溶液,制得阳离子型油污清洗剂。

以上为本发明所述制备方法的基础步骤。下面为本发明的优选实施方案:

第一步中,对叔丁基苯酚和环氧乙烷的质量比为1:69~159,具体为1:69、1:99、1:159;

第一步中,所使用催化剂为氢氧化钾,催化剂用量为第一步、第二步、第三步中环氧乙烷、环氧丙烷总质量的0.1%~0.2%,具体为0.2%;

第二步中,所述高温高压反应釜内总物料和环氧丙烷的质量比为1:2;

第三步中,所述高温高压反应釜内总物料和环氧乙烷的质量比为3:1;

第一步、第二步、第三步中,反应时所述高温高压反应釜压力均在0.24MPa~0.26MPa之间,反应釜内压力回落后继续反应30~60min,具体为45min;

第四步中,所述的反应催化剂为氢氧化钾,催化剂的质量为聚醚A质量的1.3%~1.5%,具体为1.5%。;

第四步中,所述反应第一次水浴加热至50~60℃;第二次水浴加热至65~70℃;第三次水浴加热至75~85℃,保温时间为9h~10h,具体为10h;当温度恢复室温后,继续反应时间为0.5h~1.5h,具体为1h;

第四步中,所述反应中3-氯-2羟丙基三甲基氯化铵质量占反应总物料质量的4%,并将3-氯-2羟丙基三甲基氯化铵加水配置成30%的水溶液;3-氯-2羟丙基三甲基氯化铵的水溶液滴加时间为4~6h,具体为5h;

第四步中,反应结束后,将所得到油污清洗剂补加溶剂配置成50%的溶液,所加溶剂为水。

本制备方法涉及的化学反应方程式如下:

其中:

下面给出具体实施例,以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施。本发明的使用范围不受实施例的影响,具体的实施方式可根据本发明的技术方案和使用具体情况而定。

实施例1

第一步,将2g叔丁基苯酚和1.12g氢氧化钾投入高温高压反应釜中密封,利用氮气吹扫的方式置换釜内空气,用真空泵抽真空至压力表示数为-0.09MPa,升温至120℃,打开所述高温高压反应釜的进料阀,缓慢通入138g环氧乙烷,控制反应温度140℃,使反应釜压力在0.25MPa,当环氧乙烷加入完毕,关闭进料阀。待反应釜压力回落后,釜内继续反应45min,至反应釜压力表读数减小到-0.09MPa时,反应结束,得中间产物1;

第二步,打开上述高温高压反应釜进料阀,再向反应釜中缓慢通入280g环氧丙烷,控制反应温度140℃,反应釜压力0.25MP,当环氧丙烷加入完毕,关闭进料阀。待反应釜压力回落后,釜内继续反应45min,至反应釜压力表读数减小到-0.09MPa时,反应结束,得中间产物2

第三步,打开上述高温高压反应釜进料阀,再向反应釜内缓慢通入140g环氧乙烷,控制反应温度140℃,反应釜压力0.25MP,当环氧丙烷加入完毕,关闭进料阀。待反应釜压力回落后,釜内继续反应45min,至反应釜压力表读数减小到-0.09MPa时,得嵌段聚醚A;

第四步,取27.6g经由第三步获得的嵌段聚醚A置入三分瓶中,持续搅拌并水浴加热至温度为50℃,向三分瓶中加入0.414g氢氧化钾,水浴升温至温度70℃,向三分瓶中缓慢滴加3.74g浓度为30%的3-氯-2羟丙基三甲基氯化铵的水溶液,滴加时间5h,滴加完毕后,升温至80℃,充分反应10h,第一阶段反应完毕后,将瓶内温度降至室温,继续反应1h,出料后,用26.07g水稀释将油污清洗剂配置成50%的水溶液,制得实验样品1。

实施例2

第一步,将2g叔丁基苯酚和1.6g氢氧化钾投入高温高压反应釜中密封,利用氮气吹扫的方式置换釜内空气,用真空泵抽真空至压力表示数为-0.09MPa,升温至120℃,打开所述高温高压反应釜的进料阀,缓慢通入198g环氧乙烷,控制反应温度140℃,使反应釜压力在0.25MPa,当环氧乙烷加入完毕,关闭进料阀。待反应釜压力回落后,釜内继续反应45min,至反应釜压力表读数减小到-0.09MPa时,反应结束,得中间产物1;

第二步,打开上述高温高压反应釜进料阀,再向反应釜中缓慢通入400g环氧丙烷,控制反应温度140℃,反应釜压力0.25MP,当环氧丙烷加入完毕,关闭进料阀。待反应釜压力回落后,釜内继续反应45min,至反应釜压力表读数减小到-0.09MPa时,反应结束,得中间产物2

第三步,打开上述高温高压反应釜进料阀,再向反应釜内缓慢通入200g环氧乙烷,控制反应温度140℃,反应釜压力0.25MP,当环氧丙烷加入完毕,关闭进料阀。待反应釜压力回落后,釜内继续反应45min,至反应釜压力表读数减小到-0.09MPa时,得嵌段聚醚A;

第四步,取27.6g经由第三步获得的嵌段聚醚A置入三分瓶中,持续搅拌并水浴加热至温度为50℃,向三分瓶中加入0.414g氢氧化钾,水浴升温至温度70℃,向三分瓶中缓慢滴加3.74g浓度为30%的3-氯-2羟丙基三甲基氯化铵的水溶液,滴加时间5h,滴加完毕后,升温至80℃,充分反应10h,第一阶段反应完毕后,将瓶内温度降至室温,继续反应1h,出料后,用26.07g水稀释将油污清洗剂配置成50%的水溶液,制得实验样品2。

实施例3

第一步,将2g叔丁基苯酚和2.56g氢氧化钾投入高温高压反应釜中密封,利用氮气吹扫的方式置换釜内空气,用真空泵抽真空至压力表示数为-0.09MPa,升温至120℃,打开所述高温高压反应釜的进料阀,缓慢通入318g环氧乙烷,控制反应温度140℃,使反应釜压力在0.25MPa,当环氧乙烷加入完毕,关闭进料阀。待反应釜压力回落后,釜内继续反应45min,至反应釜压力表读数减小到-0.09MPa时,反应结束,得中间产物1;

第二步,打开上述高温高压反应釜进料阀,再向反应釜中缓慢通入640g环氧丙烷,控制反应温度140℃,反应釜压力0.25MP,当环氧丙烷加入完毕,关闭进料阀。待反应釜压力回落后,釜内继续反应45min,至反应釜压力表读数减小到-0.09MPa时,反应结束,得中间产物2

第三步,打开上述高温高压反应釜进料阀,再向反应釜内缓慢通入320g环氧乙烷,控制反应温度140℃,反应釜压力0.25MP,当环氧丙烷加入完毕,关闭进料阀。待反应釜压力回落后,釜内继续反应45min,至反应釜压力表读数减小到-0.09MPa时,得嵌段聚醚A;

第四步,取27.6g经由第三步获得的嵌段聚醚A置入三分瓶中,持续搅拌并水浴加热至温度为50℃,向三分瓶中加入0.414g氢氧化钾,水浴升温至温度70℃,向三分瓶中缓慢滴加3.74g浓度为30%的3-氯-2羟丙基三甲基氯化铵的水溶液,滴加时间5h,滴加完毕后,升温至80℃,充分反应10h,第一阶段反应完毕后,将瓶内温度降至室温,继续反应1h,出料后,用26.07g水稀释将油污清洗剂配置成50%的水溶液,制得实验样品2。

实施例4 阳离子型油污清洗剂的清洗效果评价

以GB/T 35759-2017《金属清洗剂》为参考,对油污清洗剂进行净洗力、泡沫性能、腐蚀性、防锈性、漂洗性、高低温稳定性评价。其中,实验样品1、实验样品2、实验样品3分别对应对叔丁基苯酚与环氧乙烷质量比为1:69、1:99、1:159的实验样品。

1.准备阶段:

(1)金属试片种类:a)45号钢;b)Z30一级铸铁;c)H62黄铜;d)LY12-BC2硬铝;e)1Crl8Ni9Ti不锈钢。

(2)试片预先处理方法:用240#砂布将试片打磨光亮。打磨好的试片用脱脂纱布或脱脂棉擦净,吊挂在S形钩上,浸入无水乙醇中,再用镊子夹脱脂纱布或脱脂棉擦洗。然后把试片移至丙酮或30℃~60℃石油醚中漂洗,用热风吹干,把干净试片连S形钩吊挂在试片架上备用。

(3)水基油污清洗剂制备:用于净洗力、泡沫性能的试液用250mg/kg硬水(含无水氯化钙0.1658/L,七水硫酸镁0.247g/L)按3%浓度配制;用于腐性性、漂洗性、防锈性的试液用蒸馏水配制成3%溶液。腐蚀及防锈试验的试片表面,按下列标准评定等级:A)钢和铸铁:0级,表面无锈,无明显变化;1级,表面无锈,轻微变色或失光;2级,表面轻锈或不均匀变色;3级,表面大面积锈蚀。B)铜和铝:0级,表面无明显变化;1级,表面轻微均匀变色或失光;2级,表面不均匀变色、失光,局部有斑点;3级,表面严重变色或腐蚀。

2.净洗力评价:

(1)人工油污配置:石油磺酸钡,8%;羊毛脂镁皂,3.5%;羊毛脂,2%;工业凡士林,30%;20号机械油,34.5%;30号机械油,12%;钙基润滑脂,2%;氧化铝,8%。

(2)评价方法:将含有3%油污清洗剂的烧杯放置于60±2℃水浴锅中。将涂油污的试片夹持在摆洗机的摆架上。在清洗剂溶液中浸泡3min,然后开动摆洗机摆洗3min。摆洗结束后,连同挂钩取出试片,在60±2℃蒸馏水中摆洗30s,挂于试片架上,放入40±2℃的恒温干燥箱中干燥2h,于干燥器中冷却至室温,称量,计算净洗力。

3.消泡性能评价:将试液置于40℃恒温水浴中陈化30min。在试液陈化时,启动水泵使循环水通过刻度管夹套,水温控制40±0.5℃。试验时先用蒸馏水洗刻度量管内壁,然后用试液冲洗刻度量管内壁,冲洗应完全,在内壁不应留有泡沫。自刻度量管底部注入试液至50mL刻度线以上,关闭刻度量管旋塞,静止5min,调节旋塞,使液面恰好在50mL刻度处。将滴液管用抽吸法注满200mL试液,按要求安放到刻度量管上口90cm。打开滴液管的旋塞,使溶液流下,当滴液管中的溶液流完时,立即开启秒表并读取起始泡沫高度(取泡沫边缘与顶点的平均高度),在5min末再读取第二次读数。

4.腐蚀性评价:将盛有400mL试液的药物缸,放入恒温水浴锅里,水温80±2℃。然后把称量好的试片吊挂于横放在药物缸口的横梁上,并让试片完全浸没在试液中。经2h后,取出试片,用新煮沸并冷却后的蒸馏水漂洗(摆洗10次),无水乙醇脱水并热风吹干。检查外观后将试片置于40±2℃烘箱中干燥30min,冷却称重。

5.防锈性评价:将盛有400mL试液的药物缸,放入恒温水浴锅里,使试液恒温在80±2℃。将试片放入试液中浸没30s取出。用滤纸吸去试片下端及孔眼的液体,将试片放在35±2℃烘箱中,干燥15min。然后,将试片移入已预先放在35±2℃烘箱中保持恒温,相对湿度90%的湿热器里,放置24h,烘箱温度始终保持35±2℃。完成后,对试片检查外观。

6.漂洗性能评价:将盛有400mL试液的烧杯,放入恒温水浴里。使试液恒温在60±2℃。将准备好的试片全浸在试液中5min取出,立即用滤纸吸去试片下端及孔眼的液体,放入40±2℃烘箱中干燥30min。取出试片在400mL温度为60±2℃的蒸馏水中来回摆动10次(往返为一次),摆洗时间不得超过10s。然后用热风吹干,检查试片外观,目视试片表面有无清洗剂残留物。

7.高低温稳定性评价:高温稳定性:取试样约50mL于100mL无色具塞广口玻璃瓶中,加塞后置于60±2℃恒温箱,6h后取出,立即观察外观;低温稳定性:取试样约50mL于100mL无色具塞广口玻璃瓶中,加塞后置于-5±2℃冰箱,24h后取出,待恢复至室温后观察外观。

以上性能评价结果见下表。

表1 不同清洗剂净洗力对比

表2 不同清洗剂消泡性能对比

消泡性能/mm
实验样品1 2.9
实验样品2 2.2
实验样品3 1.5
市售清洗剂 2.0

表3 不同清洗剂腐蚀性能对比

表4 不同清洗剂防锈性能及漂洗性能对比

表5 不同清洗剂高低温稳定性对比

高温稳定性 低温稳定性
实验样品1 无分层及沉淀 无分层及沉淀
实验样品2 无分层及沉淀 无分层及沉淀
实验样品3 无分层及沉淀 无分层及沉淀
市售清洗剂 无分层及沉淀 无分层及沉淀

通过以上实验可以看出,对叔丁基苯酚与环氧乙烷之比为1:159的实验样品3的性能最佳,清洗效果最好。

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