清洗剂定义及分类
三水锰矿 / 2021-12-07
1.清洗剂定义
(1)清洗剂(水系)由表面活性剂(如烷基苯磺酸钠、脂肪醇硫酸钠)和各种助剂(如三聚磷酸钠)、辅助剂配制成的，在洗涤物体表面上的污垢时，能降低水溶液的表面张力，提高去污效果的物质。按产品外观形态分为固体洗涤剂、液体洗涤剂。固体洗涤剂产量最大，习惯上称洗衣粉，包括细粉状、颗粒状和空心颗粒状等。还有介于二者之间的膏状洗涤剂，也称洗衣膏。各类合成洗涤剂有不同的生产工艺，其中以固体洗涤剂最为复杂。世界各国普遍生产空心颗粒状固体洗涤剂，采用高塔喷雾干燥法，其主要工序有料浆制备、喷雾干燥、风送老化和包装。液体洗涤剂制造简便，只需将表面活性剂、助剂和其他添加剂，以及经处理的水，送入混合机进行混合即可。
(2)清洗剂(半水系)由细颗粒状弱碱性吸附各种助剂合成的药剂的新型清洗剂产品，采用天然界面活性磨粒为原料，配合多种活性剂及杀菌剂、抛光剂、进口渗透剂以及独特光亮因子等环保技术高科技配制而成的，是一种多功能、高效的综合性环保清洗护理产品，是现代新型的去污产品，去污效果独特，用途广，对人体皮肤没有任何副作用。由活性磨粒为助剂与磨粒里含有独特的清洁药剂配合，清洗时带有轻微软摩擦更能快速彻底清除各类严重的顽固污后污染，如灰垢、重油污垢、水泥垢、填缝剂垢、金属划痕、锈垢、茶渍、饮品溃、胶锤印、皮鞋划痕、顽固蜡溃、铝痕、木痕、方格痕、水印、鞋印、墨水印等污垢，环保、不损砖面、不伤手。
(3)清洗剂(非水系)由烃类溶剂、卤代烃溶剂、醇类溶剂、醚类溶剂、酮类溶剂、酯类溶剂、酚类溶剂、混合溶剂组成。
2.清洗剂分类
清洗剂按用途可分为工业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、铝酸脱等，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。有机溶剂清洗剂的溶剂为有机溶剂，如三氯乙烯、丙酮(指甲水)、天那水、开油水、白电油等。
我国通常将清洗剂分成水系清洗剂、半水系清洗剂、非水系清洗剂三大类。
2.1水系清洗剂
水是最重要的清洗剂，有着其他任何清洗剂无法替代的作用和地位。水有很强的溶解力和分散力，但是水的表面张力大，在使用中需要添加表面活性剂，以减小表面张力，增加表面湿润性。在一般工业清洗中，酸或碱和水的配合比较常见，有些金属用水洗要加入防锈剂;在精密和超精密工业清洗中，大部分要求将水制成纯净水。通常以电阻率来衡量水纯度， 半导体工业要求在18MΩ•cm以上，而TN型液晶生产10MΩ•cm就可以了。还有一些行业对水中细菌含量要求很严。
近几年，中国部分地区严重缺水，对清洗用水提出了挑战。有的城市已经严禁用普通水洗车，而只能使用回收的中水或者雾化水的节水设备。在精密工业清洗中，制备纯水费用昂贵。水洗必然要加热和烘干，增加很多漂洗工位;耗能大，运行成本通常比溶剂洗要高。另外，以往大量的含有化学活性剂和污垢的废水未经处理就直接排放，有些还挟带了毒性很大的重金属，严重地污染了环境，必须增加污水处理设施。
水系清洗剂一般由表面活性剂(如烷基苯磺酸钠、脂肪醇硫酸钠)和各种助剂(如三聚磷酸钠)、辅助剂配制而成，在洗涤物体表面上的污垢时，能降低水溶液的表面张力，提高去污效果。
2.2半水系清洗剂
水系清洗剂也叫准水系清洗剂，由高沸点溶剂及活性剂等组成，如醇类(乙二醇酯)、有机烃类(N-甲 基吡咯烷酮)等。通常含有5%-20% 的水分，一般不易燃烧。
但加温清洗时，水含量控制不当，可能产生燃烧现象。半水系清洗与溶剂洗有一些不同，它的清洗原理是剥离去除，而不是溶解。为了防止已经剥落的油污再附到被清洗物上，清洗液要连续地循环，并增加油水分离器。半水洗通常清洗效果很好，但运行成本较高，废液不能再生回收、重复使用，含COD(化学耗氧量)较高，需要进行废水处理。
2.3非水系清洗剂
非水系清洗剂是指不溶于水的有机溶剂。精密工业清洗使用的非水系清洗剂主要是烃类(石油类)、氯代烃、氟代烃、溴代烃、醇类、有机硅油、萜烯等有机溶剂。
非水系清洗剂一般由烃类溶剂、卤代烃溶剂、醇类溶剂、醚类溶剂、酮类溶剂、酯类溶剂、酚类溶剂、混合溶剂组成。衡量溶剂的主要指标 有KB值(贝壳松脂丁醇值)、AP(苯胺点)、SP (溶解度参数天表面张力、密度、黏度、沸点、闪点、暴露浓度等参数。KB值很高，也就是溶解力很强的溶剂，不一定是好的清洗剂。好的精密工业清洗剂必须具备以下条件:
①化学性能稳定， 不易与被清洗物发生反应;
②表面张力和黏度小，渗透力强;
③沸点低，可以自行干燥;
④没有闪点，不易燃:
⑤KB值不应太高，避免与被清洗物相溶；
⑥低毒性，使用安全;
⑦非ODS和低GWP值(全球变暖潜能值)，环保。
如果不考虑上述第⑦条，最佳的清洗剂就是CFC和TCA。它们的化学稳定性好，可以长期保存不变质:对绝大多数金属、塑料、漆均无作用，不会发生溶解现象，没有闪点，低毒;使用安全:表面张力小，渗透力强，清洗能力强；沸点低，蒸发速度快，清洗过的工件可以自行干燥，一般不需要烘干，因而被广泛应用在各种工业清洗中。但唯一的缺点就是破坏臭氧层，因而正在被逐步禁用。中国许多清洗剂企业生产开发了不含ODS清洗剂，替代了CFC清洗剂走在世界最前列。虽然世界各国都在开发各式各样的替代品，但还没有找到一种能够和CFC相媲美的替代清洗剂，它们都存在这样或那样的问题。一般正在使用的主要替代产品有下面几种。
(1)烃类。只含有碳和氢两种元素的烃类溶剂，在日本也叫作碳化水素或碳氢溶剂。根据其分子结构的不同，已经开发了多种性能的产品，洗齐日本使用比较广泛。该类清洗剂的优点是:非ODS，对油污的洗净力强渗透性好:无味或微臭，毒性小:废液处理容易:可再生利用，价廉。缺点是有一定的易燃易爆性，干燥慢，对清洗设备要求高，一次性投入大。比较理想的是采用真空清洗方式，降低其表面张力，提高清洗能力，最后再使用真空干燥。但设备造价很高，操作比较复杂，效率相对较低。
(2)氯代烃溶剂 使用的氯代烃清洗剂主要是三氯乙烯、二氯甲烷以及四氯乙烯。该类溶剂被广泛应用于清洗领域，主要是有以下优点:很低的ODP值(臭氧耗减潜能值)，几乎不会破坏臭氧层；在一般条件下使用具有不燃性，没有火灾或爆炸的危险(二氯甲烷在长时间强烈光照下可能爆炸)；对金属加工油、油脂等油污的溶解力大，对塑料和橡胶也可产生膨润或溶解，其黏度及表面张力小，渗透力强，可渗透狭小缝隙，彻底溶解 清除附着污物，沸点低，蒸发热小，适合蒸汽清洗，清洗后可以自行干燥；废液可通过蒸馏分离，循环使用;可使用与CFC和TCA相同或相近的清洗工艺和设备，操作简单，效率高，运行费用低。
缺点是毒性较高，一般在空气中的含量限制在为50×10¬⁶以下，有些劳动保护条例对使用它有明文限制;一些欧洲国家限制进口和使用这类含氯清洗剂的产品。
(3) 溴代烃溶剂最近几年在美国、日本有溴系清洗剂面世，并在电子工业、航空工业、汽车工业、家电领域大量使用。据报道，波音飞机部件就是选用该类清洗剂清洗。溴系清洗剂的主要成分是高纯度的正溴丙烷(NPB)。其性能可以与CFC-113和TCA相媲美;主要技术参数与TCA几乎完全一样，湿润系数更好，对于金属零件的清洗能力更强;没有闪点，可以重复回收使用，运行成本很低;替代CFC和TCA,工艺完全一致，几乎不需要更换设备，只需要调整一下蒸洗温度就可以了，被称为是“第三世界的替代清洗剂”。溴系清洗剂的ODP值为0.006，在大气中寿命为11天，几乎没有GWP值。关于毒性还有争论，联合国环境规划署(UNEP)已经组织进行了5年多的实验，实验结果与理论分析有很大差异。美国环保局在2002年3月27日发布的政策中明确接受NPB作为溶剂用于清洗、气雾和胶黏剂。但是由于对其毒性尚无确切的数据，在使用中应当控制在空气中的暴露浓度
中国波晶协会和清华大学液晶工程技术中心承担了“液晶行业替代清洗剂的实验与研究”项目。根据工作计划，液晶中心对各种潜在的替代洗剂进行了清洗效果实验和分析。依据实验结果，发现HEP-2清洗剂(主要成分是NPB)比较理想，并于2001年4月提交了第一阶段报告，并提出初步的设备改造方案。在此基础上，液晶中心按照HEP-2 的工艺特点，设计定制了一台专用的清洗设备，进行HEP-2对液晶屏的批量清洗实验，并对清洗后的液晶屏进行可靠性等多重测试。再次验证HEP-2对液晶屏的清洗效果以及可靠性影响，并确定最终的批量清洗替代工艺方案以及最终报告。
最终结果证明:所选用的HEP-2清洗剂，配合自行设计的全自动清洗设备，完全可以达到原来使用CFC的清洗效果;而且采用HEP-2清洗剂比CFC清洗效率提高，单个工序从15min缩短到5min;采用重新设计的双冷凝区、全密封全自动清洗机，除上料和下料外，设备自动完成每个工序的清洗;设备工艺参数与原有设备接近，替代方便;而生产效率、产品一致性大幅度提高;工人的工作环境完全改善，不需要直接接触化学溶剂，避免了可能发生的化学中毒，劳动强度下降;同时，清洗剂基本上被冷凝回收，消耗量大幅度下降，可以大幅度降低使用成本。
(4)有机氟化物(HCFC、HFC、HFE、PFC)替代CFC-113的氟系清洗剂主要有HCFC (含氢氟氯化碳)、HFC (含氢碳氟化物)、HFE (氢氟醚)、PFC (全氟化碳)等，其中HFC、HFE、PFC本身不具有清洗力，需要和其他化合物组合后才能使用。该类清洗剂具有与CFC-113接近的清洗性能，稳定、低毒、不燃、安全可靠，但是通常价格昂贵。HCFC对臭氧层有一定的影响，大量使用的有HCFC-141B、HCFC-225，属于过渡性替代品，最终还要被禁用; HFC和HFE类清洗剂过于稳定，在大气中的寿命高达数千年甚至几万年，是非常厉害的温室气体。
(5)天然有机物(植物系) 从植物中提取的烃类有机物品种很多，使用较多的主要有松节油和柠檬油。松节油是一种比较有代表性的植物系烃类溶剂，存在于天然的松脂中。将松脂蒸馏，馏出物就是松节油，固体剩余物就是松香，主要成分是蒎烯，其溶解能力介于石油醚和苯之间，沸点和燃点较高，使用安全性较好。
柠檬油是由柑橘、柚子、柠檬类水果皮中蒸馏提炼得到的一种烃类溶剂，主要化学成分是叫苎烯(甲基丙烯基环己烯)的单环萜烯，组分 很复杂，沸点为175.5-176°C，物理性能与松节油相似，具有柑橘(柠檬)水果香味。柠檬油本身不溶于水，添加活性剂后与水任意比例混配。它的去油脱污能力很强，在美国应用很广泛，包括机械加工、车辆维修去油污清洗、保龄球道的清洗、油罐清洗、电子部件清洗等。特别是它来自纯天然水果，被美国FDA认定可以作为食品添加剂，不用担心残留，并被证明具有杀菌作用，被应用到食品加工机械、餐具的清洗、啤酒罐的清洗等直接与饮食相关的领域，在民用和家庭清洗领域也具备良好的应用前景。
柑橘油对油脂的相溶性很强，通过棉纱过滤，可以将油污分离，可重复使用。废液可以生物降解，不会造成污染，环保费用低。缺点是去油和溶解能力太强，直接接触皮肤会造成皮肤脱油干燥;不能直接清洗有漆的物件和很多种塑料、橡胶，容易造成漆膜脱落和溶解。日本曾经用该类溶剂溶化一次性餐具盒和包装用泡沫塑料，也就是白色垃圾，溶解力很强。
中国有关单位已经开始植物系清洗剂的研究和应用。国内从1998年开始，从美国引进柑橘油清洗剂和相关的清洗技术，并开发生产了配套的专业清洗设备，在机械加工等领域进行了推广应用。国内一些公司又发明了从食用植物萃取的清洗剂及现有相关的清洗技术，从2012开始出口东南亚、欧洲等20多个国家，受到了国际市场的欢迎。
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