工业清洗剂的研究现状与发展趋势

工业清洗剂的研究现状与发展趋势

真正意义上的工业清洗不过几十年的历史，但它的产生为工业生产带来了巨大的经济效益与社会效益。伴随着清洗技术的迅速发展，工业清洗己经渗透到几乎所有的工业领域，如:机械行业、纺织印染行业、石油化工行业、采矿冶炼行业、化学化工行业、表面处理行业、仪器仪表行业、电子行业、半导体行业、钟表首饰行业、生物行业、光学行业等。工业清洗己发展成为一个新型产业，市场潜力巨大。

根据清洗作用的原理，工业清洗技术可以大致划分为三种:化学清洗、物理清洗和微生物清洗。其中化学清洗技术历史最久、种类最多、应用最泛。根据化学清洗剂的含水量，又可以大致将其分为有机溶剂清洗剂、水基清洗剂及半水基清洗剂三种类型。

本文根据近年来相关文献资料，对工业清洗剂的研究现状进行了综述，同时一展望了工业滑洗剂未来发展方向。1有机溶剂清洗剂有机溶剂清洗剂主要是指成分中不含有水的有机类溶剂，多以烃类(石油类)、氯代烃、氟代烃、溴代烃、醇类等作为清洗主体。有机溶剂主要用于溶解一些不溶于水的物质(如油脂、蜡、树脂、橡胶、染料等)和多种有机类污垢，其特点是在常温常压下呈液态，流动性好，粘度也较小，具有较大的挥发性，清洗过后在物质表面残留较少，在溶解过

程中，溶质与溶剂的性质均无改变。由于有机溶剂易挥发进入环境中，不仅污染了空气，又具有脂溶性，容易对人体造成毒害作用，因此近年来以不断地探索研发毒性更低、挥发性更弱的有机溶剂清洗剂为发展方向。

目前最具有争议的有机溶剂清洗剂是ODS类清洗剂。ODS指的是对大气臭氧层有破坏作用或消耗臭氧层的物质，主要是指用作清洗剂的三氯三氟乙烷(CFC一113)、四氯化碳(CC14)、全氟氯烃，1-三氯乙烷(CH3 CC13 )、全溴烷烃以及溴化氟烃类物质。虽然这类物质具有良好的清洁效果和经济效益，但是其可破坏臭氧层，造成臭氧层空洞，严重危害地球安全。为了避免臭氧层受到进一步的破坏，目前己经禁止使用ODS类有机溶剂清洗剂，并逐步研发出了一系列可替代ODS 的有机溶剂清洗剂。

Doyle等认为可以用HCFC氢氯氟烃类清洗剂作为过渡性的ODS 清洗剂替代品。20世纪末，以HCFC为原料的HCFC-141b (CH3C12CF) ,HCFC-123(CH3CHCI2)、HCFC-225(CF3CF2 CHCI2CC1F2 CF2CHC1F)清洗剂被推荐作为三氯乙烷和CFC类清洗剂的替代品。通过实验研究对比，HCFC与CFC-113的理化性能比较接近，在进行替代时不需要对原有清洗设备作大的改动，替代成本能够在一定程度上

降低，对一些中小企业的替代非常有利，能够避免技术改革带来的资金过度消耗。虽然这类清洗剂中成分也含有氯，但氯的释放对臭氧层的破坏程度比CFC要小得多。尽管如此，HCFC类清洗剂也将于2020年被全面禁止使用，只能临时性地替代ODS清洗剂。为开发可长期替代氟氯烃的清洗剂，Schemer提出溴代烃类清洗剂n-PB(C，H,Br)作为一种新的清洗剂，在适当条件下可以替代ODS-n-PB具有很强的溶解油脂的能力，结构性质类似于一三氯乙烷和三氯乙烯，可以替代一些过渡性的清洗溶剂如HCFC-225,HCFC-141b和其他一些可燃性的清洗溶剂。N-PB的制造成本略低于1，1,1-三氯乙烷，其清洗性能价格比较理想，但是该类清洗剂的毒性没有得到确定，可能存在一定的安全隐患。

Beu等介绍了PFC(C5F12-C9F20)类清洗剂用于半导体制造工业中等离子蚀刻和化学蒸汽沉积过程的清洗案例。该类清洗剂具有不可燃和不破坏臭氧层的特点，但本身的去油污能力较差，需与其他有机溶剂复配。另外该类清洗剂可能会对全球变暖产生影响，不宜大量使用。

Govaerts等介绍了HFE氢氟醚类清洗剂作为替代ODS清洗剂的特点。HFE类清洗剂的最大优点是在大气中的寿命短，对全球气候变暖的影响较小。另外HFE溶剂有较高的沸点，有利于减少清洗剂在使

用过程中的挥发损失。但是HFE的价格昂贵，限制了使用的范围。目前HFE主要用于高附加值零件的清洗或其他特殊要求的清洗场合，且常与一些清洗能力较强的溶剂复配使用。

Tsai,Tsar,Doerge等对HFC类清洗剂(HFC-4310mee,HFC-365mfe 和HFC-245fa)进行了相应的研究，发现HFC类清洗剂对臭氧层没有破坏作用，并且具有低毒性、低表面张力和良好的材料相容性，其性能与CFC和HCFC接近，因此可以替代ODS有机清洗剂。

上述多种用于暂时一替代或长久替代ODS的各类非ODS清洗剂，这些技术逐渐成熟，有些得到广泛使用，但是仍有技术提升的空间，需要进一步向环保、高效、经济、方便的方向发展。

2、水基清洗剂

早期的水基清洗剂主要是一些碱性较强的无机碱或无机盐，如氢氧化钠、碳酸钠、硅酸盐、磷酸盐等。这类清洗剂由于成分单一、碱性强，清洗土艺简单，存在很大的局限性，目前应用己经不多。目前使用最多也发展最快的是以表面活性剂为主，结合一些化工助剂的水基金属清洗剂。国内外有大量文献报道，下面择其代表作一综述。

艾仕云等确定了一种以聚醚、油酸三乙醇胺、TX一10,聚氧乙烯

脂肪醚硫酸钠等为主要组分复配而成的新型清洗剂TS一1。应用该清洗剂进行电镀工艺前的除油处理，优点明显:基本无腐蚀性，可室温使用，泡沫少，洗净效果好，用量小、成本低，操作简便、无毒、对环境无污染，并有相当的抗硬水能力，适用于机械清洗和人工清洗。不过文献中没有进一步讨论清洗后的废液处理方法。

沈继洲等为了减少脱脂废液对环境的污染并提高脱脂效率，研制出了具有协同作用的3种表面活性剂复配形成的水基清洗剂:仲辛基聚氧乙烯醚(JFC一6)，十二烷基磺酸钠(601)，椰油酰胺基丙基二甲基氧化胺(CAB-30)。该脱脂剂适合对锌件表面的油污进行除油脱脂，脱脂温度低，无磷，可以取代含磷的清洗脱脂剂，并且脱脂效率高，污染少。不过该清洗剂容易产生大量泡沫，最好用浸泡法来避免泡沫的影响。

俞红等根据金属表面的特性，研制出水基金属清洗剂HR一2型，其优化配方为:三乙醇胺3.5 %，太古油2%，亚硝酸钠1.5%，异丙醇7.5%拉开粉BX效果良好，可替代汽油、煤油、三氯乙烯、四氯化碳等有机溶剂，是一种“以水代油”的更新换代的节能产品。

吴松等研制出了一种DH一1型常温高效除油剂。该除油剂采用新型的‘`Rollup”去油机理，使油污自动从金属表面剥离，在溶液中