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(shè)計方法，制備鋁制品表面清洗劑，確定其最優(yōu)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(biāo)進(jìn)行測試。

關(guān)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(guān)注。應(yīng)用氫氧化鈉溶液和非離子表面活性劑進(jìn)行復(fù)配雖提高了針對空調(diào)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(fù)雜易腐蝕，應(yīng)用超聲波對大中型鋁鑄件清洗過程中，進(jìn)行超聲波清洗、雙聯(lián)冷水漂洗和熱水漂洗，清洗過程復(fù)雜而且清洗中針對重油污器件需要應(yīng)用酸性清洗劑會對工件表面造成腐蝕，對環(huán)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(diǎn)。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(jìn)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(jìn)行試驗。并且將油酸鈉、OP-10作為預(yù)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(jìn)行單因素實驗。

2.2.2 響應(yīng)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(jìn)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(shù)值變化時，測取該條件下的除油污量，根據(jù)失重法進(jìn)行清洗劑清洗效率的計算。

綜合了單因素實驗結(jié)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(yīng)值，進(jìn)行響應(yīng)面分析實驗。

3、結(jié)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(jìn)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(dá)到飽和，當(dāng)AES的量達(dá)到1ml以后就不會出現(xiàn)正相關(guān)的現(xiàn)象了[1] ;聚乙二醇與AES的結(jié)果相反。原因是聚乙二醇屬于醇類物質(zhì)易與水發(fā)生水解反應(yīng)，當(dāng)一定量的聚乙二醇添加到溶液中時，部分溶液與水發(fā)生反應(yīng)[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(xiàn)波動。但當(dāng)量大于2.0ml時清洗效率出現(xiàn)大幅度降低。隨著MOA-5濃度的增加，表面活性劑分子以規(guī)整的最緊密堆積狀態(tài)方式形成的界面膜[3] ;由于司盤80和吐溫80的化學(xué)性質(zhì)相似，二者相互促進(jìn)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(xiàn)出先降低再增加的現(xiàn)象。

通過對以上物質(zhì)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(yīng)面實驗

應(yīng)用Design-Expert8.0.6得到響應(yīng)值與變量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)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?qū)憫?yīng)值Y的影響較大，其中司盤對響應(yīng)值影響最大。AES，聚乙二醇，油酸鈉對結(jié)果的影響不顯著。由此而知，各個試驗因素對響應(yīng)值的影響并不再只是簡單的線性關(guān)系。

由表可知，響應(yīng)值Y的相關(guān)系數(shù)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(yù)測值相近;調(diào)整后的相關(guān)系數(shù)為0.8015說明該結(jié)果能在0.1885的程度上說明清洗劑效率與預(yù)測的不符;變異系數(shù)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(yù)測清洗劑的清洗效率。

4、結(jié)論

根據(jù)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(chǔ)上，通過響應(yīng)面實驗獲得了最優(yōu)工藝參數(shù)。驗證了實驗清洗效率能達(dá)到99%，實際值與預(yù)測值相近。

參考文獻(xiàn)：

[1] .王業(yè)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(xì)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(jī)反應(yīng)中的應(yīng)用 %J 化學(xué)進(jìn)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(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報.2005，（04），737-741+590.

基金項目：

大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)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(yè)為材料成型與控制工程。

（作者單位：哈爾濱理工大學(xué)榮成校區(qū)）