□□ 李 銘

(天津市住總集團(tuán)有限公司，天津 300300)

引言

從橘子皮中提取的橘子油(檸檬烯)屬于天然的植物型溶劑，不僅可以作為香精，也可以作為化學(xué)溶劑替代苯、甲苯等溶劑溶解溶脹橡膠、樹脂類材料，效果良好[1-2]，但橘子油的市場價(jià)格要比化學(xué)純?cè)噭└撸茝V應(yīng)用受到局限，為此本文將它與表面活性劑匹配共混改性制備成水溶性溶劑，降低成本又能夠達(dá)到同等效果，提高橘子油下游產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用價(jià)值，從源頭降低有害試劑的使用量，達(dá)到保護(hù)環(huán)境，保障人類健康的目的[3-4]。

1 試驗(yàn)部分

1.1 原料與設(shè)備

1.1.1 原材料

橘子油：巴西產(chǎn)，國內(nèi)市售。

表面活性劑：十二烷基硫酸鈉(Sodium lauryl sulfate)(K12)，工業(yè)級(jí)市售。

脂肪醇聚氧乙烯醚(3)磺基琥珀酸單酯二鈉(Disodium Laureth(3) Sulfosuccinate)(MES)：工業(yè)級(jí)，市售。

乙醇：工業(yè)級(jí)，市售。

蒸餾水：自制。

1.1.2 試驗(yàn)設(shè)備

pH值測定：PHS-2型pH計(jì)。

粘度測試：上海精密科學(xué)儀器有限公司制造的數(shù)顯粘度計(jì)，型號(hào)為NDJ-8S。

表面張力測試：北京金盛鑫檢測儀器有限公司制造的微控全自動(dòng)界面張力儀，型號(hào)為JZYW-200B。

SY-1-1型電熱式恒溫水浴鍋、D-8401電動(dòng)攪拌器：天津市華興科學(xué)儀器廠生產(chǎn)。

1.2 試驗(yàn)部分

1.2.1 配方設(shè)計(jì)

在試驗(yàn)范圍內(nèi)，考慮試驗(yàn)點(diǎn)均勻散布以求通過最少的試驗(yàn)次數(shù)，較準(zhǔn)確接近真實(shí)效果，試驗(yàn)采用均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案U7(76)，U7(76)共有6列，而試驗(yàn)現(xiàn)有3個(gè)變量因素，根據(jù)其使用表應(yīng)取1、2、3列安排試驗(yàn)，即：三因素七水平均勻試驗(yàn)表U7(73)，見表1，具體試驗(yàn)配方見表2。橘子油在整個(gè)試驗(yàn)中為固定量。

表1 三因素七水平均勻試驗(yàn)表U7(73)

表2 試驗(yàn)實(shí)施表 g

1.2.2 試驗(yàn)實(shí)施方法

(1)乳化：固定橘子油和蒸餾水添加量。按照表2分別做各不同數(shù)據(jù)因素物質(zhì)量的配方。將水浴鍋溫度控制在50 ℃，將MES 和d-檸檬烯依次加入三口瓶中，將三口瓶置于水浴鍋中，高速攪拌10～20 min，后加入K12，均勻攪拌5～10 min后，每10 min加入10 ml的蒸餾水，加3次，最后加入乙醇，加完乙醇后，繼續(xù)攪拌20～30 min，靜置24 h后倒入清洗干凈的錐形瓶中待用。

(2)粘度測試：NDJ-8S數(shù)顯粘度計(jì)由電機(jī)經(jīng)變速帶動(dòng)轉(zhuǎn)子作恒速旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)子在液體中旋轉(zhuǎn)時(shí)，液體會(huì)產(chǎn)生作用在轉(zhuǎn)子上的粘度力矩，液體粘度越大，該粘性力矩也越大；反之，液體的粘度越小，該粘性力矩也越小。粘性力矩由傳感器檢測出來，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后得到被測液體的粘度。

NDJ-8S數(shù)顯粘度計(jì)配有4個(gè)轉(zhuǎn)子(1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào))和8檔轉(zhuǎn)速(0.3 r/min、0.6 r/min、1.5 r/min、3 r/min、6 r/min、12 r/min、30 r/min、60 r/min)，由此組成32種組合，可以測量出測定范圍內(nèi)的各種液體的粘度。

此次測試選用3號(hào)轉(zhuǎn)子，測試溫度為17.9 ℃，轉(zhuǎn)速為12 r/min，測出各配方下合成的清潔劑的粘度，見表3。

表3 各個(gè)配方溶液的pH值和粘度值

(3)表面張力測試：采用鉑金環(huán)法測量清潔劑的表面張力。鉑金環(huán)法又稱du Nouy Ring method、du Nouy環(huán)法，具體的測量方法為：首先將鉑金環(huán)輕輕地浸入液體內(nèi)；然后將鉑金環(huán)慢慢地往上提升，相對(duì)鉑金環(huán)來講，液面在下降，使得鉑金環(huán)下面形成一個(gè)液柱，并最終與鉑金環(huán)分離。鉑金環(huán)法表面張力儀是感測最大值，而最大值形成于鉑金環(huán)與液體樣品將離而未離時(shí)。儀器最大值轉(zhuǎn)化為表面張力值的精度取決于液體的粘度。

試驗(yàn)的主要技術(shù)參數(shù)如下，測量范圍：0～199.9 mN/m；最小分辨率：0.01 mN/m；鉑金環(huán)半徑：9.55 mm；鉑金絲半徑：0.3 mm；電源：220 V、50 Hz。

(4)除膠：選擇最佳配方配制清除膠溶液，在固定面積范圍內(nèi)噴灑，停留時(shí)間大約為5 min，之后配合外力刷洗。

2 結(jié)果與討論

2.1 pH值和溶液的粘度

由表3可以看出，各配方合成的清潔劑pH值都在6～8之間，而且pH值在弱堿范圍，不會(huì)破壞環(huán)境，對(duì)人體也不會(huì)有較大的刺激性，是一種健康環(huán)保的清潔劑。

同時(shí)，粘度值均在1.9～2.0 Pa·s。各配方合成清潔劑的粘度相近。粘度是流體粘滯性的一種量度，是流體流動(dòng)力對(duì)其內(nèi)部摩擦現(xiàn)象的一種表示。流體粘度大，表示流體內(nèi)摩擦力大；分子量越大，碳?xì)浣Y(jié)合越多，這種力量也越大。相對(duì)于粘度大的清潔劑，粘度小的清潔劑的洗滌效率會(huì)更好，潤濕性更容易提高。由此可以推測配方4、6合成的清潔劑洗滌效率相對(duì)更好。

2.2 表面張力

采用鉑金環(huán)法測量清潔劑的表面張力，并使用SPSS軟件分析含橘子油除膠劑各配方中的各組分含量與溶液表面張力的關(guān)系。設(shè)：A為x1；B為x2；C為x3；y2為表面張力，結(jié)果見表4。得到的回歸方程見式(1)：

表4 橘子油清潔劑配方試驗(yàn)數(shù)據(jù)

y2=86.578-3.501x1-10.056x2+0.692x1x2-

通過計(jì)算得到R2值為0.982，回歸方程高度顯著。通過回歸分析得出，K12和乙醇的增加會(huì)使清潔劑的表面張力下降，其最佳配方：K為12～15.8g；MES為2.1g；乙醇為4.1g，總量22份，橘子油10ml，表面張力為28.32mN/m。

2.3 應(yīng)用效果

2.3.1 機(jī)場跑道除膠

采用上述最佳配方制備溶液，對(duì)機(jī)場跑道上飛機(jī)降落后輪胎殘留的橡膠殘跡做除膠試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該配方制得的除膠劑對(duì)殘留橡膠具有較好的溶解性，具有很好的除膠效果，如圖1～圖3所示。

圖1 跑道噴灑除膠劑初始狀態(tài)

圖2 跑道噴灑除膠劑10 min后

圖3 最后清除掉橡膠污垢

該除膠劑與當(dāng)前使用的物理方法，如打磨機(jī)打磨相比，對(duì)路面沒有任何傷害，尤其適用于水泥混凝土路面的除膠。該方法洗滌徹底，減少了頻繁刷洗的次數(shù)，提高了工作效率。

2.3.2 樹脂膠溶解

含有不同性質(zhì)的樹脂膠帶廣泛用于各類粘貼，試驗(yàn)選擇市售的4種預(yù)浸樹脂膠帶進(jìn)行試驗(yàn)。每種貼兩個(gè)在材料板上，如圖4所示，去除膠帶上的保護(hù)紙，分別滴4滴溶液，30min后觀察，發(fā)現(xiàn)膠帶紙已經(jīng)被溶融，50min后能夠完全溶解，且較容易從材料板上清除，如圖5所示。

圖4 原始預(yù)浸樹脂膠帶

圖5 涂覆除膠劑后的膠帶

3 結(jié)論

表面活性劑十二烷基硫酸鈉(K12)和脂肪醇聚氧乙烯醚(3)磺基琥珀酸單酯二鈉(MES)通過乳化方法與橘子油能較好地復(fù)配獲得均勻半透明的除膠劑，該溶液粘度較小，pH值適中。該除膠劑對(duì)于清除橡膠和樹脂膠類的污垢有顯著的效果，對(duì)于市政、工程建筑等環(huán)境中存在的同等性質(zhì)的污垢均可以使用。