轮胎自洁素的配方设计与优化_林凯.pdf

1、轮胎自 洁 素的配 方 设计 与 优 化 林 凯(上 海 喜赫 精 细 化 工有 限 公司，上 海 201620)摘 要:对 汽车轮胎 进行 免擦拭 清 洗，整 个 清 洗 过程 不 用 抹布、塑 料 刷 直 接 刷 洗轮毂 表 面，在 去除 轮胎 表 面 的 尘 土、油 渍 等 污 垢 的 同 时，对 轮毂镀膜 起 到 了 保 护 作 用，不仅 提高 了 工 作 效 率，也符 合 高 档轮毂 的 清 洗 要 求。为了 实现 轮 胎 的 免擦 清 洁，通 过 正交 试验 和 单 因 素 试验，确 定 了 复 配 环保 型 低 碱轮胎自 洁 素的 质 量比 为:无 磷 乙二胺二 邻 苯 基 乙

2、酸 钠 喜 赫 PO嵌 段 FMEE 伯 烷基 磺 酸 钠 喜 赫 FMES 二乙醇胺 三 氯 乙 烯 硼 砂 65 01=3 3 2 1 1 2 1 2 0 4 0 4，并 应用于 洗车店 实 际洗车，将自 洁 素 工 作 液 直 接 喷 涂 轮胎，静置 3 5 m i n后 即 可 用 清 水 冲洗，除 前 车轮严 重 的 锈斑需 要 人 工 擦拭，其 它 污 垢 清 洗均符 合 要 求。关键词:轮胎;免擦;轮毂;低 碱;环保 中图分类号:TQ423 4 文献标识码:A 文章编号:1003 3467(2022)10 0027 04Fo r m u la t io n De s ig n a

3、 n d Op t im iz a t io n o f Tir e Se lf Cle a n in g Ag e n t LI N Ka i(ShanghaiXi heFi neChem i cal Co，Ltd，Shanghai 201620，Chi na)Ab s t r a c t:Thefri cti onl esscl eani ng processdoesnot u sepl asti c bru shto ru b thesu rfaceofthew heel Itcan rem ov edi rt andoi l stai nson thesu rfaceofthew he

4、el hu b，at thesam eti m e，i t can protect thew heelhu b coati ng Thi sfri cti onl essprocesscan i m prov ethew orki ng effi ci ency，w hi chconform sto thecl eani ngrequ i rem entsofhi gh gradecar Theopti m al proporti on ofnon phosphoru sEDDHA Na PO end cappedFMEE PAS FMES di ethanol am i ne tri chl

5、 oroethene borax 65 01=3 3 2 1 1 2 1 2 1 2 0 4 0 4 by orthogonal ex peri m ent andthesi ngl efactorex peri m ent Thefri cti onl esscl eani ngagent i sspray eddi rectl y on theti re，then theti recan bew ashedw i thcl ean w aterafter3 5 m i nu tes Thecl eani ng resu l t i ssati sfi edi n addi ti on to

6、theseri ou sru st spot offront w heel，w hi chneedstobew i pedm an-u al l y Ke y w o r d s:ti res;fri cti onl ess;w heel hu b;w eak al kal i s;env i ronm ental l protecti on汽车 轮 胎 在行进 过 程中 受 到 路 面 尘埃、泥沙、尾 气 等 污 垢 的 污染，在 采 取 制 动 过 程中，刹 车 片 与 刹 车 盘 之 间 发 生 摩擦 产生大 量 金属 粉 末，由于 静 电 作 用 吸附在 轮 毂 表面，这些金属 粉 末

7、 与 路 面 灰尘、车 辆 刹 车 油 等 污 垢 在 高 温 条 件 下 逐 渐 与 轮 毂 黏 合 在一 起，形 成 坚 固 的 黑 灰、黄 色 污 渍，清洗 难 度 随之 增加，特 别 是前 轮，往往需 要大 量 的 手 工 擦拭，费 时 费 力。轮 胎 自 洁 素 可 实 现 对 轮 胎 的免 擦 清洗，既 能 防 止 轮 毂擦伤，也 能 节 省 大 量 人 工，提 高 工 作 效 率。为 了 实 现 免 擦 清洗 轮 胎，需 要 通 过 多 种 表面活 性 剂 原 料，复配出 一 种 强 力 清洗 剂，能够 在 不 腐 蚀 破 坏 轮 毂 镀 膜 的前 提 下，将 轮 胎、轮 毂、刹

8、 车 片 的 污 垢 清洗 干 净，特别 是 针 对 轮 毂 和 刹 车 片 上的 铁 粉 要有 较 强的 清洗 能 力。喜赫 PO嵌 段 脂肪 酸 甲 酯 乙 氧 基化 物 FMEE及 其 磺 酸 盐 FMES具 有 良 好 的 乳 化作 用，适 用 于 低 温 条 件 下 对 沥 青、泥 土 等 杂质 的 清洗，同 时具 有 优异 的分 散 作 用，可以将 污 垢、铁 灰 膨 胀松 动，有 利 于 高 压 水 枪 的 清洗 1。将 FMEE和 FMES作 为 汽 车 清洗 剂 的 成 分，复配 阴 离子型 渗透 剂 伯 烷 基 磺 酸 钠、烷 基 醇酰 胺 6501、铁 灰 去 除剂 无

9、磷 乙 二 胺 二 邻 收稿日期:2022 04 13作者简介:林 凯(1992)，男，硕士，从事 精 细 化 工 车 用 化 学品的 研 发 工 作，电 话:13761109069，E m ai l:138651 qq com。7 2 第 10 期 林凯:轮胎自 洁 素的配 方 设计 与 优 化 DOI:10.14173/ki.hnhg.2022.10.001苯 基 乙 酸 钠，并 通 过 正 交 试 验 确定 5 种原 料 的最 佳 配 比。1 实验 1 1 主 要 试剂 与 仪 器 试 剂 与 材料:PO嵌 段 FMEE、FMES、无 磷 乙 二 胺 二 邻 苯 基 乙 酸 钠 EDDH

10、A Na、伯 烷 基 磺 酸 钠 PAS 80，工业 级，上 海 喜赫 精 细 化 工有 限 公司;6501、Spaw 60，工业 级，上 海清 奈 实业有 限 公司;沥 青、润 滑油，上 海 意 特 玛莎 拉 蒂 4S店 维 修 部 提 供;硼 砂、二 乙 醇 胺、三 氯 乙烯，分 析 级，国 药 集 团 化 学 试 剂 有 限 公司;铝 合 金 片 10cm 20cm 0 6cm，苏 州 华 鲁 金 属 制 造 有 限 公司;纳米 铁 粉，上 海 允 复 纳米科 技有 限 公司。仪器:XP 精 密 电 子 天 平，梅 特 勒 托 利 多;小 型高 压 喷 淋 清洗 机 SL5 L，深 圳

11、市 三 莉 科 技有 限 公 司;龙 卷 风 泡沫 枪、高 压 喷 水 枪，上 海 路 畅 洗 车 场。1 2 油 污 试 片 的 制备 与测 试方 法 1 2 1 铝 合 金 油 污 的配 制 将 沥 青、润滑油、Spaw 60、纳米 铁 粉、水 泥 粉 和 少 量 石墨 碳 粉、自 来 水 混 合 搅拌 均匀 备 用。将准 备 好 的 铝 合 金 试 片 准确 称 重(m 0)，浸 入 人 造 混 合污 垢 中 静 置 5 m i n，取 出 后 烘 箱 180 烘烤 1 h，并准确 称 重(m 1)。1 2 2 清 洁 率 清洗 后 的 试 片，80 烘 干 室 温 保持 24 h后 称

12、 重(m 2)。清 洁 率=1(m 2 m 0)/(m 1 m 0)100%1 2 3 泡 沫 测 试 用 3 MPa高 压 泡沫 枪 将配 好 的 洗 车 工 作 液 在 车 身 表面 喷 泡，秒 表 计 算 泡沫消失 的 时 间。1 3 清洁 工 艺 将 铝 合 金 试 片 平 放 在 配 好 的 清洗 液 中 静 置 60s，取 出 沥 干 后放 于 小 型 喷 淋 试 验 机 喷 洗 区，常 温 自 来 水 喷 淋，压 力 0 3 MPa，前 后 对 喷 循 环 喷 淋 2 m i n，取 出 铝 合 金 片，用 热 风 吹 干。1 4 轮胎 清 洗 工 艺 将 轮 胎 自 洁 素 按

13、 1 3兑 水 稀释，加入 喷壶 中，直 接 喷洒 在 轮 胎 要 清 洁 的 部 位 并 停留 1 3 m i n，后 用 高 压 清洗 枪 冲 刷 车 辆，高 压 泵 的 压 力保持 10MPa，水 枪 水 流 量 15 20 L/m i n，高 压 水 枪 的 扇 形 角 20，冲 洗 干 净即 可。2 实验 内容 2 1 正交 试验 因 素 水 平 的 确 定 喜赫 PO嵌 段 FMEE具 有 低 温 除 油 污 性 能 好、泡沫 低、易 漂洗 等 特点，分 子链 结构 中有 末 端 甲 基 和 引入 的环 氧 丙烷 甲 基，多 个极 性 甲 基基 团 可 同 步 吸 附 于 油 污污

14、 垢 分 子 表面，将 油 污 彻 底 清洗。喜赫 FMES对 沥 青和 积碳 的 清洗 力较 强，并 有 优异 的分 散 性，有 利 于 溶 胀 轮 毂 表面 的 静 电 灰。伯 烷 基 磺 酸 钠 能 提 高 清洗 体 系 的 渗透 力，帮 助 工 作 液 渗 入 硬 表 面 和 污 垢 的 结 合 处，对 污 垢 起到 剥 离 作 用 2。无 磷 乙 二 胺 二 邻 苯 基 乙 酸 钠 对 铁 灰 和 锈 迹 有 明显 的 去 除 效 果，可以 有 效地 螯 合 工 作 液 中的 金属 离子，溶 解 沉 积 于 车 身 表面 不 溶 于 水 的 金属 皂盐 3。以 喜赫 PO嵌 段 FM

15、EE、FMES、伯 烷 基 磺 酸 钠、无 磷 乙 二 胺 二 邻 苯 基 乙 酸 钠 为 因 素，确定 了 正 交 试 验 因 素 水 平，正 交 试 验 因 素 水 平 如 表 1所 示。试 验测 试 结果 与 极 差 分 析 见表 2。表 1 正交 试验 因 素 水 平 表 水 平 因 素 FMEE用 量(A)/(g L 1)FMES用 量(B)/(g L 1)伯 烷 基 磺 酸 钠 用 量(C)/(g L 1)乙 二 胺 二 邻 苯 基 乙 酸 钠(D)/(g L 1)1 5 5 5 52 10 10 10 103 15 15 15 152 2 各因 素对 清洁率 的 影响 由 表 2

16、 可知，对 清 洁 率 的 影 响 因 素 排序 为 无 磷 乙 二 胺 二 邻 苯 基 乙 酸 钠 喜赫 PO嵌 段 FMEE 伯 烷 基 磺 酸 钠 喜赫 FMES。无 磷 乙 二 胺 二 邻 苯 基 乙 酸 钠 EDDHA Na对 铁 离子 螯 合 性 能优异，铁 离子 螯 合 值为 100 m g/g，分 子 结构 中 含 有 2 个配 位 体，可以 与 铁 离子 形 成稳定 的 六 元 环 状 结构 络 合 物，消 除非 水 溶 性 铁 粉 的 极 性，将 铁 粉 转 变 为 亲 水 性，快速 溶 解 刹 车 粉 与 道 路 污 垢，提 高 轮 毂 的 光 亮 性，无 磷 乙 二 胺

17、 二 邻 苯 基 乙 酸 钠 对 轮 毂 表面 的 薄层 致 密 污 垢 清 洗影 响 因 素最大。喜赫 PO嵌 段 FMEE为 十 八 碳 长 碳 链 结构，与 各 种 油 污 有 相 似 的 碳 烃 结构，根 据 相 似 8 2 河南化工 HENAN CHEMICAL INDUST Y 2022年 第 39卷表 2 正交 试验 结 果 试 验 号 因 素(A)(B)(C)(D)清 洁 率/%1 5 5 5 5 47 182 5 10 10 10 56 663 5 15 15 15 62 324 10 5 10 15 67 505 10 10 15 5 58 716 10 15 5 10 6

18、3 937 15 5 15 10 66 638 15 10 5 15 71 159 15 15 10 5 51 29k 155 387 60 437 60 753 52 393k 263 380 62 173 58 483 62 407k 363 023 59 180 62 553 66 990 7 993 2 993 4 070 14 597相 溶 原理，FMEE对 油 污 有 优异 的 增 溶 作 用，在 低 温 条 件 下 更 容 易 清洗 矿 物 油，轮 毂 或 轮 胎 表面 的 污 垢 一 般 是 各 种 颗粒 污 垢 与 油 污 形 成 的 拒 水 混 合 体 4 5。随 着 油

19、污 的 乳 化 分 解，车 身 的 污 垢 也 被 随 之 彻 底 清洗，因 此，具 有 优异 的 除 油 性 能 的 FMEE对 车 辆 清洗影 响 也 较 大。伯 烷 基 磺 酸 钠 渗透 力 出 众，协助 清洗 工 作 液 沿 污 垢 边 缘 进 入 轮 胎 表面 的 泥沙 或 污 垢 与 轮 毂 表面 的 结 合 处，降低 污 垢 在 硬 表面 的附 着 力，对 各 种 污 垢 有 卷 离 作 用。喜赫 FMES主要是 对 轮 胎 上的 积碳、沥 青和 难 以 清 除 的 柏 油 有 很好 的 去 除 效 果 6。通 过 正 交 试 验分 析，无 磷 乙 二 胺 二 邻 苯 基 乙 酸

20、 钠 与 喜赫 PO嵌 段 FMEE对 净 洗 性 能 影 响 最 明显，伯 烷 基 磺 酸 钠 和 FMES次之。参 考 表 2 中的 8号 试 验，无 磷 乙 二 胺 二 邻 苯 基 乙 酸 钠 用 量 15 g/L，喜赫 PO嵌 段 FMEE用 量 1 5 g/L，喜赫 FMES用 量 1 0g/L，伯 烷 基 磺 酸 钠 用 量 5/L，能 获 得最 高 的 清 洁 率，清 洁 率 为 71 15%。根 据 上 述 用 量，将 无 磷 乙 二 胺 二 邻 苯 基 乙 酸 钠、喜赫 PO嵌 段 FMEE、伯 烷 基 磺 酸 钠、喜赫 FMES4种原 料 按照 质 量 配 比 3 3 2

21、1复配 制 得免 擦 洗 车 液 的 表面活 性 剂组 分 A，进一 步 与 碱 剂、助 洗 剂、溶 剂 复配 提 高 免 擦 清洗 效 果。2 3 碱 剂用 量 对 清洁率 的 影响 表面活 性 剂 的 活 性 随 使 用 温 度 的 升 高 相应 提 升，洗 车 是在常 温 条 件 下 进行，特别 是在 寒 冷 的 冬 季，洗 车 液 的 温 度 很低，单 靠 表面活 性 剂很 难 彻 底 将 污 垢 清洗 干 净，都 会 辅 以 碱 性物 质 提 高 清洗 效 果。过 多 使 用强 碱，如 氢 氧 化 钠、氢 氧 化 钾 会 损 伤 轮 毂 表 面 镀 层 等 外 饰，特别 是对 高 档

22、 车 型 和 个 性 化 轮 毂 的 伤 害 更 为 严 重，为 了 减 少 对 轮 毂 的 伤 害，选 择 二 乙 醇 胺 作 为 碱 剂，二 乙 醇 胺 碱 性 弱，具 有 缓 蚀 与防 锈 作 用，不 仅 能 保 护 轮 毂，也是性 能优异 的 铝 合 金 增 亮 剂，使 轮 毂 洗 后 发光发 亮 7。二 乙 醇 胺 用 量 对 清 洁 率 的 影 响 见 图 1。图 1 二乙 醇 胺用 量 对 清洁率 的 影响 由 图 1可知，二 乙 醇 胺 有一 定 的 助 洗 效 果，随 着 二 乙 醇 胺 用 量 的 增加，清 洁 率 越 高，当二 乙 醇 胺 用 量 6 g/L后，清 洁 率

23、 相 对 稳定，提 升 不 明显。由 此 可 知，二 乙 醇 胺 的最 佳 用 量 为 6 g/L。2 4 溶 剂 对 清洁率 的 影响 在 轮 胎 清洗 工 艺 中，不 仅 工 作 液 温 度 低，整 个 清 洗 时 间 仅 有 几 分 钟，需 要 借助 溶 剂 来 降低 轮 毂 表面 的 表面 张 力，减弱 污 垢 与 硬 表面 的 结 合 力;同 时 溶 剂 对 牢固 硬 化 的 污 垢，特别 是对 金属 粉 末 有 很好 的 溶 胀 作 用，因 此针 对 轮 毂 清洗 工 艺，溶 剂 必 不可 少。溶 剂三 氯 乙烯 在常 温 条 件 下 不 仅 对 轮 毂 有 很好 的 清洗 作 用

24、，对 天 然 橡 胶 有 较 强的 溶 解 能 力，还可以 使 轮 胎 焕 然 一 新，轮 胎 清洗 后 发 黑 发 亮。溶 剂三 氯 乙烯 用 量 对 清 洁 率 的 影 响 见 图 2。图 2 溶 剂 三氯乙烯 用 量 对 清洁率 的 影响 由 图 2 可知，三 氯 乙烯 用 量 为 0 3 0g/L，清 洁 率 随乙 二 醇 丁 醚 用 量 的 增加 相应 提 高 比较 明显;当 三 氯 乙烯 用 量 为 3 0 6 0g/L，清 洁 率 提 升 缓 慢;三 氯 乙烯 用 量 超 过 6 0 g/L后，清 洁 率 几 乎 保持 不 变。由 此 可知，三 氯 乙烯 的最 佳 用 量 为 3

25、 0 g/L。2 5 助洗 剂 对 清洁率 的 影响 助 洗 剂 可以 协助表面活 性 剂更好 地 乳 化 分 散 和 悬浮 污 垢，在 轮 胎 清洗 工 艺 中，硼 砂 是一 种 性 能优异 9 2 第 10 期 林凯:轮胎自 洁 素的配 方 设计 与 优 化的 助 洗 剂，硼 砂 可以 去 除氧 化 铁 皮，对 轮 毂 或 刹 车 盘 上的 锈 迹、氧 化 铁 粉 有 很好 的 清洗 效 果。硼 砂 也 可 以 在 轮 胎 或 轮 毂 表面形 成 一 层 可 增 强 紫 外 线 的 透 射 率 的 薄膜，提 高 轮 胎 的 光 亮 性。硼 砂 的用 量 对 清 洁 率 的 影 响 见 图

26、3。图 3 硼砂 的 用 量 对 清洁率 的 影响 由 图 3可知，助 洗 剂 硼 砂 用 量 为 0 2 0 g/L时，清 洁 率 随 助 洗 剂 硼 砂 用 量 的 增加 相应 提 高 比较 明显;当助 洗 剂 硼 砂 用 量 超 过 2 0 g/L后，清 洁 率 提 升 缓 慢，几 乎 没 有 变 化，因 此 将 硼 砂 的用 量 确定 为 2 0 g/L。2 6 6501用 量 对泡 沫 的 影响 免 擦 轮 胎 清洗 工 艺 对 泡沫 的要 求 是 不 能 无 泡，但 要 求 泡沫 在 100 s内 逐 步 消失，从而 将 清洗 液 缓 慢 地 释 放 在 轮 胎 表面，对 清洗 液

27、 充 分的 利 用，最 终 形 成 的 无 泡 工 作 液 也有 利 于 清水 的 冲 洗。6501的用 量 对 泡沫 的 影 响 见 图 4。图 4 6501的 用 量 对泡 沫 的 影响 由 图 4可知，表面活 性 剂 A 体 系 的 泡沫 较低，主要 原因 是 PO嵌 段 FMEE和 FMES都 属于 低 泡沫 表面活 性 剂，加入 6501后，泡沫 增 多，6501具 有 优 异 的 增 泡 和 稳 泡 效 果，当 6501用 量 为 2 0 g/L时，整 个 体 系 的 泡沫 100 s左右 彻 底 消失，符 合 免 擦 清 洗 的要 求。通 过 测 试 与分 析 二 乙 醇 胺、三

28、 氯 乙烯、硼 砂 用 量 对 清 洁 率 的 影 响 以 及 6501的用 量 对 泡沫 的 影 响，最 终 确定 了 轮 胎 自 洁 素的 原 料 配 比。将 上 述 几 种原 料 按照 该比 例配 制 成 固 含 量 20%的 轮 胎 自 洁 素，在 洗 车 店 进行实 际 应 用测 评，按照 洗 车 工 艺 流 程，共 清洗 各 种 轿 车 100辆，洗 车 工目测 评 价 合 格 率 为 90%以 上。清 洁 时如 喷 泡沫之 前 不可 预 洗 轮 胎，经 过 预 洗 的 车 辆 最 终 洗 车 效 果 均 不理 想，喷 泡沫之 前要 尽 可 能 地 保持 轮 胎 表面 的 干燥。3

29、 结 论 无 磷 螯 合 剂 乙 二 胺 二 邻 苯 基 乙 酸 钠 EDDHA Na对 硬 表面 免 擦拭 清洗 效 果 的 影 响 最大，通 过 正 交 试 验和 单 因 素 试 验 确定 表面活 性 剂、碱 剂、助 洗 剂、溶 剂、泡沫 调 整 剂 的最 佳 质 量 配 比 为 无 磷 乙 二 胺 二 邻 苯 基 乙 酸 钠 喜赫 PO嵌 段 FMEE 伯 烷 基 磺 酸 钠 喜赫 FMES 二 乙 醇 胺 三 氯 乙烯 硼 砂 6501=3 3 2 1 1 2 1 2 0 4 0 4。将 自 配 轮 胎 自 洁 素 应 用 于 洗 车 店 实 际 轮 胎 清洗，轮 胎 清洗 之 前 不

30、 能 预 洗，直 接 喷 轮 胎 自 洁 素工 作 液，静 置 3 5 m i n 后 即 可 用 清水 冲 洗。除 前 车 轮 严 重 的 锈 斑 需 要 人 工 擦拭，其 它 污 垢 清洗 均 符 合 要 求，适 用 于 高 档 车 型 的 轮 胎 清洗。参考文献:1 徐 铭勋 脂肪 酸甲 酯 乙 氧 基 化 物 及其 磺 酸 盐 的 生 产 技 术与 应用 J 化学 工业，2012(30):30 32 2 鲍文 杰，乔 建 江 环保水基 渗透 剂 的 开 发及 性 能 优化 J 工业安全 与环保，2019，45(3):79 83 3 于 兴凯，卫 杰 刚，左 建 民 乙二胺二 邻 苯 基

31、 乙 酸 钠 的 合 成 以及在 皂洗 中 的 应用 J 染 整 技 术，2012(9):35 38 4 唐 安 喜 低 泡 沫 环 氧 丙烷 封端 FMEE的 合成与 性 能 研 究 J 精细与 专 用 化学 品，2022，30(3):38 42 5 唐 安 喜 二 元 催 化 剂 在 脂肪 酸甲 酯 乙 氧 基 化 物 FMEE合成中 的 应用 J 中 国 洗涤 用 品 工业，2022(2):34 39 6 王 琛，卢吉 超 马 来 酸 酐 丙 烯 酸 共 聚 物/FMES二 元 体 系 在 皂洗 中 的 应用 J 印 染，2022，48(3):50 52 7 付 东，钟 智 坤，吕 建 燚，等 二乙醇胺 水 溶 液 的 表 面 张 力 研究 J 华 北 电 力大 学学 报，2010，37(6):81 84 0 3 河南化工 HENAN CHEMICAL INDUST Y 2022年 第 39卷