化学除油是利用热碱溶液对油脂的皂化和乳化作用,以除去皂化性油脂;利用表面活性剂的乳化作用,以除去非皂化性油脂。
化学除油应用最广泛的是碱液除油、酸性除油、乳化液除油。低温多功能除油剂及工艺在生产上已逐渐扩大应用。
一、碱液除油
碱液除油主要特点是除油液无毒、价格便宜,除油效果较好,且容易管理,设备也简单。其除油原理是借助手溶液的皂化与乳化作用,以达到除去两类油污的目的。所谓皂化,就是油脂与除油液中的碱起化学反应生成肥皂的过程。动植物油中的主要成分硬脂酸酯与氢氧化钠的化学反应是:
( C17 H35 COO) 3C3H5 +3 NaOH= 3Cl,H35 COONa+C3 Hs(OH)3
这样,使原来不溶于水的油脂,分解变成了可溶于水的肥皂和甘油,因而从金属表面被除去。
矿物油与碱不发生上述反应,但在一定条件下在碱液中可进行乳化。所谓乳化,就是两种互不相溶的液体形成乳浊液的过程。零件表面的矿物油与碱液中的乳化剂发生作用:吸附在油污与溶液界面上的乳化剂,起降低界面张力的作用,间接加强了碱液对金属表面的润湿性,增大了接触面,促使油膜破裂、脱落而变成小油滴;而吸附在小油珠上的乳化剂,则作定向排列,其极性基即亲水基向着溶液,而非极性基即憎水基(亲油基)则向着油珠,形成的定向吸附乳化油珠如图2 -2 -2所示。
这种小油珠分散在碱液中,形成混合物的乳浊液,从而达到将矿物油从零件表面除去的目的10脱离了零件表面的乳化油珠,因有定向吸附的乳化剂膜包围,故即便在外力搅拌相互碰撞的情况下,也不致重新凝聚形成油膜,再度污染零件。
碱液除油过程的乳化作用,也随皂化反应的进行而加强,这一方面是皂化反应的生成物之一 一肥皂本身就是一种乳化剂;另一方面皂化反应可以在原油膜较薄的地方先除去油污,在完整的油膜上打开缺口、增大了溶液对金属表面的润湿性和接触面,从而排挤和促使金属表面上的油膜破裂、脱落变成小油珠。
1.碱液除油工茎尊产(见表2 -2 -3

2.碱液除油各种成分及其他因素的影响
(1)氢氧化钠。它是一种强碱,具有很强的皂化能力。但润湿、乳化作用及水洗性均较差,且腐蚀有色金属,易使铜及其合金变色。所生成的肥皂在浓的碱液中附在金属表面上,很难溶解,因此除油溶液中氢氧化钠的含量一般不超过100∥Lo对于一些溶于碱的金属(如铝、锌、铅、锡及其合金),更不能使用浓的氢氧化钠溶液。
(2)碳酸钠。其溶液有一定碱性,对铝、锌、锡等两性金属没有显著的腐蚀作用。碳酸钠吸收到空气中的二氧化碳后,能部分转变为碳酸氢钠,对溶液的pH值有良好的缓冲作用。它有一定的除油作用,水洗性也不够好。
(3)磷酸三钠。具有碳酸钠的优点,除油效果和缓冲作用较好,除此之外还具有一定的乳化能力,本身水洗性好,还能帮助水玻璃易被水洗掉。还有一种三聚磷酸钠( Nas P3 010),除油效果更好。
(4)焦磷酸钠。具有磷酸三钠相似的除油特点。此外焦磷酸钠还具有络合作用,酸根能与许多金属离子络合成环状结构的螯合物,防止零件上生成不溶性的硬水皂膜,促使零件表面容易被水洗净。
(5)硅酸钠。在化学除油中常用的有:正硅酸钠(Na2 0:Si02为2:1,Na4 Si04)、偏硅酸钠(1:1,Na2 Si03)或固体与液体的水玻璃(1:(2~3))o当这类硅酸钠的相对碱度下降时,缓蚀性能增强。
硅酸钠本身具有较好的表面活性作用和一定的皂化能力,且对铝、锌等有色金属有缓蚀作用。当它与其他表面活性剂组合时,便成了碱类化合物中最佳的润湿剂、乳化剂和分散剂。偏硅酸钠在有色金属除油时还被用作缓蚀剂。但它的不足之处是残留在零件表面的硅酸钠较难洗净,如果洗涤不净,残留的少量水玻璃经酸液浸蚀后,便会变成不溶性的硅胶,影响镀层结合力,因此必须注意清洗。
(6)乳化剂。能促进乳化的物质叫乳化剂。它在除油液中起促进乳化、加速除油过程的作用。
在碱性除油液中加入乳化剂,可以除去矿物油。乳化剂都是表面活性物质。它的除油作用与其分子结构有关。乳化剂的分子上有两种类型的官能团,一种是极性的亲水基团,另一种是非极性的憎水亲油基团。在除油过程中,乳化剂以其憎水基团吸附在油与溶液的界面上,并与零件表面上的油发生亲合作用;而亲水基团则与除油液接近,且与水相结合。在乳化剂分子定向排列的作用下,油一溶液界面的表面张力大为降低,在溶液的对流和搅拌等作用下,油污就能脱离零件表面,以微小的油珠状态分散在溶液中,这时,表面活性剂的分子包围在小油珠表面,防止小油珠重新粘附在零件上。常用的乳化剂有OP -10、平平加A- 20、0 - 20、TX - 10.FM和6501\6503等。
乳化剂OP - 10(辛基酚聚氧乙烯醚)、TX -10(仲辛烷基酚聚氧乙烯醚),是一种良好的乳化剂,除油效果良好,但不易从零件上洗掉。为保证镀层与零件的结合力,必须加强清洗,用量也不易过高,一般在197L~Sg7L范围内。
乳化剂FM(三乙醇胺油酸皂),乳化能力强,用于黑色金属及铝合金清洗除油效果好,清洗也比较容易,但易被硬水中的钙、镁离子沉淀出来。一般用量5 mI_/L~lOmL7Lo平平加系列的乳化剂A - 20(高级醇聚氧乙烯醚)、O- 20(月桂醇环氧乙烷缩合物)对动植物油、矿物油均有良好的乳化作用,分散、净洗能力强。
乳化剂6501(十二烷基二乙醇酰胺)、6503(十二烷基二乙醇酰胺磷酸酯)是良好的乳化剂、发泡剂,用于硬水及盐类溶液中,性能稳定,不会被钙、镁离子沉淀,但用量比OP - 10大,一般在SmL/L~20mL/L范围内。
(7)温度。提高温度可以提高皂化反应速度和皂化产物的溶解度,并能加快溶液的循环和降低油脂的黏度。在高温下,油一溶液界面的表面张力减低,较易润湿。因此,提高溶液温度,可以大大加速除油过程。但温度过高,不仅消耗了大量的热能,并且恶化了环境。因此,化学碱液除油温度一般在60℃一1 00℃范围内变化,有色金属因高温易被腐蚀,除油温度控制在60℃~ 80C之间;黑色金属一般为80℃~ 90℃,最高不超过100℃o
(8)抖动零件、搅拌或喷射溶液,以及施加超声波都能加速除油过程,提高除油效果。
3.几种化学除油常用碱剂性能比较(见表2 -2 -4)


















