本發明涉及一種高效環保型水基金屬脫脂劑的制備方法，屬于金屬脫脂劑技術領域。
背景技術：
金屬零部件在進行電鍍、磷化、噴塑之前必須經過脫脂除銹等表面處理工藝，以除去金屬表面的加工潤滑油和防銹油、銹垢、灰塵以及其它無機污垢。主要的清洗方式有超聲波清洗，噴淋清洗，浸漬清洗、電解清洗、蒸汽清洗和滾動清洗。其中噴淋和浸漬脫脂因設備簡單，占地面積少以及清洗方便而受到普遍歡迎。在金屬工件表面處理工藝中，首先要實施的重要一道工序就是必須清除油污（脫脂、除油）、蠟及積碳，否則難以保證后道工序的轉化膜質量，難以保證后道噴涂層與金屬基體具有優良的結合力。化學脫脂（蠟、積碳）包括利用堿性溶液對金屬工件表面油脂的皂化和乳化作用，除去皂化性油脂；利用相應表面活性劑的乳化作用除去非皂化性油脂。
傳統的脫脂劑多是高泡類的表面活性劑組合，在獲得良好脫污效果的同時，表面活性劑成分常常被吸附在金屬部件表面，因此工作一段時間后，槽液中的乳化劑會逐步失去乳化性能，被乳化的油脂在槽液中逐步積累，反而會吸附到后續投入的金屬零部件的表面，降低去污效果，且清洗后存在殘留，會對金屬表面產生腐蝕破壞作用。因此，尋找合適的金屬脫脂劑配方是未來金屬行業的一個研究方向，也是研究者一直在探索的關鍵所在。
技術實現要素：
本發明主要解決的技術問題是：本發明針對傳統金屬脫脂劑存在脫脂時間長，脫脂劑滲透性、清洗性能差，消泡性能不好，且清洗后存在殘留，會對金屬表面產生腐蝕破壞作用，影響機器零件的正常運轉的問題，提高了一種高效環保型水基金屬脫脂劑的制備方法，本發明以稻殼為原料，通過熱解，酸處理，堿溶等步驟，提取分離稻殼中的二氧化硅，并制得偏硅酸鈉晶體，再將其與陰離子型表面活性劑，非離子型表面活性劑，硅烷偶聯劑水解液等配置成高效環保型水基金屬脫脂劑，本發明利用兩類表面活性劑與助洗劑的協同作用，對油污進行潤濕和滲透，使油污在金屬表面的附著力削弱，從而剝離金屬表面，并在水中乳化分散，同時經偏硅酸鈉與硅烷偶聯劑水解液協同作用，在金屬表面形成一層保護膜，有效減小對金屬的腐蝕，且清洗能力好，易漂干無殘留，適用于各金屬表面以及零部件的清洗。
為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：
（1）稱取500～600g稻殼裝入管式爐中，在氮氣氛圍下，加熱至550～600℃，保持溫度熱解8～10min，冷卻至室溫后，得稻殼灰，稱取60～80g稻殼灰，加入100～150mL質量分數為10%鹽酸溶液中，在90～95℃恒溫水浴下，以300～400r/min攪拌2～3h，隨后過濾，并用去離子水洗滌濾渣至洗滌液呈中性，再將濾渣置于干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，得酸處理稻殼灰；
（2）將上述酸處理稻殼灰加入500～640mL質量分數為10%氫氧化鈉溶液中，在90～100℃恒溫水浴下，以300～400r/min攪拌2～3h，隨后過濾，收集濾液，再向濾液中加入質量分數為10%氫氧化鈉溶液調節濾液模數為0.5～0.7，并在60～65℃下反應1～2h后，轉入旋轉蒸發儀上蒸發濃縮至原液體積的40～50%，在30～35℃下冷卻結晶2～3h，再將其裝入離心機中離心分離，收集沉淀并置于干燥箱中，在50～60℃下干燥至恒重，得五水偏硅酸鈉，備用；
（3）量取1～2mL硅烷偶聯劑KH-550，5～10mL無水乙醇，20～40mL去離子水，加入燒杯中，在30～35℃恒溫水浴下，以300～400r/min持續攪拌水解8～10h，得硅烷偶聯劑水解液；
（4）按重量份數計，稱取4～6份十二烷基磺酸鈉，8～10份異構十三醇聚氧乙烯醚，4～8份三乙醇胺，3～5份步驟（2）制備的五水偏硅酸鈉，3～5份碳酸鈉，10～12份乙二醇單甲醚，0.5～1.5份苯并三唑，0.5～1.5份苯甲酸鈉，5～10份上述硅烷偶聯劑水解液，70～80份去離子水，裝入反應釜中，以500～600r/min攪拌混合20～30min，得高效環保型水基金屬脫脂劑。
本發明的應用方法：將本發明制備的高效環保型水基金屬脫脂劑與水按質量比1:90～1:100混合，稀釋5～10min后，配制成洗滌液，將金屬浸泡在洗滌液中1～2min后，再轉入超聲波清洗器中清洗15～20min，即可，經檢測，本發明制備的高效環保型水基金屬脫脂劑脫脂時間短，除油率達到98～100%，防腐蝕性能提高90～96%，且無殘留、對人體無毒無害，安全性好，適用于各金屬表面以及零部件的清洗。
本發明的有益效果是：
（1）本發明制備的高效環保型水基金屬脫脂劑清洗性能優良、且消泡性能好、無殘留、對人體無毒無害，安全性好，適用于各金屬表面以及零部件的清洗；
（2）本發明制備的高效環保型水基金屬脫脂劑滲透性強，脫脂時間短，脫脂率高，防銹效果好，能快速有效清除金屬表面油污。
具體實施方式
稱取500～600g稻殼裝入管式爐中，在氮氣氛圍下，加熱至550～600℃，保持溫度熱解8～10min，冷卻至室溫后，得稻殼灰，稱取60～80g稻殼灰，加入100～150mL質量分數為10%鹽酸溶液中，在90～95℃恒溫水浴下，以300～400r/min攪拌2～3h，隨后過濾，并用去離子水洗滌濾渣至洗滌液呈中性，再將濾渣置于干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，得酸處理稻殼灰；將上述酸處理稻殼灰加入500～640mL質量分數為10%氫氧化鈉溶液中，在90～100℃恒溫水浴下，以300～400r/min攪拌2～3h，隨后過濾，收集濾液，再向濾液中加入質量分數為10%氫氧化鈉溶液調節濾液模數為0.5～0.7，并在60～65℃下反應1～2h后，轉入旋轉蒸發儀上蒸發濃縮至原液體積的40～50%，在30～35℃下冷卻結晶2～3h，再將其裝入離心機中離心分離，收集沉淀并置于干燥箱中，在50～60℃下干燥至恒重，得五水偏硅酸鈉，量取1～2mL硅烷偶聯劑KH-550，5～10mL無水乙醇，20～40mL去離子水，加入燒杯中，在30～35℃恒溫水浴下，以300～400r/min持續攪拌水解8～10h，得硅烷偶聯劑水解液；按重量份數計，稱取4～6份十二烷基磺酸鈉，8～10份異構十三醇聚氧乙烯醚，4～8份三乙醇胺，3～5份五水偏硅酸鈉，3～5份碳酸鈉，10～12份乙二醇單甲醚，0.5～1.5份苯并三唑，0.5～1.5份苯甲酸鈉，5～10份上述硅烷偶聯劑水解液，70～80份去離子水，裝入反應釜中，以500～600r/min攪拌混合20～30min，得高效環保型水基金屬脫脂劑。
實例1
稱取500g稻殼裝入管式爐中，在氮氣氛圍下，加熱至550℃，保持溫度熱解8min，冷卻至室溫后，得稻殼灰，稱取60g稻殼灰，加入100mL質量分數為10%鹽酸溶液中，在90℃恒溫水浴下，以300r/min攪拌2h，隨后過濾，并用去離子水洗滌濾渣至洗滌液呈中性，再將濾渣置于干燥箱中，在105℃下干燥至恒重，得酸處理稻殼灰；將上述酸處理稻殼灰加入500mL質量分數為10%氫氧化鈉溶液中，在90℃恒溫水浴下，以300r/min攪拌2h，隨后過濾，收集濾液，再向濾液中加入質量分數為10%氫氧化鈉溶液調節濾液模數為0.5，并在60℃下反應1h后，轉入旋轉蒸發儀上蒸發濃縮至原液體積的40%，在30℃下冷卻結晶2h，再將其裝入離心機中離心分離，收集沉淀并置于干燥箱中，在50℃下干燥至恒重，得五水偏硅酸鈉，量取1mL硅烷偶聯劑KH-550，5mL無水乙醇，20mL去離子水，加入燒杯中，在30℃恒溫水浴下，以300r/min持續攪拌水解8h，得硅烷偶聯劑水解液；按重量份數計，稱取4份十二烷基磺酸鈉，8份異構十三醇聚氧乙烯醚，4份三乙醇胺，3份五水偏硅酸鈉，3份碳酸鈉，10份乙二醇單甲醚，0.5份苯并三唑，0.5份苯甲酸鈉，5份上述硅烷偶聯劑水解液，70份去離子水，裝入反應釜中，以500r/min攪拌混合20min，得高效環保型水基金屬脫脂劑。
將本發明制備的高效環保型水基金屬脫脂劑與水按質量比1:90混合，稀釋5min后，配制成洗滌液，將金屬浸泡在洗滌液中1min后，再轉入超聲波清洗器中清洗15min，即可，經檢測，本發明制備的高效環保型水基金屬脫脂劑脫脂時間短，除油率達到98%，防腐蝕性能提高90%，且無殘留、對人體無毒無害，安全性好，適用于各金屬表面以及零部件的清洗。
實例2
稱取600g稻殼裝入管式爐中，在氮氣氛圍下，加熱至600℃，保持溫度熱解10min，冷卻至室溫后，得稻殼灰，稱取80g稻殼灰，加入150mL質量分數為10%鹽酸溶液中，在95℃恒溫水浴下，以400r/min攪拌3h，隨后過濾，并用去離子水洗滌濾渣至洗滌液呈中性，再將濾渣置于干燥箱中，在105℃下干燥至恒重，得酸處理稻殼灰；將上述酸處理稻殼灰加入640mL質量分數為10%氫氧化鈉溶液中，在100℃恒溫水浴下，以300min攪拌3h，隨后過濾，收集濾液，再向濾液中加入質量分數為10%氫氧化鈉溶液調節濾液模數為0.7，并在65℃應2h后，轉入旋轉蒸發儀上蒸發濃縮至原液體積的50%，在30下冷晶3h，再將其裝入離心機中離心分離，收集沉淀并置于干燥箱中，在60℃下干燥至恒重，得五水偏硅酸鈉，量取2mL硅烷偶聯劑KH-550，10mL無水乙醇，40mL去離子水，加入燒杯中，在35℃恒溫水浴下，以400r/min持續攪拌水解10h，得硅烷偶聯劑水解液；按重量份數計，稱取6份十二烷基磺酸鈉，10份異構十三醇聚氧乙烯醚，8份三乙醇胺，5份五水偏硅酸鈉，5份碳酸鈉，12份乙二醇單甲醚，1.5份苯并三唑，1.5份苯甲酸鈉，10份上述硅烷偶聯劑水解液，80份去離子水，裝入反應釜中，以600r/min攪拌混合30min，得高效環保型水基金屬脫脂劑。
將本發明制備的高效環保型水基金屬脫脂劑與水按質量比1:100混合，稀釋10min后，配制成洗滌液，將金屬浸泡在洗滌液中2min后，再轉入超聲波清洗器中清洗20min，即可，經檢測，本發明制備的高效環保型水基金屬脫脂劑脫脂時間短，除油率達到100%，防腐蝕性能提高96%，且無殘留、對人體無毒無害，安全性好，適用于各金屬表面以及零部件的清洗。
實例3
稱取550g稻殼裝入管式爐中，在氮氣氛圍下，加熱至575℃，保持溫度熱解9min，冷卻至室溫后，得稻殼灰，稱取70g稻殼灰，加入125mL質量分數為10%鹽酸溶液中，在93℃恒溫水浴下，以350r/min攪拌3h，隨后過濾，并用去離子水洗滌濾渣至洗滌液呈中性，再將濾渣置于干燥箱中，在108℃下干燥至恒重，得酸處理稻殼灰；將上述酸處理稻殼灰加入570mL質量分數為10%氫氧化鈉溶液中，在95℃恒溫水浴下，以350r/min攪拌3h，隨后過濾，收集濾液，再向濾液中加入質量分數為10%氫氧化鈉溶液調節濾液模數為0.6，并在63℃下反應2h后，轉入旋轉蒸發儀上蒸發濃縮至原液體積的45%，在33℃下冷卻結晶3h，再將其裝入離心機中離心分離，收集沉淀并置于干燥箱中，在55℃下干燥至恒重，得五水偏硅酸鈉，量取2mL硅烷偶聯劑KH-550，8mL無水乙醇，30mL去離子水，加入燒杯中，在33℃恒溫水浴下，以350r/min持續攪拌水解9h，得硅烷偶聯劑水解液；按重量份數計，稱取5份十二烷基磺酸鈉，9份異構十三醇聚氧乙烯醚，6份三乙醇胺，4份五水偏硅酸鈉，4份碳酸鈉，11份乙二醇單甲醚，1份苯并三唑，1份苯甲酸鈉，8份上述硅烷偶聯劑水解液，75份去離子水，裝入反應釜中，以550r/min攪拌混合25min，得高效環保型水基金屬脫脂劑。
將本發明制備的高效環保型水基金屬脫脂劑與水按質量比1:95混合，稀釋8min后，配制成洗滌液，將金屬浸泡在洗滌液中2min后，再轉入超聲波清洗器中清洗18min，即可，經檢測，本發明制備的高效環保型水基金屬脫脂劑脫脂時間短，除油率達到99%，防腐蝕性能提高93%，且無殘留、對人體無毒無害，安全性好，適用于各金屬表面以及零部件的清洗。