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一种用于铁路车辆表面清洁的清洗剂及其制备方法和用途

文献发布时间:2023-06-19 18:56:39



技术领域

本发明涉及清洗剂领域,具体涉及一种用于铁路车辆表面清洁的清洗剂及其制备方法。本发明的清洗剂特别适用于车体玻璃部分、油漆表面、塑料、橡胶风挡及密封胶。

背景技术

截至2021年底,我国高速铁路运营里程已突破4万公里,动车组保有量已超过4100标准组。随着列车运行速度的加快及运营里程的逐步升高,虫胶污染问题逐渐显现出来,并成为应用单位清洗维护的棘手问题。高铁玻璃由于其结构和位置的特殊性,导致对其清洗存在一些难点。

动车组的虫胶污染是指列车在行驶过程中,车头部位和车体与昆虫撞击,使昆虫尸体及体液在高速条件下附着在车体上,虫胶、尘埃、油脂等物质混合后经高速、大温差、强紫外线综合作用所形成的顽固的污垢层,其会使车体清洗变得更加困难。动车组虫胶污染遍布车体并主要集中在列车头部车窗部位,不仅破坏车辆美观,还会遮挡车窗视线。更重要的是,现有玻璃清洗剂中酸碱成分会对车体金属部件造成腐蚀,加之昆虫体液作用,腐蚀现象尤为明显。最初人们采用碱性清洗剂对其进行清洗,但效果很不理想,且清洗作业时间过长,对金属部件产生腐蚀。

目前市场上销售的玻璃清洗剂大多以甲醇、强碱、不环保的缓蚀剂为主要添加,不合适用于高铁车体表面清洗,原因在于:

1.腐蚀性强,现有玻璃清洗剂多采用无机强碱(如NaOH、KOH等)作为主添加剂,会对玻璃周边材料(比如金属部件、密封胶等)造成严重腐蚀。

2.清洗效率低,由于车头污垢虫胶顽固,现有玻璃清洗剂清洗速率较慢,导致清洗作业时间长且通常不能通过一次清洗就达到清洗效果。

3.有毒有害,市售玻璃清洗剂多采用甲醇为主剂,甲醇具有毒性,对人体的神经系统和血液系统影响最大,清洗后产生的废液也会对环境造成严重损害。

4.主剂及缓蚀剂不环保,市售清洗剂多采用甲醇及不环保的缓蚀剂(如硫脲等),对人体皮肤有刺激作用,施工人员长期接触,会对健康产生不利的影响。

由此,研发一款兼顾高效清洗和低腐蚀的用于铁路车辆表面清洁的清洗剂已经迫在眉睫。

发明内容

本申请的发明人在研究了污垢成分后,针对性地研发了一种高效去污且对金属部件友好的清洗剂。本发明提供的清洗剂选用了天然植物提取缓蚀剂,最大程度地降低了清洗剂对金属部件的腐蚀。本发明提供的清洗剂克服了传统的清洗剂的缺点,具有pH(6.5-7.5)值适中、清洗时间短(5分钟)、可有效抑制金属部件发生腐蚀、高效环保、对人体及环境危害小等特点。

因此,本发明的目的在于提供一种用于铁路车辆表面清洁的清洗剂。

本发明的另一目的在于提供一种上述清洗剂的制备方法。

本发明的还一目的在于提供上述清洗剂在铁路车辆表面清洁中的用途。

为了实现本发明的上述目的,本发明采用了如下的技术方案。

一方面,本发明提供一种用于铁路车辆表面清洁的清洗剂,其中,按100重量份数计,所述清洗剂包含如下组份:

乙醇20-30份,乙二醇1-5份,聚乙二醇0.5-1份,月桂醇聚氧乙烯醚0.5-1份,多聚磷酸钠1-3份,葡糖酸-δ-内酯0.5-1份,异丙醇1-3份,三乙醇胺0.2-0.8份,桉叶油0.5-1份,色素0.01-0.05份,去离子水余量。

优选地,所述清洗剂包含如下组份:

乙醇25-30份,乙二醇3-5份,聚乙二醇0.7-1份,月桂醇聚氧乙烯醚0.5-0.8份,多聚磷酸钠1-2.5份,葡糖酸-δ-内酯0.7-1份,异丙醇1-2.5份,三乙醇胺0.2-0.6份,桉叶油0.5-0.8份,色素0.02-0.05份,去离子水余量;

进一步优选地,所述清洗剂包含如下组份:

乙醇28-30份,乙二醇4-5份,聚乙二醇0.8-1份,月桂醇聚氧乙烯醚0.6-0.8份,多聚磷酸钠1-2份,葡糖酸-δ-内酯0.8-1份,异丙醇1-2份,三乙醇胺0.3-0.5份,桉叶油0.5-0.7份,色素0.03-0.05份,去离子水余量。

最优选地,所述清洗剂包含如下组份:

乙醇30份,乙二醇5份,聚乙二醇1份,月桂醇聚氧乙烯醚0.75份,多聚磷酸钠2份,葡糖酸-δ-内酯1份,异丙醇2份,三乙醇胺0.4份,桉叶油0.6份,色素0.05份,去离子水余量。

优选地,所述聚乙二醇选自PEG200,PEG400和PEG1000,更优选地,所述聚乙二醇为PEG400。

另一方面,本发明提供一种本发明所述的清洗剂的制备方法,所述方法包括以下步骤:

1)取配方量的去离子水,边搅拌边加入乙醇、乙二醇、异丙醇搅拌均匀,得混合液A;

2)向步骤1)得到的混合液A中依次加入聚乙二醇、月桂醇聚氧乙烯醚、多聚磷酸钠、葡糖酸-δ-内酯、桉叶油、色素,得混合液B;

3)向步骤2)得到的混合液B中加入三乙醇胺调节pH值至6.5-7.5,所得透明液体即为所述清洗剂。

优选地,在步骤1)中,反应时间为20-30min;搅拌转速为500-700rpm;

优选地,在步骤2)中,反应时间为30-40min。

再一方面,本发明提供所述清洗剂在铁路车辆表面清洁中的用途。

优选地,所述铁路车辆包括动车组列车及普通列车,更进一步优选地,所述铁路车辆为动车组列车;

优选地,所述铁路车辆表面清洁包括车体外表面的玻璃部分和非玻璃部分,进一步优选地,所述非玻璃部分包括油漆表面、塑料及橡胶风挡及密封胶。

与现有技术相比,本发明至少具有以下优势:

1、本发明提供的清洗剂采用纯植物提取的缓蚀剂-桉叶油,清洗时金属缓蚀性能明显增强,同时减少了对人体的危害。

2、本发明采用乙醇、乙二醇、异丙醇复配,形成具有较好溶解力的混合溶剂,在降低冰点的同时又大大提高了去污能力。

3、本发明采用的多聚磷酸钠中的磷酸根、葡糖酸-δ-内酯中的羧基官能团,均具有较好的螯合性,复配后形成协同效应较强的螯合剂,与金属形成螯合产物,可快速地除去车体表面的金属污渍。

附图说明

以下,结合附图来详细说明本发明的实施方案,其中:

图1示出了经包含不同聚乙二醇的清洗剂摆洗后的油漆涂膜试片的照片;

图2示出了经自研产品、产品A和产品B摆洗后的油漆涂膜试片的照片;

图3示出了自研产品、产品A和产品B的泡沫性能测试结果;

图4示出了自研产品、产品A和产品B的高温稳定性测试结果,其中编号为1的样品对应自研产品,编号为2的样品对应产品A和编号为3的样品对应产品B;

图5示出了自研产品、产品A和产品B的低温稳定性测试结果,其中编号为1的样品对应自研产品,编号为2的样品对应产品A和编号为3的样品对应产品B;

图6示出了自研产品、产品A和产品B的金属腐蚀性测试结果;

图7示出了钢片的OCP曲线;

图8示出了钢片的极化曲线;

图9示出了在空白溶液(图9b)和清洗剂(含600mg的桉叶油)(图9a)中浸泡后钢试片的电镜图;

图10示出了使用自研清洗剂(铁科)清洗试验车组前后的玻璃污渍对比(图10A)和车体非玻璃部分污渍对比(图10B)。

具体实施方式

以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解,这些实施例仅用于说明本发明,其不以任何方式限制本发明的范围。

下述实施例中的实验方法,如无特殊说明,均为常规方法。下述实施例中所用的药材原料、试剂材料等,如无特殊说明,均为市售购买产品。

其中,部分试剂和产品的购买情况如下:

产品A:上海空宸实业有限公司,腾缘玻璃水(0°);

产品B:安徽美途汽车用品科技有限公司,硬壳玻璃水(0°);

自研产品为本发明提供的清洗剂,其配方如下(按100重量份数计):

乙醇30份、乙二醇5份、PEG400 1份、月桂醇聚氧乙烯醚0.75份、多聚磷酸钠2份、葡糖酸-δ-内酯1份、异丙醇2份、三乙醇胺0.4份、桉叶油0.6份、色素0.05份,水余量。

根据正交性从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行试验。根据表1所示的实验配方,配置清洗剂。

其中,去污力按照如下测量并计算:

将干燥的油漆涂膜试片均匀涂覆人工油污,配制好的清洗剂溶液放入(40±2)℃恒温水浴中,将试片全浸于清洗剂溶液中摆洗,后用去离子水继续摆洗,冷却、称重。计算去污力η。

式中:

η—溶液去污力,单位为百分量(%)

X

表1:

表2:正交实验分析结果

本实施例通过采用月桂醇聚氧乙烯醚与不同聚乙二醇复配,以探究不同聚乙二醇对所得清洗剂的清洗性能的影响。本实施例共设计了三组实验,其中各组实验采用的清洗剂的配方如下(按100重量份数计):

G1:乙醇30份、乙二醇5份、PEG200 1份、月桂醇聚氧乙烯醚0.75份、多聚磷酸钠2份、葡糖酸-δ-内酯1份、异丙醇2份、三乙醇胺0.4份、桉叶油0.6份、色素0.05份,水余量。

G2:PEG400 1份,其它与G1相同;

G3:PEG1000 1份,其它与G1相同。

根据Q/CR468-2015《动车组外表面清洗剂》标准中规定的方法测定洗净力(去污能力试验)。具体地,将清洁并干燥的油漆涂膜试片称重(精确至0.1mg),然后单面均匀涂覆人工油污(见图1,上边预留约5mm空白用于摆洗时夹持),并称重。每片试片上油污的质量为0.0800g~0.1200g。配制好的清洗剂溶液放入(40±2)℃恒温水浴中,当溶液温度达到后开始试验。把摆洗机上夹子夹在涂污试片的空白处,将试片全浸于清洗剂溶液中,浸泡5min,立即开始摆洗,摆洗5min后放入(40±2)℃去离子水中继续摆洗30s,取出,将试片放入(50±2)℃烘箱中,烘干、冷却、称重。计算洗净力η。每个溶液做3次平行试验,取其平均值,当试验数据分散性较大时,应适当增加试验次数。测定结果如下表3和图1所示。

表3

本实施例共制备了3个清洗剂样品,其中:

样品1:乙醇30份、乙二醇5份、PEG400 1份、月桂醇聚氧乙烯醚0.75份、多聚磷酸钠2份、葡糖酸-δ-内酯1份、异丙醇2份、三乙醇胺0.4份、桉叶油0.6份、色素0.05份,水余量;

样品2:三乙醇胺0.8份,其它与样品1相同;

样品3:三乙醇胺1.6份,其它与样品1相同。

测定3个清洗剂样品的HLB值,结果如下表4所示。

表4

选取3种(自研产品、产品A和产品B)不同清洗剂对油污进行去污力测试,所采用的测试方法参见实施例2。测试结果见下表5和图2。

表5

参照GB/T13173-2008《表面活性剂洗涤方法测试》规定,分别将200ml自研产品、产品A和产品B的试液从90cm高度流到刻度量筒底部50ml相同试液的表面后,测量得到泡沫高度,检测其发泡力。结果如图3所示,从图3中可以看出,自研产品较其它2种玻璃清洗剂泡沫消除速度更快,快速消泡让视野变得清晰。

分别将自研产品、产品A和产品B的试样原液在50℃±2℃及-15℃±2℃温度下保持8h,再在室温下保持16h后,按规定要求对其高温稳定性和低温稳定性进行实验,结果见图4和图5。在图4和图5中,编号为1的样品对应自研产品,编号为2的样品对应产品A和编号为3的样品对应产品B。从图4和图5中可以看出,三种清洗剂高、低温稳定性均良好。

将按标准GB/T 23436-2009规定方法准备好的五种塑料试片(聚乙烯树脂PE、聚丙烯树脂PP、ABS树脂、软质聚氯乙烯树脂PVC、聚甲醛树脂塑料试片POM,尺寸:20mm×50mm×2mm)分别浸没在自研产品、产品A和产品B的试样原液中,放入50℃±2℃的烘箱内保持120h后,测量质量变化。结果见下表6。结果表明自研产品对塑料影响性较小。

表6

将按标准GB/T 23436-2009规定方法准备好的两种橡胶试片(天然橡胶和氯丁橡胶试件,尺寸:20mm×50mm×2mm)分别浸没在自研产品、产品A和产品B的试样原液中,放入50℃±2℃的烘箱内保持120h后,测量质量变化。结果见下表7,结果表明自研产品对橡胶影响性较小。

表7

传统清洗剂大多采用环保性能较差的缓蚀剂,而本发明的清洗剂采用纯植物提取缓蚀剂-桉叶油,采用本发明提供的清洗剂清洗时,金属缓蚀性能明显增强,同时减少了对人体的危害。选取3种不同清洗剂(分别为自研产品、产品A和产品B),对金属腐蚀性进行测试,测试方法参见GB/T23436-2009,测试结果见下表8和图6。

在下表8中,前三行示出的是腐蚀损失质量(mg),后三行示出的是腐蚀速率(mg/cm

表8

在298K下,研究具有不同浓度的桉叶油缓蚀剂的清洗剂的缓蚀性能。本实施例配制了两种清洗剂,其相应配方如下表9所示。

表9

图7示出了钢片的OCP曲线。从图中可以看出,每个浓度下,OCP的值都会有一段时间的波动,最后趋于稳定。这种行为变化可能是由于桉叶油分子在钢样表面的稳定吸附所致。

图8示出了钢片的极化曲线,从图8可以看出,相比于空白溶液,加入缓蚀剂的溶液中试样的腐蚀电位负移,说明桉叶油是阴极型缓蚀剂。随着缓蚀剂浓度增加,阴极的腐蚀电流密度逐渐减小,表明桉叶油发挥了缓蚀作用,缓蚀效率会随着缓蚀剂浓度的增加而增加。

从图9可以看出,在空白溶液中浸泡后的钢试片表面腐蚀严重,形成许多较大的坑峰粗糙结构(图9b)。在存在桉叶油缓蚀剂(600mg)的情况下,表面变得相对平坦(图9a),表明桉叶油缓蚀剂使黄铜的腐蚀速率显著降低。

图9的电镜结果也再次证明,桉叶油对钢试片有较强的保护作用,由于在试样表面形成了一层稳定的保护膜。

将本发明研制的清洗剂应用于动车组列车清洗,并将其与武铁物流和济南铁路提供的清洗剂进行了比较。具体地,按照10分制评分标准,验证小组通过对采集的照片、清洗视频进行了评价,最终确定铁科提供的清洗剂新样品(本发明的清洗剂)效果最佳,具体评价如下表10所示:

表10

另外,图10示出了使用自研清洗剂(铁科)清洗试验车组前后玻璃污渍对比(图10A)和车体非玻璃部分污渍对比(图10B)。

在本实施例中,共设计了4组实验,各组实验制备的清洗剂的配方如下表11所示(按100重量份计,余量为水)。对各组实验制备得到的清洗剂进行去污力测试,结果见表11。

表11

本发明安全,高效,适应环保趋势,成本低,具有显著的经济效益。

本发明涉及的技术指标包括:

以上对本发明具体实施方式的描述并不限制本发明,本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变或变形,只要不脱离本发明的精神,均应属于本发明所附权利要求的范围。

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