刘飞 李朝 张铭 贾文琦 张子健 齐琪

摘要：基于单因素实验和正交实验的设计方法，制备铝制品表面清洗剂，确定其最优配方。并对清洗剂的金属腐蚀性、PH、乳化性、分散性以及防腐性能等指标进行测试。

关键词：铝制品表面清洗剂;正交实验;单因素实验

1、前言

铝制品的清洗也越来越受到人们的关注。应用氢氧化钠溶液和非离子表面活性剂进行复配虽提高了针对空调铝翅片散热器的清洗效率，但其溶液不易保存易潮解，降低清洗效率，且清洗过程复杂易腐蚀，应用超声波对大中型铝铸件清洗过程中，进行超声波清洗、双联冷水漂洗和热水漂洗，清洗过程复杂而且清洗中针对重油污器件需要应用酸性清洗剂会对工件表面造成腐蚀，对环境造成污染。因此找到一种清洗效率高、安全的清洁清洗剂是目前清洗剂研究的重点。本文研制的清洗剂能很好解决了以上问题。

2、实验部分

2.1 实验材料

实验材料以AES，聚乙二醇，6501，MOA-5，司盘，吐温为变量每项最小值为0.5最大值为2.5，变量为2.5进行单因素试验分析，三乙醇胺1ml，钼酸钠0.5g，四硼酸钠0.5g，泡敌1.5ml，苯并三氮唑0.2g，乙二胺四乙酸二钠0.3g，丙二醇甲醚0.5ml等药品为常量。

2.2 实验安排

2.2.1 单因素实验

选取表面活性剂（AES、聚乙二醇、6501、MOA-5、司盘80、吐温80）作为单因素的变量依次进行试验。并且将油酸钠、OP-10作为预选单因素的因素实验方案，铝缓蚀剂（苯骈三氮唑）、洗涤助剂（乙二胺四乙酸二钠）、钝化剂（钼酸钠）、消泡剂（泡敌）其他助剂（三乙醇胺、丙二醇甲醚、四硼酸钠）进行单因素实验。

2.2.2 响应面实验

由单因素实验得，依次选取AES、聚乙二醇、6501、MOA-5、司盘80、吐温80进行单因素实验。在保证其他因素不变的前提下，使某一因素按照某一固定的数值变化时，测取该条件下的除油污量，根据失重法进行清洗剂清洗效率的计算。

综合了单因素实验结果选取泡敌1.5ml、三乙醇胺1ml、钼酸钠0.3g、四硼酸钠0.3g、乙二胺四乙酸二钠0.3g、二醇甲醚0.5ml作为常量。以AES、聚乙二醇、司盘80、吐温80、油酸钠、苯骈三氮唑为变量，以清洗率为响应值，进行响应面分析实验。

3、结果与讨论

3.1 单因素实验

实验选取了AES、聚乙二醇、6501、MOA-5、司盘80、吐温80这几个因素进行单因素实验，随着AES的逐渐增加清洗效率在逐渐提高，磷酸盐的溶解度逐步达到饱和，当AES的量达到1ml以后就不会出现正相关的现象了[1] ;聚乙二醇与AES的结果相反。原因是聚乙二醇属于醇类物质易与水发生水解反应，当一定量的聚乙二醇添加到溶液中时，部分溶液与水发生反应[2] ;6501随着浓度的升高清洗效率在逐步的提高，但是并不显著;MOA-5与其他试剂不同，随着量逐渐增加，清洗效率出现波动。但当量大于2.0ml时清洗效率出现大幅度降低。随着MOA-5浓度的增加，表面活性剂分子以规整的最紧密堆积状态方式形成的界面膜[3] ;由于司盘80和吐温80的化学性质相似，二者相互促进所以二者一般都是一起使用。二者对清洗效率的影响效率都相似呈现出先降低再增加的现象。

通过对以上物质的单因素实验，确定了上述因素的清洗效率依次为聚乙二醇>AES>司盘80>吐温80>MOA-5>6501。

3.2、响应面实验

应用Design-Expert8.0.6得到响应值与变量之间的数学关系。对实验数据进行二次多元回归拟合，得到线性回归方程如下：

方程中的一次项司盘80、吐温80、苯骈三氮唑对响应值Y的影响较大，其中司盘对响应值影响最大。AES，聚乙二醇，油酸钠对结果的影响不显著。由此而知，各个试验因素对响应值的影响并不再只是简单的线性关系。

由表可知，响应值Y的相关系数R2为0.811说明模型拟合度高，表明清洗剂清洗率的实验值和预测值相近;调整后的相关系数为0.8015说明该结果能在0.1885的程度上说明清洗剂效率与预测的不符;变异系数为4.05%说明该模型能尽可能好的反映实际情况。综上，上述建立的模拟方程拟合程度较高，实验误差较低，能有效的分析和预测清洗剂的清洗效率。

4、结论

根据实验分析，确定清洗剂各个组成成分的比例AES（2ml）、聚乙二醇（1.25ml）、司盘80（1.1ml）、吐温80（0.2ml）油酸钠（0.2g）、苯骈三氮唑（0.55g），泡敌（1.5ml），三乙醇胺（1ml），钼酸钠（0.3g），四硼酸钠（0.3g）乙二胺四乙酸二钠（0.3g）二醇甲醚（0.5ml）。在单因素实验的基础上，通过响应面实验获得了最优工艺参数。验证了实验清洗效率能达到99%，实际值与预测值相近。

参考文献：

[1] .王业飞;赵福麟，由AES合成脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠的研究 %J 精细石油化工.1996，（05），22-25.

[2] .徐艺凇;张凤香，聚乙二醇功能化离子液体的制备及其在有机反应中的应用 %J 化学进展.2015，27（10），1400-1412.

[3] .王海波;劉德山，表面活性剂对分散体系粘度影响的特殊性 %J 高等学校化学学报.2005，（04），737-741+590.

基金项目：

大学生创新创业训练计划项目（201910214279）

作者简介：

刘飞（1998−），男，黑龙江省绥化市人，在读本科生，专业为材料成型与控制工程。

（作者单位：哈尔滨理工大学荣成校区）