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1、汽车表面免擦洗专用清洗剂的研制第一章 汽车表面清洗剂1. 引言 汽车在行驶过程中很容易受污染，车体和玻璃所粘附的污垢主要是尘埃，燃料燃烧 完全的有和空气中漂浮的各种微粒，还有微酸性物质（如鸟的排泄物和书排出物（树脂）等）。它们有的粘附力很强，有的粘附力较弱，但他门重复污染或混合污染时，合成粘附力很强的污垢。由于汽车各个部位粘附的污垢类型不同，清洗所用的洗涤剂和清晰方式也不同。 目前的车用洗涤剂市场有发动机外部清洗剂、柏油清洁剂、万能泡沫清洁剂、擦即亮快速除污剂、塑料无磨损清洁剂、洗车蜡水和泡沫清洗剂等。这类清洗剂用于清洗车身及各类部件，不同的清洗剂有不同的特殊性能和用途。随着我国车用清洗剂生产
2、的不断扩大及消费水平的提高，这类产品的市场需求将越来越大。车身表面清洗剂是用量最大的品种。国内的汽车表面清洗，低档的使用洗洁精洗涤，高档的使用擦即亮快速除污剂等产品。这些产品在使用过程中因需要擦洗，细小的硬污垢都会划伤车面，随着高档轿车拥有量的提高，对车身无损伤、清洗上光一次完成的车用洗涤剂的需求呼声越来越高 本文主要内容是研制汽车表面免擦洗专用清洗剂。产品的特点是配方便宜，工艺简单，安全，无污染，防划痕、节省劳力和减少劳动强度。2. 汽车表面清洗剂简述1) 汽车表面清洁剂的组成 由于化工业的发展，为汽车洗涤剂提供了各种原料品种繁多。大致可将原料分为两类： 一类是主要原料，即是起洗涤作用的各种
3、表面活性剂。它们用量大，品种多，是汽车洗涤剂的主体。 二类是辅助原料，即各种助剂。它们在汽车洗涤剂中发挥各种辅助性作用，其用量可能不大，但作用非常重要。实际上，主要原料和辅助原料的划分并没有严格的界限，如某些辅助原料的用量远远超过基础原料；而某些表面活性剂在一种汽车洗涤剂是主要原料，而在另一种汽车洗涤剂中只起辅助作用。 三类是溶剂，即有机原料。它们主要用于去除车身表面的油脂类污垢。主要有汽油，煤油，甲苯，二甲苯，三氯乙烯，四氯化碳等。2) 汽车表面清洗剂的分类 水性清洗剂 对于水溶性污垢采用水性清洗剂清洗即可达到较好的清洗效果。 此种清洗剂一般由多种表面活性剂配制而成，具有很强的浸润和分散能力
4、，且配方中不含碱性盐类，不仅能有效地清除一般污垢，而且对漆面原有光泽具有保护作用。 有机清洗剂 对于水不溶性油污采用有机清洗剂进行清洗，该清洗剂主要用于去除车身表面的油脂类污垢。有机清洗剂的主要成分主要有汽油，煤油，甲苯，二甲苯，三氯乙烯，四氯化碳等，进口产品中的有机溶剂主要有Preps01,Prepkleano等，有机清洗剂在使用过程中应避免接触到塑料，橡胶部件，以避免造成老化。 油脂清洗剂油脂清洗剂又称油剂，它具有极强的去油功能，主要用于发动机，轮O等油污较重部位的清洗。 目前市场上在油脂清洗剂大致有三类：a. 水质去油剂。该类产品有安全，无害，成本适中等优点，但去油功能有限。b. 石化溶
5、剂型去油剂。该类产品具有去油能力强，成本低等优点，但易燃，有害。c. 天然溶剂型去油剂。该类产品不仅去油功能强，且无害，但成本较高。 溶解清洗剂溶解清洗剂简称“溶剂”，是一类溶解功能很强的清洗剂，不仅能清除车身上的焦油，沥青，鸟粪，树脂，漆点等水不溶性污垢，而且可用于“开蜡”，故有些品种直接取名开蜡水。 多功能清洗剂此类清洗剂不仅能请除一般性污垢，而且具有增亮，上光，柔顺，杀菌，及防静电，抗老化等作用。a. 二合一清洗剂，所谓“二合一”清洁，护理合二为一，既有清油功能，又上蜡功效。可以满足快速清洗兼打蜡的要求。b. 香波清洗剂，此类清洗剂主要有洗车香波及清油香波等品种，且具有性质温和，不破坏蜡
6、膜，不腐蚀漆面，液体浓缩，泡沫丰富，使用成本低等特点。c. 脱蜡清洗剂，此类清洗剂含柔和性溶剂，具有较强的溶解功能，不仅可去除车身油垢，而且能把以前的蜡洗掉，主要用于重新打蜡前的车身清洗。d. 环保型清洗剂，此类清洗剂主要成分为天然原料，对环境无污染，并且具有特殊的清洗效果。3. 外对汽车表面清洁剂的研究概况1) 国内汽车表面清洁剂现状 专家指出,随着目前大中城市越来越多的简单洗车点(房) 发展成专业汽车美容中心,汽车用清洗剂市场前景广阔。据了解,一般汽车清洗上光剂产值为汽车用化学品总产值的10182 % ,而汽车用化学品占汽车产值的1 %左右,占五大类汽车化学品的第二位。我国汽车拥有量已达1
7、000 万辆,其中轿车占23 % ,预计到2000 年将达到250 万辆,到2010 年将有可能达到600 万辆。汽车工业面临“绿色”挑战,按轿车每月进行一次“美容”计算,到2010 年,国内一次性操作汽车清洗上光剂需求量就达到216 万升/ 年。据悉,目前国内仅有广东产汽车清洗剂,市场占有率不到5 %。拥有较多用户的“MPC”上光剂、“龟博士”多功能水蜡等均为美国进口产品,而国内尚未形成完整的汽车化学品工业体系,尤其是多功能产品尚未问世,因此发展适合我国特色的车用清洗剂用品具有市场前景。 2004年8月23日富士经济日前对中国的汽车及其配件市场进行了调查，汇总写出了调查报告2004年中国乘用
8、车及汽车配件产业之展望。调查显示，预计2005年中国的汽车产量将达到521万辆，2006年将达到691万辆。2004年的汽车销量估计将进一步达到约515万辆。轿车增幅为83.74%，增幅相当悬殊。据国务院发展研究中心预测，2005年，我国汽车总需求量为593万辆，其中轿车为294万辆;2010年，汽车总需求量为994万辆，其中轿车为606万辆;2015年，汽车总需求量为1 457万辆，其中轿车为1 126万辆;2020年汽车总需求量为2074万辆，其中轿车为2043万辆。汽车总保有量将达到15683万辆。通过预测分析，中国轿车需求完全有可能保持20年，甚至更长时间的持续、稳步和快速的增长态势。
9、家用轿车将成为轿车乃至整个汽车工业增长最重要的拉动力量，并将在不久的将来成为中国汽车工业的主体。中档轿车对中国轿车工业增长的拉动作用将逐步增强，居民可支配收人的增长对轿车需求的拉动力量将不断增强。 随着我国汽车工业的蓬勃发展，我国绝大多数汽车在保养方面还明显滞后于许多发达国家，不少用于汽车的化学品开发和生产能力更显不足。就目前而言，国内尚未形成完整的汽车养护品工业体系，没有形成竞争垄断的市场格局，而且，东南亚、非洲和拉丁美洲等地区对汽车的质量、价格比具备优势的汽车化学用品需求还大。因此生产出品质优良的产品，在国内外都有着良好的市场前景。车用化学品在我国极具市场，前景相当可观。随着目前国内大中城
10、市越来越多地发展专业汽车美容中心，汽车用清洗上光剂市场前景广阔。单按轿车每月进行两次清洗计算，到2010年，国内一次性操作汽车清洗上光剂需求量就达到432万L/a。清洗剂作为精细化学品的一大门类，广泛用于各个领域，量大面广。随着科学技术的发展，新的门类品种不断增加，需求量也愈来愈大。据不完全统计，我国工业用清洗剂每年用量约为10000多t。而我国现在还没有形成完整的汽车化学品工业体系，尤其是多功能产品在国内尚未面市，因此发展适合我国特色的车用清洗剂用品是当务之急。 目前的车用洗涤剂市场有发动机外部清洗剂、柏油清洁剂、万能泡沫清洁剂、擦即亮快速除污剂、塑料无磨损清洁剂、洗车蜡水和泡沫清洗剂等。这
11、类清洗剂用于清洗车身及各类部件，不同的清洗剂有不同的特殊性能和用途。随着我国车用清洗剂生产的不断扩大及消费水平的提高，这类产品的市场需求将越来越大。车身表面清洗剂是用量最大的品种。国内的汽车表面清洗，低档的使用洗洁精洗涤，高档的使用擦即亮快速除污剂等产品。这些产品在使用过程中因需要擦洗，细小的硬污垢都会划伤车面，随着高档轿车拥有量的提高，对车身无损伤、清洗上光一次完成的车用洗涤剂的需求呼声越来越高。此类产品的开发在国内尚未有报道。 2) 国外汽车表面清洁剂现状 目前工业发达国家,民用洗涤剂工业已达到成熟的工业化阶段. 从世界总体情况来看,缓慢发展的肥皂比率在下降,美国的肥皂产量几乎不再增加,肥
12、皂的比率固定在10 %左右,洗涤剂因价格比率高,无论是技术出口和国际贸易都只占次要地位,所以产量只相当于消费量. 美国洗涤用品的消费量是最高的,但消费已趋饱和. 日本及西欧产量仍在增长,尤其日本的消费量比欧美明显的低. 作为日用品的消费水平居世界中游. 肥皂占日、欧总洗涤剂中的比例和美国相同,以化妆皂为主占10 %左右.本世纪中,温和、生物降解性,可再生资源及多功能这些说法早已渗入家用,个人保护及工业与公共设施洗涤用品市场用的表面活性剂(SAA)中. 最近又提出浓缩及高活性的观点. 预计到下个世纪,由于向发展中国家的出口,未来的民用及用洗涤品工业会不断增长。 美国汽车表面清洁剂现状 随着卫生和
13、保健意识的强化,美国对公共设施的清洁和保养越来越引起重视,亦为工业和公共设施用洗涤行业提供了良好的机遇. 当前美国工业和公共设施洗涤剂的发展趋势是:三氯乙烷等氧化溶剂和CFC 113 逐渐被淘汰;溶剂体系向水剂体系转变;固体产品的增长高于粉末和液体产品;减少碱用量,增大活性剂用量,以保证操作性.1994 年美国三聚磷酸钠的需求量为28. 7 万t ,45 %用于工业和公共设施用洗涤剂;40 %用于自动洗碗机用洗涤剂;10 %用于食品;5 %用于洗衣用洗涤剂. 欧洲汽车表面清洁剂现状 当前制约欧洲洗涤剂市场的主要因素是环境意识增强,包装容器要求减少环境污染,着色衣服增加,要对衣服进行适当的预处理
14、,以及洗衣温度下降等,各生产厂家正在积极采取相应措施.欧洲禁磷、限磷法规实现较晚,但无磷洗涤剂的比例却稳步上升,只有英国、西班牙、法国市场上还有低磷洗涤剂出售,其他各国几乎都实现了无磷化,目前欧洲的“绿色运动”正方兴未艾,消费者越来越多地要求使用不含磷酸盐和助剂含量少的清洁剂。 随着水资源环境污染问题的日益突出，含磷洗涤剂造成的危害逐渐引起各国政府的高度重视。世界不少发达国家都先后颁布了禁磷或限磷法规。据了解，世界上实施限磷、禁磷的国家已达40，并有不断增加的趋势。目前，日本、韩国、瑞士已全面禁磷，德国、荷兰、奥地利、意大利、美国等无磷洗衣粉的销量已占总量的80。 近来, 这一领域推出的大多数
15、新产品具有杀菌功能, 这是由于在西欧, 人们特别关注卫生程度, 从而促进了该类产品的发展。该类产品中的大多数添加了少量生物杀伤剂, 有的产品宣称使用溶剂性生物杀伤剂, 有的则用天然提取物作生物杀伤剂。该领域的第二个特点是一次性擦拭巾的出现, 这是由无纺布经硬表面清洗剂水溶液浸泡后制成的, 并具有杀菌功能。在美国还出现了一种新型拖把, 带有可替换的垫板, 且垫板内充满了蜡。 以往家用清洗剂趋向于基本的“ 清洗” 功能,如今人们不仅要求清洗干净, 还希望能节省时间。产品优越的清洁功能不仅可以节省时间, 还可以简化清洁步骤, 结果就产生了便利产品。该产品在使用前不再需要稀释, 装在喷雾瓶中的清洗剂溶
16、液可“ 直接使用”。根据广告宣称, 有些产品“ 不需要被擦去却仍能达到 闪亮的效果” 。另一种便利产品是用于硬表面清洗的清洁湿布,有了这类产品, 不再需要单独的抹布或清洁布。清洁布本身已经用清洗剂溶液浸泡过, 使用后可以直接作为家庭垃圾丢弃。很显然, 方便快捷是影响汽车表面清洗剂发展的持续驱动力, 也是最重要的因素, 不仅会影响配方的组成, 也将会影响包装和产品形式。一次性擦拭用品的需求量将增长。时间也是重要的影响因素之一。据统计, 与20 世纪60 年代相比,目前人们用于清洗的平均时间缩短了一半。夫妻双方均有职业的家庭并且单人家庭的数量将持续增加, 这类家庭很少有时间进清洁工作。以上这些变化
17、均要求配方者开发更有效的清洗剂, 并增加表面防护剂的用量。这类添加剂可以通过改变表面的极性而防止灰尘的吸附, 也可以使表面在日常使用或清洗过程中免受损害。随着越来越多高质量材料使用以及表面材质的变化, 研磨剂将不再继续使用。为使清洁工作方便简洁而专门设计的新型产品形式将很快出现, 具有不同功能的一次性浸渍布的用量不仅会大幅增长, 而且会变得更加便捷。 由于水资源的短缺, 在将来有必要开发能有效利用“回收水”的汽车表面清洗剂, 其关键在于寻找抑制水中残留物影响的方法。法规对配方会有所限制。法规对工业领域的影响更大, 对民用清洗剂亦有一定的影响, 可能会促使人们开发和使用具有良好去油污性和乳化性的
18、新型表面活性剂。在欧盟关于生物降解性管理条约的修订版中, 要求所有种类的表面活性剂必须有完整的生物降解试验数据, 这无疑会极大地影响在硬表面清洗剂中可使用的表面活性剂种类, 同时也将促进表面活剂新品种的开发。人们将继续开发用于清洗剂中的新型添加剂、功能全且对环境和人体温和的新型表面活性剂和能满足未来要求的新型螯合剂, 酶可能被加入硬表面清洗剂中, 像表面活性剂、漂白剂那样发挥其特有的功效。第二章 乳化剂和乳化液1. 乳化液简介1) 乳化液的一般性质将两种不相混溶的液体，放在一起搅拌时，其中一种液体会成为液珠分散在另一液体中，即行成乳状液。以液滴存在的一相称为分散相（内相，不连续相），另一相即为
19、分散介质（外相，连续相）。常见的乳化液一相为“水”，一相为“油”。如果是“水包油”，则用O/W表示，如牛奶即是O/W型乳液。如果是“油包水”则用W/O表示，油田生产的原油即是W/O型乳状液。纯净的油和水在一起混合搅拌后，得的到稳定的乳状液。只有加入能帮助乳化的物质如表面活性剂才能形成较稳定的乳状液。一般的乳状液外观呈乳白色不透明液体。这是由于乳液中分散相的质点造成的：质点大于1m时，乳液呈乳白色；质点为0.11m时，乳液为蓝白色；0.050.1m时呈灰色半透明液；为0.05m以下时，乳液又变的透明。这种透明和半透明的乳液常称为微乳液，其性质和乳状液有很大差别。乳状液的不透明和产生颜色主要是由光
20、线的折射造成的。但是，任何一种乳液，分散相液滴大小不可能是均匀的。液滴大小有一定的分布规律，符合泊松分布。另外，质量的大小又是时间的函数，它们可以用来衡量乳液的稳定性。一般变化规律是：分布曲线的最大值向质点变大的方向移动，分布也变的更分散。质点在变大过程中却更均匀。乳状液是一种流体，粘度则是其重要性质。乳状液的粘度主要取决于连续相的粘度。可以用改进后的公式来计算：6式中、分别为乳液和连续相的粘度；h为校正值，即体积因子。对于O/W来说，h=1.3；为分散相的体积分数，（在分散相体积浓度较小时，=0.02）。实际上，分散相质点的大小和分布，也会影响h。乳化剂对乳液粘度也有很大影响，即乳化剂溶在了
21、连续相中，可能使其粘度大大增加。其次，不同的乳化剂所行成的界面膜有不同的界面流动性。对乳状液的整体的粘度也有一定的影响。2) 乳化液主要类型常见的乳化液，一相是水或水溶液，另一相是与水不不相溶的有机物，如油脂，蜡等。水和油形成的乳化液，根据其分散情况可分为三种类型： 油/水型乳化液（O/W）：油分散在水中，油为分散相，水为连续相的水包油型乳化液，可用水来稀释。 水/油型乳化液（W/O）：水分散在油中，水为分散相，油为连续相的油包水型乳化液，可用油稀释。3) 乳化液的鉴别方法乳状液类型的鉴别可以采用以下几种简便方法：3 稀释法：只要用“水”或“油”对乳状液进行稀释实验，即可判定连续相，因为能与乳
22、状液相混合的应与连续相相同。 染色法：用油溶性染料对乳化液染色，如果连续相整体染色则为W/O型乳液，如果只是液滴带色，则为O/W型乳液。用水溶性染料做染色实验正好相反。 电导法：电导好的乳液为O/W行乳液，差的为W/O型乳液。但是，当W/O的内相含量较大，或离子性乳化剂含量较高时，则W/O型乳液也有相当大的电导性。 滤纸润湿法：对于某些重油和水的乳状液可用此法。取一滴乳液滴在滤纸上，若液体快速铺开，在中心留有一小滴（油），则为O/W型乳液，反之为W/O型。但此法对于在纸上能铺展的油不适用，如苯、环己烷、甲苯等形成的乳状液不适用。 光折射法：利用水和油的折射率不同也可以鉴别乳状液类型。令光从一侧
23、射入乳状液，乳状液粒子起透镜作用，若乳状液为水包油型的，则粒子起聚光作用，用显微镜观察仅看到粒子的左侧轮廓；若乳状液为油包水型的，则与上相反，只能看到粒子的右侧轮廓。2. 乳化剂简介1) 乳化剂 乳化剂是指那些能使互不相溶的两种液体（油和水）中的任何一种液体乳化成0.110m的液体微滴，均匀，稳定地分散在另一种液体体系中的物质。本文中的乳化剂泛指具有乳化作用的表面活性剂。表面活性剂由于它的分子结构中含有亲水和亲油两部分。因此少量加入即可改变气液，液液，液固等界面性质。引起表面张力降低，渗透，润湿，乳化，增溶，分散，洗净，发泡等多项表面活性功能，使其在各行各业得到广泛应用。通常选用阴离子表面活性
24、剂和非离子表面活性剂作为乳化剂，而阳离子表面活性剂和两性表面活性剂不作为乳化剂。具有乳化作用的表面活性剂： 高级脂肪酸的金属盐：高级脂肪酸主要是硬脂酸，油酸，或者混合脂肪酸；中和用的碱包括苛性钠、苛性钾和三乙醇胺、异丙醇胺等。作为乳化剂使用，三乙醇胺盐因pH值低，使用的颇多，异丙醇胺盐还有对光稳定性好的特点作为乳化剂使用其亲油性随着脂肪酸碳原子数增大而增大，而碱类则按NaKNH4烷醇胺环己胺的顺序亲水性减小。 高级脂肪醇硫酸脂盐：使用最多的是十二醇硫酸钠和十六醇硫酸钠，或者它们的三乙醇胺盐。这类表面活性剂乳化能力高，去污和泡沫力都好，只是对皮肤有刺激性，如果与高级醇等极性有机物并用可弥补上述缺
25、点。 多元醇脂肪酸及其衍生物：如单硬脂酸甘油脂，山梨醇脂肪酸脂系列（商品名Span）及其环氧乙烷加成物（商品名Tween），蔗糖脂肪酸脂等都是良好的乳化剂。由于这类表面活性剂无毒和对皮肤无刺激，被广泛用作乳化剂。 聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂：这是非离子表面活性剂中数量最大，用途最广的产品。因为亲油基可在不同碳数烷基、不同脂肪酸、烷基酚或多元醇脂中广泛选择；亲水基环氧乙烷可以在很宽范围选择，因此适用范围很广。尤其是环氧乙烷和环氧丙烷嵌段聚合物，亲水亲油基变化范围大，产品使用前途也很大。2) 乳化剂的乳化原理在油/水界面中加入乳化剂，降低界面张力的同时，乳化剂必然还在界面上发生吸附，形成界面膜。
26、此界面了一定强度，对分散相液滴有保护作用，使其在相互碰撞时不易聚结。通过对界面膜的研究，在乳化剂溶液中加有脂肪醇、脂肪酸、脂肪胺等极性有机物同时存在时，则表面活性大大增加，膜强度大为提高。由此，发现含有有机物和表面活性剂（水溶性）组成的混合乳化剂，在界面上吸附后即形成复合物，定向排列较紧密，具有较高的强度，界面吸附不易破裂，液滴不易集结，乳化体就更稳定。3) HLB值乳状液在热力学上的不稳定的体系，放置时两液体分离，为使体系稳定需要加入具有亲水亲油性的乳化剂。所以在制备乳液时如何选择乳化剂是一个重要问题，而选择的根据就是HLB值。HLB是hydrophile lipophile balance
27、d 的缩写，表示了表面活性剂的亲水基团和亲油基团具有的亲水亲油平衡值，即表面活性HLB值。HLB值越大，表示分子的亲水性越大，亲油性越弱，反之亲油性强，亲水行弱1949年，Griffin首次提出用HLB值表示表面活性分子内部平衡后整个分子的综合倾向是亲水的还是亲油的，以及亲和程度如何。HLB值是个相对值，古在制定HLB值时，作为标准，规定无亲水性的石蜡的HLB值为0，而水溶性较强的十二烷基硫酸钠的HLB值为40。因此表面活性剂的HLB值一般在140范围以内。通常来说，HLB值小于10的乳化剂为亲油性的，而大于10的乳化剂则是亲水性的。因此，由亲油性到亲水性的转折点约为10。表1 HLB值范围及
28、其应用性能4HLB值用途HLB值用途1.53消泡剂818O/W型乳化剂3.56W/O型乳化剂1315洗涤剂79润湿剂1518增溶剂由上表可知，适合于油包水行乳化剂的表面活性剂的HLB值为3.56，而水包油型的乳化剂的HLB值为818。HLB值的确定表面活性剂的HLB值一般可以根据水溶法和计算法来确定。a) 水溶法水溶法是在常温下将表面活性剂加入水中，依据其在水中的溶解性能和分散状态来估计其大致的HLB范围，见下表：表2 HLB值范围及其水溶性HLB值水中状态HLB值水中状态14不分散810稳定的乳白色分散体36分散不好1013半透明至透明分散体68振荡后成乳白色分散体13透明溶液水溶法较为粗略
29、，随意性也较大，但操作简便，快捷，在确定大致的HLB值范围的时候不失为一种有效的方法。b) 计算法A. Davies法：Davies法认为表面活性剂的HLB值为个结构性基团的HLB值的总和，其中的关系如下式：4HLB=7+（亲水基团数）-（亲油基团数）B. MeGowan法：MeGowan法主要是根据分子中的大小及其水溶性来确定HLB值 式中，表示每一个表面活性分子水化的分子数目；V0为表面活性分子在绝对零度时的体积；C为常数，对于离子和非离子表面活性剂，其值分别为2和1。表3 MeGowan法的基团HLB值基团V0（m3mol-1）nh2oHLBC6H5-6.6210-2.231CH3-1.
30、9520-0.658-CH2-1.4090-0.475C5H6O48.3072-2.799-OH1.13011.119-O-0.58711.302C6H10O510.3032-3.472c) Griffin法：Griffin法是根据结构与性能之间的关系而建立的经验或半经验的方法，仅适用于不含其他元素如N、P、S等非离子表面活性剂。聚氧乙烯型非离子表面活性剂： 多元醇脂肪酸脂及环氧乙烷的加成物：式中S脂的皂化值A脂肪酸的酸值对于皂化值难以测定的表面活性剂如松节油、羊毛脂等环氧乙烷的加成物式中环氧乙烷的质量分数 多元醇的质量分数实际上，使用较多的是表面活性剂的混合体系。对于混合表面活性剂，一般认为
31、HLB值具有加和性。只要知道某表面活性剂的质量分数x及其HLB值，则混合表面活性剂的HLBF可以用加和关系求得3.乳化剂的选择1) 根据HLB值选择乳化剂 考虑到表面活性剂(乳化剂)是一种两亲分子，其相对的亲油亲水的性质对表面活性剂的作用有很大影响。于是以表面活性剂的亲油亲水平衡值HLB值(Hydrophile-Lipophile Balance)，作为选择表面活性剂的依据。将亲水性最强的表面活性剂的HLB制定为40，亲水性最弱的定为1。一般表面活性剂的HLB值为120。由文献6查得W/O型乳化剂H LB值范围为310, O/W型乳化剂HLB值范围为718. 为了提高乳化率和乳化液的稳定性，常
32、采用复合乳化剂。复合乳化剂有一个总的HLB值即HLBF，可根据己知的每种乳化剂的HLB值用下式计算:3一般HLBF 12可得到理想的油包水型乳化液，复合乳化剂的H LB值最佳范围为68，而复合乳化剂中，水溶性剂的H LB与油溶性剂的H LB的比值H/L15无水羊毛脂15硬脂酸1517粗汽油13十六碳醇1315棉子油7.5十八碳醇1315重质矿物油10.5甲苯1113硅油10.5二甲苯1112凡士林10.5甲基萘1112o二氯苯13煤油1011o苯基酚15.5机油911四氯化碳910石蜡910微结晶蜡9.52) 混合乳化剂的选择 如果以知被乳化物所需要的HLB值，并不能立即准确的定出所需的乳化剂
33、，而是选用混合乳化剂进行试配，采用逐步逼近法确定一组混合乳化剂，用其对被乳化物进行乳化实验。这是因为混合乳化剂比单一乳化剂乳化效果更好。 混合乳化剂的HLB值与各组分成比例变化。如混合乳化剂是有乳化剂和组成，的HLB值为16，取8份；的HLB值为10，取2份；则的HLB值为14.8。 HLB=（168+102）（8+2）=14.8混合乳化剂各组分的份数用等差方法，计算出HLB值，与被乳化物所需要的HLB值差数不大于20%即可使用。为了便于比较，选择不同的“乳化剂对”配制混合乳化剂，各种混合乳化剂的偏差也不要超过20%，经过实际乳化实验，即可确定一组最佳的混合乳化剂。配制混合乳化剂时，要掌握以下
34、三点： 按乳化法、破乳原则尽可能多选几个HLB值等差变化的乳化剂。乳化和破乳是一个动态平衡过程,如果乳液中亲水亲油失去平衡就会出现破乳，而乳化剂不但能使产品形成乳液还能阻止破乳现象，只有HLB值有一定差别（一般差别不要大于5）的混合乳化剂能满足这一条件。当被乳化物疏水性强，而乳化剂的亲水性又过小，则油水二者之间的亲合力小，使乳化液不稳定，反之依然。 乳化剂组中各组分用量应保证乳化液类型的要求。乳化剂中各组分要主次有别，才能保证乳化液类型及其稳定性。如配制0/W型乳化液时，要以水溶性乳化剂组分为主，其余各组分用量按HLB值顺序在主乳化剂HLB值两侧成倍递减（或其他递减方式）。 乳化剂组的HLB值
35、应该是一组平衡的很好的乳化剂体系，它应该大体符合被乳化体系所需的最佳HLB值，而不能刚好等于这个最佳HLB值，否则容易使乳化液发生转相。3) 乳化剂结构的选择乳化剂选择时，HLB值不是唯一的依据，还应充分考虑乳化剂的类型和结构。 一般阴离子表面活性剂作乳化剂时，由于乳液粒子带电而相互排斥，不会凝聚成大的液滴而破乳。因此，容易得到稳定的乳液。 如果被乳化物组成与乳化剂中疏水基结构相同，则乳液稳定性好。 如果乳化剂比较容易与被乳化物相混溶，则乳化效果好。 当被乳化物的疏水性强，且乳化剂的HLB值过大时，两者缺乏亲合性，乳化剂就会抛弃被乳化物而先溶于水中，乳化效果就会差。这时乳化剂就要用的很多，如果
36、配用HLB值低的乳化剂，则乳化效果会很好。综上所述，乳化剂的选择即是配置乳液的开始，又是乳化工艺中的技关键。它是建立在对乳化剂充分了解的基础上，并有丰富的乳化操作经验。现将重点小结如下：a 乳化剂是表面活性剂中 的一大类。按其HLB值来选择适宜的乳化剂是行之有效的方法。HLB值的由小到大，变化范围很宽，一般来说，HLB值在36时的表面活性剂主要做W/O型乳化剂，HLB值在818时的表面活性剂主要做O/W型乳化剂。b 选择乳化剂时，首先考虑乳液的类型，以及所需的HLB值，并根据乳化物化的化学结构选择乳化剂的化学结构。在选择乳化剂时，乳化效果和乳液稳定性都不能离开经济合理性，即在足够的乳化效率和必
37、要的乳液稳定性，使用尽量少和便宜的乳化剂。为此，应选用相应的辅助乳化剂和极性有机物。c 在选择乳化剂时，应全面考虑洗涤剂配方的适应性，也就是个组分间应有良好的配伍性。同时要全面考虑洗涤剂的综合性能，包括产品的色泽，气味，刺激性，储存稳定性等。d 在选择乳化剂时，还应考虑化工工艺设备的适应性。先进的乳化工艺及设备可以保证产品的优越性能，甚至使用较少的或效率较低的乳化剂就可以达到满意的乳化效果。第三章 汽车表面清洁剂的制备 1. 汽车表面清洁剂的制备方法乳化工艺除乳化剂选择外，还包括适宜的乳化方法，如乳化剂的添加方法，油相和水相的添加方法，以及乳化温度。1) 转相乳化法 这是一种非常方便而且应用广
38、泛的乳化方法。假如要制备O/W型乳状液，则可将加有乳化剂的油类加热，制成液体状，然后一边搅拌，一边徐徐加入热水。加入的热水，开始分散成细小的颗粒，首先形成W/O型乳化液。然后按上述方法继续加水，随着水量的增加乳状液渐渐变稠，而且粘度又急剧下降，当水量加完60%之后，即发生转相，形成O/W型乳液，下余的水可以快速加入。在这个过程中应进行搅拌，在转相时，油相则很快分散成又细又均匀的粒子。一旦转相结束，再强有力的搅拌也不会使分散相粒子再变小。2) 自然乳化法将乳化剂加入油相中，混匀后一起投如水中，油就会自然乳化分散，加上良好的搅拌，则乳化的更好。像矿物油之类的易流动的液体，时常采用这种作发。自然乳化
39、是由于水的微滴进入油中并形成通道，然后将油分散开来。如果使多粘度的油能够自然乳化，则应在较高温度（4060）下进行。使用多元醇脂类乳化剂不易实现自然乳化。3) 机械强化乳化法 匀化器和胶体磨都是用于强制乳化的机械，这类机器用相当大的剪切力将被乳化物撕成很均匀很细的粒子，形成稳定的乳化体。所以上述转相法和自然乳化法不能制备的乳化体，采用机械强制乳化法就能很好的制出合格的产品。反之，用自然乳化法可完成的乳化过程，没有必要也不适宜采用机械乳化法。2. 实验药品和仪器1) 实验药品机油：不挥发的油状润滑剂。按其来源分动、植物油，石油润滑油和合成润滑油三大类。石油润滑油的用量占总用量97以上，因此润滑油
40、常指石油润滑油。主要以来自原油蒸馏装置的润滑油馏分和渣油馏分为原料，通过溶剂脱沥青 、溶剂脱蜡、溶剂精制、加氢精制或酸碱精制、白土精制等工艺，除去或降低形成游离碳的物质、低粘度指数的物质、氧化安定性差的物质、石蜡以及影响成品油颜色的化学物质等组分，得到合格的润滑油基础油，经过调合并加入添加剂后即成为润滑油产品。主要作用：有机溶剂OP-10：（壬基酚聚氧乙烯（10）醚）本品为浅黄色液体，具有优良的抗硬水性和耐酸碱性，优良的乳化性、润湿 性、分散性、增溶性、去污能力和惨透能力，因此，作为乳化剂、润湿剂、分散剂、情洗剂、增溶剂等，在民用洗涤剂和工业的各个领域中均有着极为广泛的应用。有效成份39.9%
41、,浊点()6064，水分（5%, PH值:5.5-7.0）HLB值:13.3主要作用:非离于表面活性剂AEO3：（脂肪醇聚氧乙烯（3）醚）本品为无色和透明稠状液体，沸点156， 闪点140145。易容于水，水溶液呈弱碱性。与各种醇类、醚类、酮类、乙酸丁酯等大多数有机溶剂混溶，不溶于二氯甲烷、二硫化碳有及其它的卤代烃。化学性质稳定；耐硬水、去污、洗涤、渗透性、抗静电、生物降解性、防老性、抗氧性优良。HLB值约8.50。本品为非离子表面活性剂，是一种多功能、多用途的产品品种。以其耐硬水、生物降解性、去污、渗透、洗涤、活性优良、HLB值适中，广泛地用于各种日用洗涤用品。对金属除锈、餐具玻璃以及其它难
42、以除去的重油污垢均具有优良的洗涤效果。本品系无毒、无味、无刺激、不易燃易爆、无腐蚀性。本品属非危险品，故可按非危险品运输、贮藏使用。HLB值：7.9，浊点：（405），pH值：6.77.5 。主要作用:非离于表面活性剂硅酸钠：（Sodium silicate）硅酸钠俗称水玻璃，商品名：泡花碱，分子式为：Na2SiO3。工业硅酸钠因分子中氧化钠与二氧化硅比值不同其性质亦不同。氧化钠与二氧化硅的分子摩尔比称为模数，模数在3以下的称为中性水玻璃，模数3以上的称为碱性水玻璃。其产品通常有固体水玻璃，水合水玻璃和液体水玻璃之分。硅酸盐最早是在制皂中作为低廉的填料使用，在洗涤剂中，硅酸盐起着很重要的作用。
43、它能使致硬的物质形成沉淀，对水起软化作用，这种沉淀易于漂除，还可使脱除的污垢悬浮在溶液中，不致沉积在一起。硅酸盐有良好的缓冲作用，可维持洗涤液中的pH不变。主要作用：助剂去离子水实验室自产2) 实验仪器 烧杯500ML1只，250ML2只 量筒100ML 玻璃棒 电动搅拌器 电子天平 恒温水浴3. 实验方法 本实验运用转相乳化法。采用正交法反复实验。本次实验考察的工艺参数主要有：1.机油（位级10%，位级20%）2.水3.OP-10(位级2%，位级 5%)4.AEO3(位级5%，位级 10%)5.硅酸钠(位级 1%，位级2%)，用正交实验来进行考察，每个因素考察两个水平数，并直观分析法分析出其
44、主要影响因素，然后再对最主要的影响因素进行进一步的考察。表5 实验记录 机油水OP-10AEO3硅酸钠分散情况质量分数质量分数质量分数质量分数质量分数182%很快分散277%分散374%分散481%很快分散576%分散673%分散772%很快分散867%分散964%分散1071%分散1166%分散1263%不分散由以上实验所得数据可以看出，非离子表面活性剂是主要因素，而助剂、溶剂也是非常重要的因素。根据实验所得的最佳配方入下表:表6 汽车表面清洗剂配方配方质量分数机油OP-10AEO3硅酸钠去离子水20%5%10%2%63%1) 制备工艺 向烧杯中加入机油，然后在电子天平上称表面活性剂OP-1
45、0和AEO3。放入水浴中。 在40水浴中搅拌，使其充分混合。 在恒温条件下一边搅拌一边加入去离子水。加水时，开始形成W/O型乳化液，随着加入量的增加，乳液渐渐变稠，继而急剧变稀，即发生转相，形成O/W型乳化液。在这一过程中，要进行充分搅拌，而且在转相前，加水速度一定要慢，转相后可以快速加水。 最后加入硅酸钠，搅拌使其溶解。产品为白色乳液。2) 性能检测洗车厂进行实地测试。先将清洗剂喷在棉布上擦拭一遍，待污垢瓦解、脱落。洗后的车用白色浴巾擦清洗过的地方，之后在目测白色浴巾清洁程度。洗后的车身用pH试纸测试，pH在呈中性，并且车身无腐蚀。第四章 实验结果及讨论 根据汽车污垢的特点及产品的特性，通过正交实验找出了最佳配方和主要影响因素。由实验所得数据可以看出，非离子表面活性剂是主要因素，而助剂、溶剂也是非常重要的因素。通过实验所得的最佳配方通过检测，洗净度很好，洗后车身呈中性。配方中减少了油性溶剂的用量，在避免了它对环境造成的污染的同时仍保持了有机污垢良好清洗力的性能；由于形成水包油型乳状液，油被分