МОЮЩЕЕ СРЕДСТВО Российский патент 2001 года по МПК C11D3/04 C11D1/66 C11D3/37 C11D3/20 

Изобретение относится к моющим средствам, применяемым для промышленной очистки поверхностей от различных видов загрязнений, в том числе от загрязнений нефтепродуктами и другими жидкими углеводородами без механических примесей или с механическими примесями и шламами. Средство может быть использовано для очистки металлических и неметаллических поверхностей.

Известно водорастворимое моющее средство для очистки поверхности от органических загрязнений (патент РФ N 2132367), содержащее неионогенное поверхностно-активное вещество и активную добавку, отличающееся тем, что средство дополнительно содержит полиэлектролит при следующем соотношении компонентов, мас.%: неионогенное поверхностно-активное вещество - 0,2 - 14,0; полиэлектролит - 2,5 - 5,5; активная добавка - остальное, причем в качестве активной добавки средство содержит карбонат натрия или состав, включающий, мас. %: карбонат натрия - 81,0 - 83,4; карбамид - 16,6 - 19,0, или состав, включающий, мас. %: карбонат натрия - 40,0 - 46,0; метасиликат натрия общей формулы Na₂O•nSiO₂, где n = 1, - 54,0 - 60,0; или состав, включающий, мас.%: карбонат натрия - 39,5 - 44,0, метасиликат натрия общей формулы Na₂O•nSiO₂, где n = 1, - 55,0 - 59,2; карбамид - 0,8-1,5. Водный раствор обладает высокой моющей способностью.

Известно моющее средство для очистки металлических поверхностей (патент РФ N 2010846, МПК C 11 D 3/37), представляющее собой порошок, включающий в качестве электролита тетраборнокислый натрий 42- 52%, неионогенное поверхностно-активное вещество (ПАВ) 5-10%, продукт полимеризации окиси этилена (с молекулярной массой 1000) 0,06- 0,2%, кальцинированную соду - остальное до 100%. Состав используют в виде водных растворов концентрации 10-15 г/л при температуре 50-80^oC. Средство обладает высокими травящими свойствами, малым временем очистки загрязнений и позволяет использовать моющий раствор в струйных моечных машинах.

В качестве прототипа выбрано моющее средство по патенту РФ N 2144946, включающее следующие компоненты, мас.%: водорастворимая соль щелочных металлов - 45 - 96, неионогенное поверхностно- активное вещество 2,4 - 24, натриевая соль полиакриловой кислоты 1-10, ингибитор коррозии 0,5 - 20, вода - остальное, при этом в качестве натриевой соли полиакриловой кислоты используют упомянутую соль, модифицированную эфирными группами.

Водный раствор на основе прототипа обладает высокой моющей способностью и обеспечивает качественную очистку загрязненных поверхностей от жидких масел растительного происхождения и жидких углеводородов легких фракций (бензин, керосин, уайт-спирит, дизельное топливо и т.д). Раствор обладает деэмульгирующими свойствами и может быть использован несколько раз. Прототип предусматривает возможность очищать объекты из цветных металлов и их сплавов, а также изделий из чугуна и сталей, в том числе конструкционных. Применение на практике водных растворов технических моющих средств на основе прототипа показало, что такие растворы в отношении многих видов низковязких углеводородных загрязнений обладают хорошей моющей способностью, но их эффективное применение при температурах ниже 45^oC затруднено:
- вследствие высокого неконтролируемого пенообразования;
- для очистки поверхностей от вязких масел и нефтепродуктов из-за недостаточной эффективности диспергирования этих загрязнений в моющем растворе.

В основу изобретения поставлена задача создания моющего средства с более высокой моющей способностью в широком диапазоне температур, обладающего одновременно деэмульгирующей, ингибирующей коррозию способностями и позволяющего использовать водные растворы ТМС при более низких температурах, что снижает энергозатраты, сокращает испарения в производственных условиях, как следствие, расширяет область применения средства и повышает эффективность его использования в условиях производства.

Поставленная задача решается тем, что моющее средство, включающее водорастворимую соль щелочных металлов, неионогенное поверхностно-активное вещество, натриевую соль полиакриловой кислоты, модифицированную эфирными группами, ингибитор коррозии и воду, согласно изобретению дополнительно содержит диспергатор и пеногаситель, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Водорастворимая соль щелочных металлов - 50-94
Неионогенное поверхностно-активное вещество - 3-20
Натриевая соль полиакриловой кислоты, модифицированная эфирными группами - 1-8
Ингибитор коррозии - 0,5-15
Диспергатор - 1-5
Пеногаситель - 0,1-1
Вода - Остальное
при этом в качестве диспергатора средство содержит полиэтиленгликоль с молекулярной массой 400-15000, а в качестве пеногасителя полидиметилсилоксан общей формулы (CH)₃Si[OSi(CH₃)₂]_nOSi(CH₃)₃, где n= 3-700 или трибутилфосфат. При использовании моющего средства заявляемого состава его предварительно разбавляют водой до концентрации 1-5 мас.%. Процесс очистки загрязненных объектов зависит от физико-химических факторов: вида загрязнений, материала обрабатываемой поверхности, характера загрязненности и других. Очистку можно производить в машинах струйного типа, погружным методом с механическим перемешиванием или барботажем сжатым воздухом моющего раствора, а также вручную при помощи щетки.

В качестве водорастворимых солей щелочных металлов могут использоваться сульфаты, силикаты, карбонаты, бикарбонаты, фосфаты и другие соли натрия, калия и других щелочных металлов.

При уменьшении доли солей щелочных металлов менее 50% снижается моющая способность средства, а при увеличении более 94% прекращается его самоочищающая способность.

В качестве неионогенного ПАВ могут быть использованы соединения типа
R-O(CH₂CH₂O)_nH,
где R - линейный или разветвленный алкил С - 8-12, n = 3-20, в частности, включающий бензольное кольцо, например неонол АФ-10 или АФ9-12 (ТУ 38-103625-87), синтанол ДС-10 (ТУ 6-14-19-472- 83), синтамид-5 (ТУ 6-36-2000000-88), оксанол КШ-9 или Л-7, проксамин 385, алкилполиглюкозиды, например Lutensol и другие. При уменьшении доли неионогенного ПАВ меньше 3% резко снижается мицеллообразование моющего раствора, при увеличении свыше 20% снижается общее комплексное моющее действие, что вызвано подавлением электролитических свойств раствора.

В качестве натриевой соли полиакриловой кислоты могут быть использованы соединения с молекулярной массой 18000 - 250000, модифицированные эфирными группами - OC_nH_2n-1, где n= 2-6. Натриевая соль полиакриловой кислоты в присутствии указанного электролита проявляет себя как бифункциональное ПАВ, демонстрируя анионные и неионогенные свойства.

При уменьшении доли натриевой соли полиакриловой кислоты меньше 1% часть отмытого загрязнения вновь адсорбируется на очищенную поверхность, а при увеличении свыше 8% снижается комплексное моющее действие, что вызвано значительной вязкостью среды.

В качестве ингибитора коррозии могут быть использованы соединения органического происхождения, типа соли триэтаноламина и моноалкиламида дикарбоновой кислоты, а также неорганические соединения типа метасиликата натрия.

При уменьшении доли ингибитора коррозии менее 0,5% коррозионная активность водного раствора резко возрастает, а при увеличении более 20% снижается моющая способность средства за счет подавления электролитических свойств раствора.

Введение в моющую композицию полиэтиленгликоля с заданной молекулярной массой при выбранном сочетании и соотношении с другими компонентами усилило диспергирующее действие неиногенного ПАВ (полиэтиленгликоль действует здесь как эффективный содиспергатор). При этом был обнаружен неожиданный эффект:
- резко повысилось моющее действие растворов в отношении вязких масел и нефтепродуктов при температурах ниже 45^oC;
- существенно (в 1,5-2 раза) уменьшилось время, необходимое для отмывания загрязнений.

При уменьшении доли полиэтиленгликоля менее 1% резко снижается моющее действие в отношении вязких загрязнений, а при увеличении свыше 5% ухудшается сыпучесть сухого моющего состава, что препятствует его дозированию в установках для мойки.

Введение в моющую композицию полидиметилсилоксана или трибутилфосфата при выбранном сочетании и соотношении с другими компонентами обеспечило резкое снижение пенообразования:
- в моющем процессе в широком интервале температур (15-60^oC) образуется мало пены;
- происходит быстрое ее гашение.

При уменьшении доли полидиметилсилоксана или трибутилфосфата менее 0,1% резко уменьшается эффект пеногашения, а при увеличении выше 1% сказывается их ограниченная растворимость в водных растворах.

Вода присутствует в сухом порошке в пределах 0,1 - 3,0%. При увеличении количества воды более 3% происходит комкование и агрегирование частиц, срок хранения моющего состава снижается, ухудшаются его свойства, затруднена возможность дозирования при производстве и применении.

Пример 1. В ванну залили 200 л водного моющего раствора, содержащего 6 кг сухого моющего состава, в котором содержалась сода кальцинированная в количестве 71%, полиэлектролит - модифицированная натриевая соль полиакриловой кислоты (НСПАК) мол.м. 110000- 3%, неионогенное ПАВ (НПАВ) - неонол строения R(C₆H₄)O(CH₂CH₂O)_nH (где R - алкильная группа преимущественно линейного строения C₉, n = 12) - 15%, ингибитор коррозии - соль триэтаноламина и моноалкиламида дикарбоновой кислоты - 8%; диспергатор - полиэтиленгликоль с молекулярной массой 4000 - 2%, пеногаситель - полидиметилсилоксан, общей формулы (CH₃)₃Si[OSi(CH₃)₂]_nOSi (CH₃)₃ где n = 50 - 0,5%, вода- 0,5%.

В моющий раствор погружали детали размером 70 x 60 x 2 см из Ст. 3, загрязненные флотским мазутом. Отмывку проводили при перемешивании раствора в течение 7 мин при температуре раствора 40^oC. После этого образцы взвесили и определили степень очистки, которая составила 99,8%. При исследовании образцов после обработки следов коррозии не обнаружено. Установлено, что после отстаивания в течение 10 мин эмульсия расслаивалась, мазут при этом всплывал. Фиксировали четкое разграничение фаз водный раствор - мазут, т.е. происходил саморегенерация водного раствора (самоочищение от нефтепродукта). Мазут удалялся с поверхности вручную, а очищенный моющий раствор использовался многократно.

Пример 2. В той же ванне (см. пример 1) проводили зачистку изделий из чугуна АЧС и СЧ, массой 18,4 и 6,1 кг соответственно. Температура раствора составляла 38^oC, время зачистки - 8 мин. Степень очистки составила 99,7% и 99,8% соответственно. Раствор саморегенерировался в течение 10 минут и использовался неоднократно.

Пример 3. В лабораторную емкость залили 1 л приготовленного водного раствора, содержащего 25 г сухого моющего состава при том же соотношении компонентов, что и в примере 1, объекты загрязнения - стальные (Ст. 3) и чугунные (Л4) пластины размером 50 x 50 x 10 мм, загрязнены дизельным топливом (зимним). Условия отмывки: температура - 40^oC, перемешивание раствора осуществляли погружным насосом в течение 6,5 мин. Степень очистки составила 99,9% и 99,8% соответственно для стальной пластины и чугунной. В процессе отстаивания время самоочищения составило 12 мин.

Пример 4. Проводили очистку пластины из сплава АМг-2М размером 100 x 100 мм. Использовали состав, описанный в примере 1, в качестве ингибитора коррозии использовали метасиликат натрия. Пластину, загрязненную керосином осветительным, погружали в 3% раствор ТМС с температурой 45^oC и механически его перемешивали. Степень очистки через 4 мин обработки составила 99,9%.

При использовании модуля струйной обработки "Тайфун-600" те же пластины при активной обработке поверхностей струей раствора были очищены за 0,5 мин.

Во всех случаях разделение фаз раствора после отмывки происходило за 10 мин, и раствор можно было использовать неоднократно.

Пример 5. Осуществляли очистку пластины размером 100 x 100 мм из стали 45, предварительно залитую сырой нефтью, содержавшей механические примеси (песок). Образец оставляли на просушку в течение 10 дней. При очистке использовался состав, аналогичный указанному в примере 1, но в качестве пеногасителя применяли трибутилфосфат. Очистку производили струей раствора в резервуаре. Моющий раствор после обработки пластины собирался в нижней части резервуара и отстаивался в течение 10 мин. За это время происходило его самоочищение: нефть всплывала на поверхность, а песок и механические примеси осаждались и накапливались на дне резервуара. Очищенный раствор из резервуара забирался циркуляционным насосом и вновь подавался на отмывку, а нефть с поверхности удалялась в специальный сборник. Пластина отмывалась в течение 10 мин до степени очистки 99,7%, следов коррозии на пластине не обнаружено.

Пример 6. Описанным в примере 5 струйным методом поочередно осуществляли очистку пластин из титана ВТ1, меди М2, латуни Л63, бронзы БрКМЦ3-1, медно-никелевого слава МНЦ-15-20, никеля НП-2 нихрома Х20Н80, алюминиевых сплавов АМГ6 и АДО. Размер пластин - 80 x 80 мм, загрязнение - пластичные смазки UNIREX (Esso) (К2Р-30 по DIN 51502) и 76Megaplex XD (Caterpillar) с механическими примесями (песок, металлические включения), толщина слоя загрязнений 2,0-3,0 мм. Обработку осуществляли в течение 8 мин, степень очистки составляла 98,5-99,8%, при этом следов травления поверхности указанных материалов не обнаружено. Время самоочищения раствора, загрязненного пластичной смазкой, составило 12 мин.

Пример 7. Осуществляли очистку смеси гравия и песка, загрязненную смесью нефтепродуктов (масла, дизельное топливо, нефть). Применяли моющий раствор, аналогичный по составу и концентрации раствору, приведенному в примере 1, но вместо кальцинированной соды использовали триполифосфат натрия, в качестве модифицированной натриевой соли полиакриловой кислоты применяли упомянутую соль с мол.м. 50000, в качестве диспергатора использовали полиэтиленгликоль с М = 10000, а в качестве пеногасителя - полидиметилсилоксан (n = 700). Два килограмма загрязненного песка помещали в резервуар и заливали 10 л моющего раствора. Перемешивание осуществлялось барботажем сжатым воздухом в течение 20 мин. Затем раствор отстаивался в течение 10 мин, в результате чего происходило деэмульгирование нефтепродукта, который всплывал на поверхность и удалялся. Очищенный моющий раствор откачивался для последующего многократного использования, а собранный песок высушивался и взвешивался для определения степени очистки.

Степень очистки составила 95,0%, остаточное загрязнение не превышает ОБУВ для почвы.

Пример 8. Осуществляли отмывку внутренней поверхности котла железнодорожной цистерны типа 62 от мазута марки 100 в зимних условиях при температуре окружающего воздуха -3^oC. При изготовлении моющего раствора использовали сухую смесь, содержащую кальцинированную соду - 70%, неионогенное ПАВ - проксамин 385 - 13%, модифицированную натриевую соль полиакриловой кислоты - 5%, ингибитор коррозии - соль триэтаноламина и моноалкиламида дикарбоновой кислоты - 6%, полиэтиленгликоль - 3%, полидиметилсилоксан (n = 200) - 0,2%, воду - остальное. Сухую смесь указанного состава растворяли в воде с концентрацией 3,5 мас. %. Отмывку поверхности осуществляли моечной машинкой (2 сопла диаметром 10 мм, давление моющей жидкости 1,0 МПа) в течение 18 мин при температуре раствора 45^oC. Степень очистки определялась по ГОСТ 1510-70 и соответствовала норме. Раствор моющего средства и нефтепродуктов перекачивался посредством универсальной насосной установки в резервуар, где в течение 10-15 мин отстаивался и самоочищался, деэмульгированный мазут откачивался с поверхности раствора. Содержание в нем воды и компонентов раствора составило 3,8%, что позволило его использовать во вторичном обороте (в котельной предприятия). Очищенный моющий раствор использовался при отмывке поступивших на обработку цистерн до 150 раз. Исследования внутренней поверхности резервуара не выявили следов коррозии.

Таким образом, заявленное моющее средство обладает высокой моющей и ингибирующей коррозию способностями, а также свойством деэмульгирования, что позволяет его использовать более ста раз вследствие его самоочищения.

Дополнительным его преимуществом является свойство образовывать на обработанных поверхностях мономолекулярный слой полимерной пленки, которая предотвращает коррозию, повторные загрязнения и устойчива к атмосферным осадкам.

Моющее средство может быть использовано в промышленности: для отмывки металлических поверхностей перед окраской, для отмывки резервуаров, например железнодорожных цистерн и танкеров, при ремонтно-регламентных работах и смене сортности хранящегося нефтепродукта, при расконсервации деталей из черных и цветных металлов и сплавов, при стирке спецодежды, как обезжиривающее средство при гальванических работах, при отмывке грунтов и шламов от нефтепродуктов и других углеводородов при их аварийном разливе и т.д.

Применение моющего средства позволяет вводить во вторичный хозяйственный оборот нефтепродукты, остающиеся в железнодорожных цистернах после их слива. Особенно это актуально для зимних условий, когда после слива в цистернах остается до 3 т нефтепродуктов. Экспертиза установила, что остаточное содержание компонентов раствора в нефтепродуктах после отмыва цистерны не превышает 5%, что практически не меняет их физико-химических свойств. Это обстоятельство, наряду с отсутствием необходимости сброса моющего раствора в канализацию, снижает техногенную нагрузку на окружающую природную среду, повышает потребительскую привлекательность заявляемого вещества.

Изобретение относится к моющим средствам, применяемым для промышленной очистки металлических и неметаллических поверхностей от различных видов загрязнений, в том числе и от загрязнений нефтепродуктами и другими жидкими углеводородами. Указанное моющее средство содержит, мас.%: водорастворимую соль щелочных металлов 50-94, неионогенное поверхностно-активное вещество 3-20, натриевую соль полиакриловой кислоты, модифицированную эфирными группами 1-8, ингибитор коррозии 0,5-15, диспергатор 1-5, пеногаситель 0,1-1 и воду - остальное, при этом в качестве диспергатора средство содержит полиэтиленгликоль с молекулярной массой 400-15000, а в качестве пеногасителя полидиметилсилоксан общей формулы (CH)₃Si[OSi(CH₃)₂]_nOSi(CH₃)₃, где n = 3-700, или трибутилфосфат. Технический результат - увеличение моющей способности, расширение температурного диапазона применения средства, возможность управлять диспергирующими, эмульгирующими и деэмульгирующими свойствами моющего раствора.

Моющее средство, включающее водорастворимую соль щелочных металлов, неионогенное поверхностно-активное вещество, натриевую соль полиакриловой кислоты, модифицированную эфирными группами, ингибитор коррозии и воду, отличающееся тем, что дополнительно содержит диспергатор и пеногаситель при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Водорастворимая соль щелочных металлов - 50 - 94
Неионогенное поверхностно-активное вещество - 3 - 20
Натриевая соль полиакриловой кислоты, модифицированная эфирными группами - 1 - 8
Ингибитор коррозии - 0,5 - 15
Диспергатор - 1 - 5
Пеногаситель - 0,1 - 1
Вода - Остальное
при этом в качестве диспергатора средство содержит полиэтиленгликоль с молекулярной массой 400 - 15000, а в качестве пеногасителя полидиметилсилоксан общей формулы
(CH)₃Si[OSi(CH₃)₂]_nOSi(CH₃)₃,
где n = 3 - 700,
или трибутилфосфат.