金属水基清洗剂助剂：助洗剂和缓蚀剂

金属水基清洗剂的助剂主要为助洗剂和缓蚀剂。如果要求清洗后的表面有较长的防腐期，则需要添加高效水溶性缓蚀剂，关于缓蚀剂在第2章中有较详细的叙述，这里着重介绍水基清洗剂的助洗剂。

根据实际应用，助洗剂在清洗过程中的作用如下：

1）起软化水质的作用，可以与碱土金属离子和重金属离子生成可溶性的络合物。

2）某些助洗剂本身具有多电荷胶体结构，可以强烈地吸附于污垢的表面，使污垢的电位增大向负方向移动。同时，由于同种电荷的排斥作用，可促进固体、半固体污垢的分散，提高去污能力。这一类型的有三聚磷酸盐和偏硅酸盐。

3）能够自动调节清洗剂的pH值，保证清洗剂在一定的碱性条件下工作。

4）降低临界胶束浓度，延长使用寿命，降低清洗剂的成本。

5）很多助洗剂本身就具有金属缓蚀剂的作用，这就减少或避免了清洗剂对金属材料的腐蚀。

助洗剂可分为有机助洗剂和无机助洗剂。目前，用于金属的有机助洗剂主要有水解马来酸酐、羟基甲基纤维素钠盐等，无机助洗剂主要有碱、聚合磷酸盐、碳酸盐、硅酸盐等。常用的水基助洗剂主要有以下几种。

1.磷酸盐

国内水基清洗剂常用的是聚合磷酸盐（主要以钠盐的形式作为助洗剂），包括二聚磷酸钠（焦磷酸钠）、三聚磷酸钠以及六偏磷酸钠等，其中三聚磷酸钠目前已成为最基本的助洗剂，特别是在硬水、低温状态下，目前还没有一种更合适的代用品可以完全代替三聚磷酸钠。

六偏磷酸钠可以由磷酸二氢钠脱水制得，即

6NaH₂PO₄→（NaPO₃）6＋6H₂O

三聚磷酸钠可以由磷酸二氢钠和磷酸氢二钠煅烧制得，即

二聚磷酸钠（焦磷酸钠）可以由磷酸氢二钠煅烧制得，即

由于三聚磷酸钠（Na₅P₃O₁₀）和二聚磷酸钠（Na₄P₂O₇）具有多电荷胶体结构，在水中能形成多电荷胶束结构的电解质。这种带电胶束吸附在污垢微粒上，按微粒种类的不同使其分散悬浮或乳化胶溶，从而起到助洗作用。

三聚磷酸钠的水溶液呈弱碱性，对水溶液的pH值有较强的缓冲作用，很适合作助洗剂。三聚磷酸钠能和碱土金属离子和重金属离子（如Cr、Ca、Mg、Co、Fe、Mn、Mo、Ni、Pb、Zn、Ti、W等的离子）生成可溶性络合物，降低水的硬度，使水软化，提高清洗剂在硬水中的清洗性能。当清洗剂中含有三聚磷酸钠或仅含有少量二聚磷酸钠时，硬水中也会发生浑浊现象，煮沸时凝聚成片状沉淀物析出。这是因为生成了不溶于水的二钙络合物。三聚磷酸钠能与钙离子络合形成一钙络合物、二钙络合物，其反应式为

当三聚磷酸钠过量时，生成可溶于水的一钙络合物，反之则生成不溶于水的二钙络合物。(www.xing528.com)

三聚磷酸钙的分散能力是很强的，在表面活性金属清洗剂中，添加质量分数为0.5%的三聚磷酸钠后，对凡士林、润滑油的重油垢的常温清洗能力明显提高。要保证清洗剂在硬水、低温条件下的清洗性能，则必须提高三聚磷酸钠的含量，或者延长清洗时间。国产的某些常温清洗剂中三聚磷酸钠的质量分数高达50%左右。

二聚磷酸钠具有很好的络合镁离子和络合铁离子的能力，但对钙离子的络合能力不如三聚磷酸钠。它与镁离子生成络合物的反应式为

同时二聚磷酸钠具有很好的胶溶和清洗能力，对皮肤无不良影响。

表3-20列出了三聚磷酸钠和二聚磷酸钠的特性。

表3-20 三聚磷酸钠和二聚磷酸钠的特性

磷酸盐作为助洗剂时有如下缺点。

1）磷酸盐中相当含量的磷被排放至河流、湖泊中，会产生恶化水质的富营养化现象，使水生植物（尤其是藻类）得到异常的繁殖。

2）三聚磷酸钠水解后生成磷酸一氢钠，不但失去了原有的性能，还容易从溶液中析出沉淀。虽然其水解速度很慢，但长期封存不溶物明显增加（质量分数可达5%～10%），介质的pH值降低，浓度减小。且三聚磷酸钠的水解速度随温度的升高而加快。

3）二聚磷酸钠水解后呈强碱性，对钢铁制件有一定的腐蚀性。

2.碱性化合物

清洗剂中的碱性化合物主要用于中和混合脂肪酸和污垢，起皂化作用，保持溶液的pH值。同时能够降低表面活性剂水溶液的表面张力，降低临界胶束浓度，因而有利于提高表面活性剂的润湿、渗透、增溶能力，继而提高清洗能力。常用的碱性化合物有以下几种。

（1）氢氧化钠（NaOH，俗称苛性钠）白色固体，在空气中具有强烈的吸湿能力，其固态产品中一般含水4%～8%（质量分数）。将氢氧化钠溶于水中会产生大量的热。氢氧化钠对皮肤有灼伤作用。

（2）碳酸盐 碳酸钠（Na₂CO₃）、碳酸氢钠（NaHCO₃）、倍半碳酸钠（Na₂ CO₃·NaHCO₃·2H₂O）在清洗剂中使用比较多，是廉价而有效的助洗剂，具有较强的皂化和吸附性能，同时对泡沫的生成有促进作用。在非铁金属，特别是铝的清洗剂中不能使用氢氧化钠，碳酸钠也应控制用量，选用倍半碳酸钠比选用碳酸钠更安全，其一般不会造成铝的腐蚀（pH值＞10时会引起大多数非铁金属的腐蚀）。

（3）硅酸钠 用作助洗剂的主要是不定组分的碱性硅酸钠——水玻璃，合成剂行业习惯上称为泡花碱。水玻璃由石英砂与碳酸钠经1400℃高温煅烧而成。清洗剂多用模数（SiO₂与NaO摩尔比值）约为3.25的水玻璃作助洗剂。它与其他助洗剂配合使用能起到相互协同作用，更具有良好的助洗效果。

硅酸钠为强碱弱酸盐。水解能产生游离的OH-，使溶液具有缓蚀作用，维持pH值在一定的碱性范围内。正硅酸钠碱性强，对皮肤有刺激作用，偏硅酸钠次之，模数越高则其碱性越弱，两者对钢铁、铝、锌和锡等非铁金属的腐蚀有抑制作用。在pH值不大于10的水溶液中，一般添加质量分数约为0.3%的水玻璃就能保护铝不受腐蚀。

硅酸钠在水中形成带负电荷的胶束，该带电胶束吸附在各个污垢微粒上，由于同种电荷的排斥作用，起到悬浮、分散和乳化微粒的作用。同时由于胶束浓度大，因此对泡沫的生成和稳定有一定的促进作用。

硅酸钠为助洗剂的清洗剂，往往在洗过的金属表面留下一层硅酸钠水解产物薄膜，形成连续的水膜，应将这层水膜仔细地洗去。另外，硅酸钠不与钙离子、镁离子络合生成络合物。