汽車屏風(fēng)清洗液的研制

汽車屏風(fēng)清洗液的研制

1有機(jī)污染物的去除隨著汽車使用和相關(guān)維修行業(yè)的發(fā)展，對(duì)汽車玻璃清潔溶液的要求也越來越高。對(duì)于夏季使用的汽車擋風(fēng)玻璃清洗液來說,除要具有清潔擋風(fēng)玻璃表面污物的能力之外,還需要具有潤滑性、防腐蝕、抗靜電、快速干燥、不留漬跡的功能。我國對(duì)汽車擋風(fēng)玻璃清洗液研究起步較晚,整體水平不高。使用劣質(zhì)的夏季擋風(fēng)玻璃清洗液不僅會(huì)損傷擋風(fēng)玻璃、溶脹橡膠和塑料,腐蝕金屬部件,污損汽車漆面,更嚴(yán)重時(shí)還會(huì)阻礙駕駛員視線,進(jìn)而導(dǎo)致交通事故發(fā)生。在夏季,暴露在外面的汽車擋風(fēng)玻璃會(huì)累積較多的污物,一種有效的夏季玻璃清洗液應(yīng)該能夠去除各種各樣的污物,包括無機(jī)污物和有機(jī)污物。具體來說,典型的無機(jī)污物包括泥土、灰塵、塵垢、砂礫、炭煙顆粒和酸雨沉積物;典型的有機(jī)污物包括油脂、瀝青、蟲膠、樹膠和鳥糞。無機(jī)污物通?？梢圆捎梦锢碜饔?雨刷器左右刮擺)與化學(xué)作用(夏季擋風(fēng)玻璃清洗液)相配合的方法從擋風(fēng)玻璃表面有效地去除,但是傳統(tǒng)的夏季擋風(fēng)玻璃清洗液卻不能將有機(jī)污物從擋風(fēng)玻璃表面有效地去除。清洗有機(jī)污物的第一步是清洗液潤濕擋風(fēng)玻璃表面,使得在玻璃表面鋪開的有機(jī)污物卷縮起來;第二步就是有機(jī)污物的去除,即潤濕了玻璃表面的清洗液把卷縮的有機(jī)污物頂替下來。近年,Dannenhauer等采用酶制劑替代表面活性劑的方法來去除擋風(fēng)玻璃表面的有機(jī)污物,但是受到酶活性隨環(huán)境和時(shí)間變化導(dǎo)致活性下降以及酶活性對(duì)蟲膠去除能力較弱的影響,該方法不能滿足對(duì)有機(jī)污物有效去除的要求;Bakalar采用疏水劑將擋風(fēng)玻璃表面修飾上一層疏水性膜,進(jìn)而保護(hù)擋風(fēng)玻璃,但是這種方法也不能有效去除擋風(fēng)玻璃表面的有機(jī)污物。夏季汽車擋風(fēng)玻璃清洗液在有效清潔玻璃表面污物的同時(shí),還需要盡快的在玻璃表面干燥,減少對(duì)駕駛員視線的影響,也不應(yīng)在干燥后的玻璃表面留有明顯漬跡。水是夏季汽車擋風(fēng)玻璃清洗液的主要成分,但由于水的表面張力較大,使得水不能潤濕鋪展在擋風(fēng)玻璃表面。在汽車行駛過程中,雨刷器的左右刮擺會(huì)造成清洗液在擋風(fēng)玻璃表面不均勻地分散,進(jìn)而影響駕駛員的視線,同時(shí)也會(huì)加劇雨刷器與擋風(fēng)玻璃表面之間的摩擦。目前,國內(nèi)市場(chǎng)上的擋風(fēng)玻璃清洗液通常是通過加入較多量的表面活性劑來降低水的表面張力,提高清洗液在玻璃表面的潤濕鋪展性,但是過多地使用表面活性劑,一方面會(huì)加大清洗液的黏稠度,在擋風(fēng)玻璃表面形成一層厚厚的液膜,減慢了清洗液在擋風(fēng)玻璃表面的干燥速度;另一方面表面活性劑較多量地使用會(huì)產(chǎn)生眩光效果,且清洗液干后會(huì)在擋風(fēng)玻璃表面留有明顯的白色漬跡。這些都會(huì)對(duì)駕駛員的駕駛造成不良影響。本文介紹在滿足潤滑性、防腐蝕和抗靜電條件的同時(shí),通過引入具有特殊結(jié)構(gòu)的非離子表面活性劑、有機(jī)硅聚醚化合物、水溶性一元醇,水溶性多元醇醚和胺類物質(zhì),開發(fā)出具有高效有機(jī)污物清潔力、快的玻璃表面干燥速度和干后不留明顯漬跡的夏季汽車擋風(fēng)玻璃清洗液。2夏季汽車玻璃清潔準(zhǔn)備和實(shí)驗(yàn)方法2.1原料的制備夏季汽車擋風(fēng)玻璃清洗液制備流程包括以下步驟:按照各物質(zhì)的質(zhì)量比,將水溶性一元醇和去離子水混合均勻后投入到反應(yīng)釜內(nèi),依次加入非離子表面活性劑、水溶性多元醇醚和有機(jī)硅聚醚化合物于反應(yīng)釜內(nèi),室溫下勻速攪拌1h后,再在反應(yīng)釜中加入胺類物質(zhì),繼續(xù)攪拌直至反應(yīng)釜內(nèi)的原料混合均勻。2.2玻璃片質(zhì)量的測(cè)定首先,將尺寸為5cm×2.5cm×0.2cm的玻璃片用去離子水清洗干凈,在100℃下烘干,稱量得到玻璃片質(zhì)量m0。隨后,將清洗干凈后的玻璃片浸沒于按照表1配制好的標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)污物中2s,使得標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)污物涂覆在玻璃片的兩面,在50℃下干燥2h后,稱量得到玻璃片質(zhì)量m1。然后,在500mL的干凈燒杯中倒入300mL的測(cè)試試液,用夾子豎直夾住涂覆有標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)污物的玻璃片,垂直浸沒于測(cè)試試液中,在磁子轉(zhuǎn)速為2000r/min的條件下保持5min,取出玻璃片后用去離子水沖洗并在50℃下干燥1h,稱量得到玻璃片質(zhì)量m2。最后,計(jì)算得到測(cè)試試液的清潔力為:2.3測(cè)試液干燥速度測(cè)定將尺寸為50cm×50cm的玻璃表面用去離子水擦洗干凈,自然晾干,然后用噴霧器將10g測(cè)試液(m)噴射到豎直放置的干凈玻璃表面,有效噴射面積(S)為132cm2,噴射距離為15cm,隨后用秒表記錄測(cè)試試液從噴射到玻璃表面到其在玻璃表面完全干燥的時(shí)間(t),并計(jì)算測(cè)試試液的干燥速度v為:同時(shí),觀察測(cè)試液完全干燥后在玻璃表面的漬跡情況。3提出了大量的新產(chǎn)品,包括聚氧乙烯醚和丙烯酸類物質(zhì)夏季汽車擋風(fēng)玻璃清洗液采用非離子表面活性劑、有機(jī)硅聚醚化合物、水溶性一元醇、水溶性多元醇醚和胺類物質(zhì)相結(jié)合的配伍方法。其中,非離子表面活性劑包括脂肪醇聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚。脂肪醇聚氧乙烯醚是從C13異構(gòu)醇聚氧乙烯醚中選取了聚氧乙烯醚數(shù)5~9中的A1、A2、A3,脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚是從C10~C12直鏈脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚中選取了聚氧乙烯醚數(shù)6~8,聚氧丙烯醚數(shù)4~9中的B1、B2、B3。同時(shí),為了提升水的潤濕性和鋪展性,使其呈一層薄薄的液層覆蓋在汽車擋風(fēng)玻璃表面,進(jìn)而加快水在汽車擋風(fēng)玻璃表面的干燥速度,引入了有機(jī)硅聚醚化合物,從聚醚接枝聚二甲基硅氧烷、聚醚-聚二甲基硅氧烷共聚物和聚醚接枝三硅氧烷中選取了C1、C2、C3。水溶性一元醇從C1~C3的一元醇中選取了D1、D2、D3。水溶性多元醇醚包括乙二醇單甲醚、乙二醇單丁醚、二乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單丁醚、二丙二醇單甲醚、二丙二醇二甲醚和二丙二醇單丁醚,并從其中選取了E1、E2、E3。胺類物質(zhì)采用了氨水、一乙醇胺、二乙醇胺,三乙醇胺、嗎啉,異喹啉、咪唑啉、六亞甲基四胺和環(huán)己胺,并從其中選取了F1、F2、F3。將這些非離子表面活性劑、有機(jī)硅聚醚化合物、水溶性一元醇、水溶性多元醇醚和胺類物質(zhì)結(jié)合起來篩選,同時(shí)考慮清潔力、干燥速度、干后漬跡情況及環(huán)境影響等問題。為了研究選取的非離子表面活性劑、有機(jī)硅聚醚化合物、水溶性一元醇、水溶性多元醇醚和胺類物質(zhì)對(duì)夏季汽車擋風(fēng)玻璃清洗液綜合性能的影響,分別將選取的各組分與去離子水進(jìn)行復(fù)配,考察組分的選取及選取組分的加入量對(duì)玻璃表面清潔力、干燥速度和干后漬跡的影響,進(jìn)而得到最優(yōu)的夏季汽車擋風(fēng)玻璃清洗液配比。部分配方組合及其相關(guān)比例如表2所示,其在玻璃表面的清潔力、干燥速度和干后漬跡實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。從表3中可以發(fā)現(xiàn),與其它6個(gè)測(cè)試液配方相比,配方3號(hào)和4號(hào)具有更優(yōu)的清潔力,更快的干燥速度和更少的干后留漬。其中,配方4號(hào)的相關(guān)性能指標(biāo)還要優(yōu)于配方3號(hào)。為了證明配方4號(hào)的綜合性能優(yōu)于市場(chǎng)上常規(guī)銷售的夏季汽車擋風(fēng)玻璃清洗液,進(jìn)一步對(duì)市場(chǎng)上常見的兩種夏季擋風(fēng)玻璃清洗液進(jìn)行了對(duì)比清潔力、干燥速度和干后漬跡實(shí)驗(yàn)。對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,配方4號(hào)與市場(chǎng)上銷售的長城牌和龜牌夏季用汽車擋風(fēng)玻璃清洗液相比,具有更優(yōu)的清潔力、更快的干燥速度和干后無明顯漬跡的性能。將配方4號(hào)按照汽車風(fēng)窗玻璃清洗液GB/T23436—2009標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)金屬、橡膠、塑料和有機(jī)涂膜的要求以及相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行了測(cè)試實(shí)驗(yàn),具體地金屬、橡膠、塑料和有機(jī)涂膜性能指標(biāo)數(shù)據(jù)分別如表4-7所示。通過對(duì)配方4號(hào)進(jìn)行金屬腐蝕性檢驗(yàn)、橡膠影響檢驗(yàn)、塑料影響檢驗(yàn)、汽車有機(jī)涂膜影響檢驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,配方4號(hào)對(duì)金屬、橡膠、塑料和汽車有機(jī)涂膜具有優(yōu)異的保護(hù)性能。本夏季汽車擋風(fēng)玻璃清洗液通過各組分的有機(jī)結(jié)合,由異構(gòu)十三醇聚氧乙烯醚和直鏈醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚組合而成的非離子表面活性劑以其特殊的結(jié)構(gòu)不僅具有優(yōu)異的有機(jī)污物清潔能力,還具有潤濕玻璃表面的效果。有機(jī)硅聚醚化合物特有的表面超級(jí)潤濕性可以很好地將非離子表面活性劑、水溶性一元醇和水溶性多元醇醚潤濕鋪展在玻璃表面,促進(jìn)了它們與玻璃表面有機(jī)污物的接觸,提高了清洗液的清潔力,也極大地降低了水的表面張力,可以加速清洗液在玻璃表面的干燥速度。水溶性一元醇和水溶性多元醇醚的協(xié)同作用有效地減少了清洗液在玻璃表面的留漬。它們與非離子表面活性劑一起可以溶解玻璃表面的有機(jī)污物,提高清洗液整體的清潔力,還可以與有機(jī)硅聚醚化合物一起加快清洗液的揮發(fā)速度。胺類物質(zhì)對(duì)清洗液接觸的鋁、黃銅和鍍鋅鋼板有良好的保護(hù)作用,同時(shí)其弱堿性能夠有助于清洗液溶解玻璃表面的有機(jī)污物。本夏季汽車擋風(fēng)玻璃清洗液在不損傷擋風(fēng)玻璃表面及其周圍的金屬、橡膠、塑料和漆面部件前提下,可以有效地去除擋風(fēng)玻璃上的有機(jī)污物,同時(shí)能夠快速的在玻璃表面干燥,不阻擋駕駛員視線,且干燥后不留下明顯漬跡。并且與現(xiàn)有技術(shù)中常用的玻璃清洗液相比,本夏季汽車擋風(fēng)玻璃清洗液具有更優(yōu)的清潔力、更快的干燥速度和干后無明顯漬跡的性能。4汽車日照時(shí)數(shù)和干后漬跡的有效保護(hù)(1)將非離子表面活性劑、有機(jī)硅聚醚化合物、水溶性一元醇、水溶性多元醇醚、胺類物質(zhì)和去離子水進(jìn)行復(fù)配,得到了夏季汽車擋風(fēng)玻璃清洗液,其在不損傷汽車擋風(fēng)玻璃表面及其周圍的金屬、橡膠、塑料和漆面部件的前提下,可以有效地去除擋風(fēng)玻璃上的有機(jī)污物,同時(shí)能