幾種表面活性劑的復配以及在免擦洗車劑中的應用

摘" " " 要： 對汽車表面進行免擦拭清潔，整個洗車過程不用海綿、抹布直接接觸汽車表面，在去除汽車表面的塵土、油漬等污垢的同時，對車漆和亮條起到了保護作用，符合高檔車型的清洗要求，也提高了洗車效率。為了實現車輛的免擦清潔，通過正交實驗和單因素試驗確定了以無磷乙二胺二鄰苯基乙酸鈉、喜赫PO嵌段FMEE、伯烷基磺酸鈉、喜赫FMES、五水偏硅酸鈉、乙二醇丁醚、6501比例為3∶3∶2∶1∶0.6∶0.4∶0.4復配無磷環保型免擦洗車液，并應用于洗車店實際洗車，除車頭高速行駛導致的蟲膠以及嚴重靜電灰需要人工擦拭，其他污垢的清潔效果均符合要求。

關" 鍵" 詞：免擦；無磷；復配；蟲膠；靜電灰

中圖分類號：TQ423" " " 文獻標識碼： A" " "文章編號： 1004-0935（2023）05-0634-04

汽車在行駛過程中極易受到塵埃、泥沙、路面瀝青、煤焦油和燃料油等污垢的污染，為了保持車輛外觀清潔需要對汽車外殼經常清洗。隨著我國汽車保有量的增加，汽車清洗相關產品的市場需求也越來越大。目前最常用汽車表面清洗劑在使用過程中需要人工擦洗，細小的污垢硬顆粒會劃傷車面[1]。隨著高檔轎車擁有量的提高，對車身無損傷的免擦洗車液的需求呼聲越來越高，汽車表面免擦洗清潔劑既能防劃痕也能節省大量人工，提高工作效率。

為了實現免擦洗車，需要通過多種表面活性劑原料，復配出一種強力清潔劑，能夠在不腐蝕破壞油漆面的前提下，將車身污垢清洗干凈，特別是針對靜電灰要有較強溶脹與清洗力[2]。喜赫PO嵌段的脂肪酸甲酯乙氧基化物FMEE及其磺酸鹽FMES具有良好的乳化作用，適用于低溫條件下對瀝青、焦油等雜質的清洗，同時具有優異的分散作用，可以將污垢、靜電灰膨脹松動，有利于高壓水槍的清" "洗[3]，將FMEE和FMES作為汽車清洗劑的凈洗成分，復配陰離子型滲透劑伯烷基磺酸鈉、靜電灰去除劑無磷乙二胺二鄰苯基乙酸鈉，并通過正交實驗確定4種原料的最佳配比。

1" 實驗部分

1.1" 主要試劑與儀器

試劑與材料：PO嵌段FMEE、FMES、無磷乙二胺二鄰苯基乙酸鈉EDDHA-Na、伯烷基磺酸鈉PAS-80，均為工業級，上海喜赫精細化工有限公司；6501、斯盤-60，工業級，上海清奈實業有限公司；瀝青、潤滑油，上海意特瑪莎拉蒂4S店維修部提供；五水偏硅酸鈉、乙二醇單丁醚，分析級，國藥集團化學試劑有限公司；鋁合金片10 cm×20 cm×

0.6 cm，蘇州華魯金屬制造有限公司；水泥與打印碳粉，市場自購。

儀器：XPR精密電子天平，梅特勒-托利多；SL-5L型小型高壓噴淋清洗機，深圳市三莉科技有限公司；龍卷風泡沫槍、高壓噴水槍，上海路暢洗車場。

1.2" 油污試片的制備與測試方法

鋁合金油污的配制：將瀝青、潤滑油、斯盤60、納米石墨碳粉、水泥粉和少量鐵粉、自來水混合攪拌均勻備用。將準備好的鋁合金試片準確稱重m0，浸入人造混合污垢中靜置5 min，取出后烘箱180 ℃烘烤1 h并準確稱重m1。

清潔率測試：清洗后的試片，80 ℃烘干室溫保持24 h后稱重質量為m2。清潔率的計算公式：

清潔率=[1-（m2-m0）/（m1-m0）]×100%。" （1）

泡沫測試：用3 MPa高壓泡沫槍將配好的洗車工作液在車身表面噴泡，秒表計算泡沫消失的時間。

1.3" 清潔工藝

將鋁合金試片在配好的清洗液中靜置60 s，取出瀝干后放于小型噴淋試驗機噴洗區，常溫自來水噴淋，壓力0.3 MPa，前后對噴循環噴淋2 min，取出鋁合金片，用熱風吹干。

1.4" 洗車工藝

將濃縮免擦洗車劑按1∶30兌水稀釋，用泡沫槍以霧狀的形式均勻地至上而下的噴灑在汽車外表面，潤濕2 min后用高壓清洗槍對被洗車輛進行沖刷，高壓泵的壓力保持10 MPa，水槍水流量" "15～20 L·min-1，高壓水槍的扇形角20°，清洗過程不需要毛巾擦拭，將洗車液沖洗干凈即可。

2" 實驗內容

2.1" 喜赫PO嵌段FMEE、FMES、伯烷基磺酸鈉、

無磷乙二胺二鄰苯基乙酸鈉正交試驗因素水

平的確定

喜赫PO嵌段FMEE具有低溫除油污性能好、泡沫低、易漂洗的特點，分子鏈結構中有末端甲基和引入的環氧丙烷甲基，多個極性甲基基團可同步吸附于油污污垢分子表面，將油污徹底清洗。喜赫FMES對瀝青和積碳的清洗力較強，并有優異的分散性，有利于溶脹車身表面的靜電灰。伯烷基磺酸鈉能提高清洗體系的滲透力，能幫助工作液滲透入車身表面和污垢的結合處，對污垢起到剝離作用。無磷乙二胺二鄰苯基乙酸鈉對靜電灰有明顯的去除效果，可以有效地螯合工作液中的鈣鎂離子，溶解沉積于車身表面不溶于水的金屬皂鹽[4]。以PO嵌段 FMEE、FMES、伯烷基磺酸鈉、無磷乙二胺二鄰苯基乙酸鈉為因素確定了正交試驗因素水平如表1所示，試驗測試結果與極差分析見表2、表 3。

2.2" 各因素對清潔率的影響

由表3可知，對清潔率的影響因素由大到小排序為：無磷乙二胺二鄰苯基乙酸鈉、PO嵌段FMEE、伯烷基磺酸鈉、FMES。無磷乙二胺二鄰苯基乙酸鈉EDDHA-Na的螯合與分散性能優異，分子結構中含有2個配位體，可以與鈣鎂鐵等金屬離子形成穩定的六元環狀結構絡合物，將非水溶性的金屬皂分解的同時，有利于將緊貼在硬表面的污垢分散開，削弱了污垢之間結合力，最終污垢被松散進一步去除，無磷乙二胺二鄰苯基乙酸鈉對硬表面的薄層致密污垢清洗影響因素最大。喜赫PO嵌段FMEE為十八碳長碳鏈結構，與各種油污有相似的碳烴結構[5]，根據相似相溶原理，FMEE對油污有優異的增溶作用，在低溫條件下更容易清洗礦物油，車身表面的污垢一般是各種灰塵與油污形成的拒水混合體，隨著油污的乳化分解，車身的污垢也被隨之徹底清" 洗[6]，因此，具有優異的除油性能的FMEE對車輛清洗影響也較大。伯烷基磺酸鈉滲透力出眾，協助洗車工作液沿污垢邊緣進入污垢與硬表面的結合處，降低污垢在硬表面的附著力，對各種污垢有卷離作用。喜赫FMES主要是對輪胎上的積碳、瀝青和難以清除的柏油有很好的去除效果[7]。

通過正交實驗分析，無磷乙二胺二鄰苯基乙酸鈉與PO嵌段FMEE對凈洗性能影響最明顯，伯烷基磺酸鈉和FMES次之，參考表3中的8號實驗，無磷乙二胺二鄰苯基乙酸鈉用量15 g·L-1，PO嵌段FMEE用量15 g·L-1，FMES用量10 g·L-1，伯烷基磺酸鈉用量5 g·L-1，能獲得最高的清潔率，清潔率為71.15%。根據上述用量，將無磷乙二胺二鄰苯基乙酸鈉、PO嵌段FMEE、伯烷基磺酸鈉、FMES 4種原料按照3∶3∶2∶1復配制得免擦洗車液的表面活性劑組分A，進一步與堿劑、助洗劑、溶劑復配提高免擦清洗效果。

2.3" 堿劑用量對清潔率的影響

表面活性劑的活性隨使用溫度的升高相應提升，洗車是在常溫條件下進行，特別是在寒冷的冬季，洗車液的溫度很低，單靠表面活性劑很難徹底將污垢清洗干凈，都會輔以堿性物質提高洗車效果。過多的使用強堿，如氫氧化鈉會損傷車漆、亮條等外飾，為了保護車漆和操作工身體安全，一般使用弱堿性的三聚磷酸鈉或偏硅酸鈉作為助洗劑堿劑提高清洗效果[8]。在考慮無磷環保的前提下，選擇五水偏硅酸鈉作為堿性助洗劑，與復配的表面活性劑A共同應用于清洗工藝，參照工藝1.3，分析五水偏硅酸鈉的用量對復配表面活性劑A凈洗效果的影響，結果如圖1所示。

由圖1可知，五水偏硅酸鈉有一定的助洗效果，隨著五水偏硅酸鈉用量的提高，清潔率相應提高，當五水偏硅酸鈉用量超過3 g·L-1后，清潔率相對穩定，提升效果不明顯。由此可知，五水偏硅酸鈉的最佳用量為2～3 g·L-1，偏硅酸鈉用量不宜太高，在實際的洗車實踐中，過多的使用偏硅酸鈉還會導致漂洗困難，消耗大量的清水，甚至會導致車面有白點殘留。

2.4" 溶劑對清潔率的影響

在實際洗車工藝中，不僅工作液溫度低，整個清洗時間僅有幾分鐘，需要借助溶劑來降低硬表面的表面張力，減弱污垢與硬表面的結合力，同時溶劑對牢固硬化的污垢，特別是靜電灰有很好的溶脹作用，因此針對免擦洗車工藝，溶劑也必不可少。能用于洗車的溶劑包括苯類溶劑、乙二醇單丁醚、丙二醇丁醚等，乙二醇丁醚相對環保且價格適中。選擇乙二醇丁醚作為與復配的表面活性劑A共同應用于清洗工藝，參照工藝1.3，分析乙二醇丁醚的用量對復配表面活性劑A凈洗效果的影響，結果如" 圖2所示。

由圖2 可知，乙二醇丁醚用量0～2 g·L-1，清潔率隨乙二醇丁醚用量增加相應提高，當乙二醇丁醚用量超過2 g·L-1后，清潔率變化不大。由此可知，乙二醇丁醚的最佳用量為2 g·L-1，過多的添加溶劑乙二醇丁醚，不僅不會提高清潔率，也會導致成本提高。

2.5" 泡沫對清潔率的影響

洗車液的泡沫對免擦洗車影響較大，泡沫過低，雖然易于漂洗，會導致洗車液無法在汽車表面掛壁停留，形成匯流滴落地面，造成洗車液的浪費。另一方面，泡沫過高也不利于免擦清洗，洗車液大量形成穩固的泡沫，并沒有接觸車身表面，隨即被清水沖走也會降低洗車液的利用率[9]，因此免擦洗車工藝對泡沫的要求是不能無泡，但要求泡沫在100 s內逐步消失，從而將洗車液緩慢的釋放在車身，對洗車液充分的利用，最終形成的無泡工作液也有利于清水的沖洗[10]。以烷基醇酰胺6501作為泡沫調整劑，按照測試方法，分析了6501 的用量對表面活性劑A組分泡沫持續時間的影響，并確定最佳的6501用量，將洗車液體系的泡沫調整為100 s內消失，適合免擦洗車的工藝條件。6501的用量對泡沫的影響如圖3所示。

由圖3可知，表面活性劑A體系的泡沫較低，主要原因是PO嵌段FMEE和FMES都屬于低泡沫表面活性劑，加入6501后，泡沫增多，6501具有優異的增泡和穩泡效果，當6501用量2 g·L-1時，整個體系的泡沫100 s左右徹底消失，符合免擦清洗的要求。

通過測試與分析偏硅酸鈉和乙二醇丁醚用量對凈洗率的影響以及6501的用量對泡沫的影響，最終確定了免擦洗車劑的原料配比為無磷乙二胺二鄰苯基乙酸鈉、喜赫PO嵌段FMEE、伯烷基磺酸鈉、喜赫FMES、五水偏硅酸鈉、乙二醇丁醚、6501比例為3∶3∶2∶1∶0.6∶0.4∶0.4，將上述幾種原料按照該比例配制成含固量20%的洗車劑，在洗車店進行實際應用測評，按照1.4洗車工藝流程，共清洗各種轎車100輛，洗車工目測評價合格率為85%，并得到一些免擦洗車提高清潔率的經驗，如噴泡沫之前不可預洗車輛，經過預洗的車輛最終的洗車效果均不理想，靜電灰去除率低，噴泡沫之前要盡可能的保持車面干燥。

3" 結 論

1）無磷螯合劑乙二胺二鄰苯基乙酸鈉EDDHA-Na對硬表面免擦拭清洗的影響最大，通過正交實驗和單因素試驗確定無磷乙二胺二鄰苯基乙酸鈉、喜赫PO嵌段FMEE、伯烷基磺酸鈉、喜赫FMES、五水偏硅酸鈉、乙二醇丁醚、6501的最佳配比為3∶3∶2∶1∶0.6∶0.4∶0.4。

2）將自配免擦洗車液應用于洗車店實際洗車，洗車之前不能預洗，直接噴洗車工作液，靜置2 min后即可用清水沖洗，除車頭高速行駛導致的蟲膠以及嚴重靜電灰需要人工擦拭，其他污垢清洗均符合要求，適用于高檔車型的清洗。

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Abstract： The dirt and oil stains on the car surface are removed in scrubbing-free washing process without the sponge or rag. This cleaning process is good for the car paint and bright strip， which can improve the efficiency of car washing， the scrubbing-free cleaning agent is suitable for the high-grade car. In order to realize the vehicle’s scrubbing-free cleaning， the scrubbing-free detergent was applied to the washing of a car washing shop with the proportion of non-phosphorus EDDHA-Na，PO blocked FMEE，PAS，FMES， sodium metasilicate，2-butoxyethanol，6501 of 3∶3∶2∶1∶0.6∶0.4∶0.4 determined through the orthogonal experiment and the single factor experiment. Except for shellac and serious electrostatic ash caused by high-speed driving of the front of the car， manual wiping wsa needed， and the cleaning effect of other dirt met the requirements.

Key words： Scrubbing-free; Non-phosphorus; Mixing; Shellac; Electrostatic dust