一種飛機管道用清洗劑及制備方法
【專利摘要】本發明涉及航空領域，具體來說是一種飛機管道用清洗劑及制備方法，包括有機酸、緩蝕劑、表面活性劑、助劑以及去離子水；有機酸為復配有機酸，所述復配有機酸包括氨基磺酸，以及具有低pH緩沖值的有機酸，所述復配有機酸占總清洗劑的質量百分比為8~20%；為了進一步提高清洗劑的pH緩沖容量，提高了具有緩沖功能的有機酸在復配有機酸中的比例，以保持清洗劑去垢的高效性，其與氨基磺酸的質量份數比例為（25~50）：（75~50）。配方中高效緩蝕劑的加入大大降低了酸對金屬材料的腐蝕，保證了飛機材料的安全。
【專利說明】一種飛機管道用清洗劑及制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及航空領域，具體來說是一種飛機管道用清洗劑及制備方法。
【背景技術】 [0002]當人類排泄物分解產生的水不溶性有機物質和鈣化合物會粘附到污水管道內壁后以及輸水管道內壁在長期的輸水過程中均會形成一層堅硬的沉淀物，時間久后沉淀物就會變成積垢。積垢的增加不僅影響管道中水的流動，而且使管道的內徑逐漸變小，甚至會堵塞管道，造成不利影響。如飛機污水管道的堵塞會導致與管道相連的馬桶不能正常使用，使飛機廁所產生異味，影響航班的正常性和乘客的舒適性。一般說來，飛機管道積垢的形成與飛機飛行距離、使用水的硬度以及清洗頻率有關。
[0003]管道堵塞后的清洗是一個很麻煩的難題。采用物理方法從管道中清除粘附的積垢的方式既臟又困難，尤其是在狹小的空間里，管道的拆除和清潔是一種費時費力的作業。因此，大部分的管道積垢均采用化學方法清洗，即使用管道清洗劑進行清洗。
[0004]近年來，隨著國民經濟的迅速發展，化學清洗技術有了很大發展，針對特定的污垢和腐蝕產物，開發出了以氫氟酸、EDTA為主劑的酸性清洗劑，但是該清洗劑存在著一定的缺點和局限性:如氫氟酸作清洗劑給環境帶來污染；EDTA作為清洗主劑，費用大，成本高。目前市面上銷售的管道清洗劑主要采用鹽酸、磷酸或鹽酸與磷酸的混合酸為主劑，復配表面活性劑和助劑制成。盡管這類清洗劑去垢能力較強，但由于清洗劑中無機酸含量較高，對管道的腐蝕較大，同時在清洗的過程中容易揮發，對人體和周圍環境帶來潛在的危害和危險性。
[0005]國內用于清洗金屬基材的發明專利有CN1101950A、CN1778881A、CN1558944A等。其中，專利CN1778881A公開了一種酸性清洗劑，該酸性清洗劑由磷酸、檸檬酸、表面活性劑、酮類和水組成，可用于不銹鋼和其他有色金屬、鍍件和陶瓷的清洗，但不能用于鋁表面的清洗。專利CN1101950A公開了一種包括氨基磺酸、檸檬酸、氟化鈉、緩蝕劑，消泡劑和表面活性劑的酸性清洗劑，用于清洗鋁、合金鋼、銅及銅合金材質等金屬設備，但該清洗劑在使用中會產生腐蝕性和揮發性較強的氫氟酸，安全性差，對基材、管道腐蝕性強，對人體也有較強的刺激性。專利CN1558944A公開了一種氨基磺酸_羥基羧酸系的金屬制品清潔劑，具有防止待清潔金屬制品的金屬洗脫及氫脆能力。但在專利中，清洗劑只針對鈦金屬材料的清洗和腐蝕情況進行了說明，對其他金屬材料的腐蝕性能并未提及；同時，由于未加入表面活性劑，該清洗劑在清洗積垢的過程中不容易滲透到管壁內部，造成清洗力下降。
[0006]申請號CN201210251535.7中描述了一種飛機廁所真空污水管路用配套型清洗劑。該清洗劑由I號和II號清洗劑配套使用，采用氨基磺酸和硼酸作為酸洗成分，加入緩蝕劑和表面活性劑復配而成，能夠有效去除真空和循環廁所系統的水垢和尿垢。但該清洗劑中含有食鹽，在清洗過程中容易形成鹽酸，對金屬管道造成腐蝕，造成安全隱患。
[0007]美國US PAT 3492238描述了一種包含檸檬酸、磷酸鈉、羥乙基甘氨酸鈉和水的清洗劑，其PH值在6~7之間，但該清洗劑對飛機污水管道積垢的去除效果不高。US PAT5672279描述了一種可去除表面不溶于水的金屬鹽的清洗劑，該清洗劑中含有鹽酸、尿素和表面活性劑，盡管清洗劑使用了尿素來抑制鹽酸的揮發，但沒有加入緩蝕劑，不能用于清洗金屬表面。US PAT 5468303描述了一種銹垢、腐蝕物和污垢去除劑，該去除劑中含有羥基乙酸、EDTA四鈉鹽、檸檬酸和檸檬酸三鈉，常溫下其pH值在3.5^4.5之間，但其pH緩沖容量低，清洗效率偏低，且對金屬材質的腐蝕較強。
[0008]另外，在清洗過程中，產品配方設計過程中需要考慮產品的滲透性和清洗效率的結合，適量表面活性劑的加入能夠改善產品的滲透性，但大量表面活性劑容易在積垢處形成膜，阻礙酸與難溶積垢的接觸，反而降低了清洗效率。因此，在產品配方中，表面活性劑的
含量不宜過高。
[0009]綜上所述，現有的用于飛機金屬管道用清洗劑存在不能兼具各種金屬材料管道、對管道具有的腐蝕性和刺激性以及由PH緩沖容量低帶來的清洗效率低的問題。
【發明內容】
[0010]為了克服現有的飛機管道用清洗劑存在的不能兼具各種金屬材料管道、對管道具有的腐蝕性和刺激性以及由于PH緩沖容量低帶來的清洗效率低的問題，現在提出一種專門用于清除飛機管道中的積垢和水垢、對于管道系統的材質腐蝕性很小、PH緩沖容量高、清洗效率高、在清洗過程中不易揮發，對人體皮膚無刺激的飛機管道用清洗劑及制備方法。
[0011]為實現上述目的，本發明的具體方案如下:
一種飛機管道用清洗劑，其特征在于:包括有機酸、緩蝕劑、表面活性劑、助劑以及去離子水；
所述有機酸為復配有機酸，所述復配有機酸包括氨基磺酸，以及具有低pH緩沖值的有機酸，所述有機酸為檸檬酸、羥基乙酸、酒石酸、蘋果酸中至少的一種，同時為了進一步提高清洗劑的PH緩沖容量，提高了具有緩沖功能的有機酸在復配有機酸中的比例，氨基磺酸與低PH緩沖值的有機酸的質量份數比例為(75~50): (25~50)，所述復配有機酸占總清洗劑的質量百分比為8~20%;
所述的緩蝕劑包括有機磷酸、烷基胺，以及炔醇化合物、低分子量聚羧酸、咪唑啉季銨鹽中的至少一種，所述的緩蝕劑占總清洗劑的質量百分比為0.2^2% ;所述的烷基胺為伯胺類，其結構式R-NH2 (R為烷基)。有機磷酸稱為A類，烷基胺稱為B類，炔醇化合物、低分子量聚羧酸、咪唑啉季銨鹽稱為C類。
[0012]所述的表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基三甲基氯(溴)化銨、氧化胺、脂肪醇二乙醇酰胺中的一種，所述的表面活性劑占總清洗劑的質量百分比為0.r2% ；
所述的助劑為色素和香精，所述助劑的含量為20(T300 ppm；
余量為去尚子水。
[0013]進一步的，所述復配有機酸為氨基磺酸與蘋果酸或酒石酸的混合，所述氨基磺酸與蘋果酸或酒石酸混合的質量份數比例為65:35，所述復配有機酸占總清洗劑的質量百分比為10~17%。
[0014]進一步的，所述復配有機酸為氨基磺酸、蘋果酸和酒石酸，所述氨基磺酸與蘋果酸和酒石酸的質量份數比例為55:20:25，所述復配有機酸占總清洗劑的質量百分比為
I(Tl 7% ；進一步的，所述緩蝕劑為有機磷酸、烷基胺、炔醇化合物和咪唑啉季銨鹽，所述有機磷酸、烷基胺、炔醇化合物和咪唑啉季銨鹽的質量份數比例為80:10:5:5，所述的緩蝕劑占總清洗劑的質量百分比為0.5~1%。
[0015]進一步的，所述表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚類非離子表面活性劑，所述表面活性劑的質量百分比為0.1~1%。
[0016]所述一種飛機污水管道用清洗劑的制備方法為:在反應容器中，依次加入去離子水，復配有機酸，表面活性劑，緩蝕劑，攪拌轉速為200~500rpm，攪拌10~30 min后，再加入香精和色素，繼續攪拌5~10 min，使得各個組分分散均勻即可。
[0017]本發明的優點在于:
1、清洗劑配方中使用了氨基磺酸與水溶性好、具有PH緩沖功能的有機酸進行復配，同時為了進一步提高清洗劑的PH緩沖容量，提高了具有緩沖功能的有機酸在復配有機酸中的比例，在實踐的過程中表現出很好的協同效果。清洗過程中產生的可溶性鈣鹽會提高清洗劑的PH值，但較低的pH緩沖值以及較高的pH緩沖容量能夠保證清洗劑pH值的穩定性，從而保持清洗劑去垢的高效性。
[0018]2、本發明中當蘋果酸和酒石酸作為復配有機酸與氨基磺酸進行復配后，不僅能夠減少清洗劑對金屬的洗脫，防止氫脆；同時，蘋果酸和酒石酸能夠與有機磷酸發揮協效作用，進一步降低清洗劑對金屬腐蝕。
[0019]3、清洗劑配方中還配合使用了有機磷酸類和烷基胺類緩蝕劑。有機磷酸類緩蝕劑與金屬形成的螯合物附在金屬表面上，不 僅可以抑制酸對金屬材質的腐蝕，防止金屬表面的粗化、孔蝕以及氫脆的發生，而且本身也可以作為清洗助劑，進一步提高清洗劑的清洗效率。烷基胺可在金屬表面形成一層分子膜，進一步降低酸對金屬的腐蝕。本發明清洗劑對不銹鋼、碳鋼和鋁等金屬材料以及橡膠和塑料材質的腐蝕非常小，不僅滿足空客和波音維護手冊要求，而且滿足AMS1476標準。
[0020]4、本發明中將炔醇化合物、低分子量聚羧酸以及咪唑啉季銨鹽中的至少一種與有機磷酸與烷基胺進行復配，炔醇化合物、低分子量聚羧酸、咪唑啉季銨鹽緩蝕劑的加入能夠發揮協效作用，使有機磷酸和烷基胺形成的保護膜更加致密，三者復配能夠提高緩蝕劑的緩蝕效果。
[0021]5、清洗配方中的表面活性劑能夠快速滲入到污垢內部，使積垢與管壁剝離；但過高的表面活性劑容易在積垢表面形成液膜，阻礙酸與積垢的接觸，降低清洗效率，因此表面活性劑含量應在一定的范圍。本發明清洗劑降低了表面活性劑的用量，既保持了清洗劑的滲透、潤濕功能，又不阻礙酸與積垢的接觸。
[0022]6、由于本發明在配方設計上的特點，與現有飛機管道用清洗劑的技術相比，其突出的優點在于將兩種有機酸進行復配協同使用后，提高了清洗劑的去垢能力和PH緩沖能力，能夠在快速去除管道中的積垢的同時維持體系的穩定性，在清洗過程中對管道不銹鋼等金屬材質以及管道接口處用的橡膠以及塑料材質影響很小，保護了管道的安全使用。該清洗劑在清洗過程中不易揮發，不污染環境，具有安全可靠和清洗效率高的特點，特別適用于飛機管道的浸泡清洗與循環清洗。
[0023]7、由于清洗對象為堿性污垢，現有的污水管道清洗劑一般包含酸、表面活性劑、緩蝕劑、助劑和水。對于飛機污水管道清洗劑來說，為了防止清洗劑在清洗過程的揮發，一般采用有機酸作為清洗劑的主洗劑。本發明的創新點在于采用了具有低PH緩沖值的有機酸與氨基磺酸進行復配，同時提高了清洗劑的PH緩沖容量，穩定清洗過程中的pH值，保持清洗效率；采用了高效緩蝕劑，使清洗劑對鋁合金等易腐蝕金屬材料的腐蝕大大降低；并且本發明清洗劑能夠滿足飛機清洗劑行業標準。
【具體實施方式】
[0024]下面結合具體的實施例對本發明優選的實施方案以及所產生的有益的技術效果進行說明。但是本發明并不局限于這些具體的實施方式和實施例的內容。
[0025]實施例1:
氨基磺酸8%
酒石酸8%
有機磷酸0.5%
烷基胺0.2%
低分子量聚羧酸0.4%
脂肪醇聚氧乙烯醚2%
香精和色素0.05%
去離子水余量以上各成分的總重量為100%。
[0026]實施例2:
氨基磺酸10%
檸檬酸6%
有機磷酸0.7%
烷基胺0.3%
低分子量聚羧酸0.2%
硬脂酸二乙醇酰胺1%
香精和色素0.05%
去離子水余量以上各成分的總重量為100%。
[0027]實施例3:
氨基磺酸9%
羥基乙酸7%
有機磷酸0.9%
烷基胺0.2%
咪唑啉 季銨鹽0.1%
椰子油酰胺丙基氧化胺0.5%
香精和色素0.05%
去離子水余量以上各成分的總重量為100%。
[0028]實施例4氨基磺酸9%
蘋果酸7%
有機磷酸0.8%
烷基胺0.2%
炔醇化合物0.2%
烷基三甲基溴化銨2%
香精和色素0.05%
去離子水余量以上各成分的總重量為100%。
[0029]實施例5
氨基磺酸9%
酒石酸6%
有機磷酸1%
烷基胺0.3%
炔醇化合物0.2%
烷基三甲基溴化銨0.2%
香精和色素0.05%
去離子水余量以上各成分的總重量為100%。
[0030]實施例6
氨基磺酸9%
酒石酸3%
蘋果酸4%
有機磷酸0.4%
烷基胺0.1%
咪唑啉季銨鹽0.05%
脂肪醇聚氧乙烯醚0.5%
香精和色素0.05%
去離子水余量實施例7
氨基磺酸8%
酒石酸3%
檸檬酸5%
有機磷酸0.4%
烷基胺0.05%
咪唑啉季銨鹽0.1%
炔醇化合物0.1%
脂肪醇聚氧乙烯醚0.2%
香精和色素0.05%去離子水余量
比較例1:
配方同實施例1，但是將清洗劑中的氨基磺酸替換為相同含量的鹽酸。
[0031]比較例2:
配方同實施例2，但是用乙酸代替清洗劑中的檸檬酸。
[0032]比較例3:
配方同實施例3，但是將清洗劑中的表面活性劑含量增加到5%。
[0033]比較例4:
配方同實施例4，但是將清洗劑中的有機磷酸換成相同含量的苯三唑。
[0034]性能測試與評價
因本發明的清洗劑適合于飛機管道中的積垢去除，屬航空航天領域。針對本發明清洗劑的飛機金屬材料適航安全性，提交中國民航總局測試中心按相關標準進行了下列試驗:
1、全浸腐蝕
使用下列試件，按ASTM F483進行標準試驗。將試片(符合AMS4049鋁合金)用無水乙醇清洗后再用丙酮清洗，干燥后精確稱重，垂直浸入225mL清洗劑中，在38°C ±2°C反應24小時，取出試片，用蒸餾水反復沖洗，再用無水乙醇和丙酮清洗，烘干后精確稱重，評估清洗劑對鋁的腐蝕速率，以mg/cm2.24h表示。清洗劑不應使試件產生明顯的腐蝕，也不應使試件每24h單位面積的質量損失大于0.3 mg/cm2。
[0035]2、對橡膠和塑料材質的影響實驗
參照ASTM D 471對塑料和橡膠材料影響實驗進行試驗，清洗劑不應使橡膠和塑料材質表面出現玷污、變色或明顯膨脹現象，材料的拉伸強度和斷裂伸長率降低不超過25%。
[0036]3、聚丙烯酸塑料應力腐蝕試驗
按ASFM F 484的規定，在25°C ±2°C下進行試驗，清洗劑不應使符合MIL-P-25690要求的聚丙烯酸塑料表面產生銀紋、玷污或變色現象。
[0037]4、對涂層表面影響
按ASTM F 502進行試驗，清洗劑不應使涂層硬度降低超過2個鉛筆硬度級，也不應使涂層產生條紋、起泡或變色。
[0038]5、穩定性
參照ASTM F1104標準儲存12個月后的產品，進行符合性驗證試驗。
[0039]6、清洗效果(去 垢能力)評價
本發明的清洗劑采用管道負壓循環清洗方法進行室溫清洗。清洗方式如下:用管路連接排水管道，使飛機管道形成相通的回路。清洗設備連接到管路上，開動真空泵，將清洗劑吸到管道中并進行循環清洗。清洗劑在管道中流動的過程中會溶解附在管壁上的積垢，使其軟化脫落。清洗劑帶著脫落的污垢經過沉淀、過濾后，重新從另一端進入循環。對飛機污水管道中的斜管或直管進行循環清洗，當污垢基本被洗掉，露出95%及以上面積的金屬管道時停止，按清洗時間來評估清洗效率，清洗時間越長清洗效率越低。
[0040]結果如下:
【權利要求】
1.一種飛機管道用清洗劑，其特征在于:包括有機酸、緩蝕劑、表面活性劑、助劑以及去離子水； 所述有機酸為復配有機酸，所述復配有機酸包括氨基磺酸，以及具有低PH緩沖值的有機酸，所述有機酸為檸檬酸、羥基乙酸、酒石酸、蘋果酸中至少的一種，同時為了進一步提高清洗劑的PH緩沖容量，提高了具有緩沖功能的有機酸在復配有機酸中的比例，氨基磺酸與低PH緩沖值的有機酸的質量份數比例為(75~50): (25~50)，所述復配有機酸占總清洗劑的質量百分比為8~20%; 所述的緩蝕劑包括有機磷酸、烷基胺以及炔醇化合物、低分子量聚羧酸、咪唑啉季銨鹽中的至少一種，所述的緩蝕劑占總清洗劑的質量百分比為0.2^2% ； 所述的表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基三甲基氯(溴)化銨、氧化胺、脂肪醇二乙醇酰胺中的一種，所述的表面活性劑占總清洗劑的質量百分比為0.1? ； 所述的助劑為色素和香精，所述助劑的含量為20(T300 ppm ； 余量為去尚子水。
2.根據權利要求1所述的一種飛機管道用清洗劑，其特征在于:所述復配有機酸為氨基磺酸與蘋果酸或酒石酸的混合，所述氨基磺酸與蘋果酸或酒石酸混合的質量份數比例為(75~60):(25~40)，所述復配有機酸占總清洗劑的質量百分比為10~17%。
3.根據權利要求1所述的一種飛機管道用清洗劑，其特征在于:所述復配有機酸為氨基磺酸、蘋果酸和酒石酸，所述氨基磺酸與蘋果酸和酒石酸的質量份數比例為55:20:25,所述復配有機酸占總清洗劑的質量百分比為10~17%。
4.根據權利要求1所述的一種飛機管道用清洗劑，其特征在于:所述緩蝕劑由有機磷酸類(稱為A類)和烷基胺類(稱為B類)，以及炔醇化合物、低分子量聚羧酸、咪唑啉季銨鹽中(稱為C類)的至少一種復配而成，所述A、B、C類物質的質量份數比例為(8(T60):(1(T20):(1(T20)，所述的緩蝕劑占總清洗劑的質量百分比為0.2~2%。
5.根據權利要求1所述的一種飛機管道用清洗劑，其特征在于:所述的烷基胺類物質為伯胺類，其結構式如下所示: R-NH2 (1?表示烷基)。
6.根據權利要求1所述的一種飛機管道用清洗劑，其特征在于:所述表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚類非離子表面活性劑，所述表面活性劑的質量百分比為0.f 1%。
7.根據權利要求1-5任意一項所述的一種飛機管道用清洗劑的制備方法，其特征在于:所述一種飛機管道用清洗劑的制備方法為:在反應容器中，依次加入去離子水，復配有機酸，表面活性劑，緩蝕劑，攪拌轉速為20(T500rpm，攪拌1(T30 min后，再加入香精和色素，繼續攪拌5~10 min，使得各個組分分散均勻即可。
【文檔編號】C11D10/02GK103642612SQ201310658842
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月9日 優先權日:2013年12月9日
【發明者】韋勇強, 劉雪奇, 謝麟, 李洪武, 羅淑文, 吳斌, 彭愛群, 韓一秀 申請人:成都民航六維航化有限責任公司