關(guān)于建筑裝飾材料表面油污斑的清洗研究

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近20年來，我國城市建設(shè)日新月異，高樓大廈雨后春筍般拔地而起，花崗石、大理石、各種水泥人造石等建筑裝飾材料將其打扮得更加莊重美麗?？墒请S著時間的推移和人們頻繁的活動，裝飾材料表面不斷被污染，其中油污斑是最常見的污染之一。建筑裝飾材料往往帶有微孔隙，要清除微孔隙中的油污具有相當(dāng)?shù)碾y度，因此，研究建筑裝飾材料表面油污的清洗方法及清洗劑是一個很實用價值的課題。

　　一、建筑裝飾材料表面油污清洗常用方法 　　建筑材料表面常用的清洗方法按清洗劑作用原理一般可分為物理清洗法、化學(xué)清洗法以及物理化學(xué)清洗法。建筑物的化學(xué)清洗和物理化學(xué)清洗法是60年代后期發(fā)展起來的，是目前發(fā)達國家最常用的方法。近20年來，這方面不但有大量的文獻專利，出版了不少專著，還定期召開國際會議進行研討和規(guī)劃。目前對于光滑硬表面，例如釉面磚和金屬面上的油污清洗技術(shù)較為完善，已有許多有效的商品化清洗劑。但是對于石材、水泥制品等有微孔隙材料上的油污斑的清洗問題仍然沒有很好地解決。 　　石材、水泥制品等建筑裝飾材料表面油污的來源主要有以下四個方面：一是建筑裝飾材料機械加工過程帶來的油脂；二是由于人類菜食的食用油污染，多見于餐廳、廚房、過道；三是由于擺放機械或車輛時泄露的機油或潤滑脂等；四是由于地面和墻面打蠟和上保護油品質(zhì)低劣或不均勻。這些油脂經(jīng)滲透和擴散進入建筑裝飾材料的表面層，除本身會形成油斑外，還會自動吸附灰塵形成油污斑，某些油污斑還往往含有碳化或半碳化的有機物形成黑污斑。 　　油污一旦進入建筑裝飾材料表面層，由于油在無機材料表面極小的接觸角以及微孔隙物質(zhì)碩大的比表面積，這些建筑裝飾材料對油污的吸附力和包裹作用相當(dāng)強，采用普通物理清洗方法是難以除掉的。 　　通常，對于光滑硬表面上油物斑的清洗多采用化學(xué)或物理化學(xué)清洗方法，常用的化學(xué)或物理化學(xué)清洗劑主要有以下幾種。 　　1 堿性水溶液。 　　堿液的除油機理為：堿和可皂化性油脂發(fā)生皂化反應(yīng)而形成可溶于水的脂肪酸鹽。“堿液具有一定的乳化分散作用，不可皂化油可通過這種作用除去。堿液的這兩種作用都必須滿足一定的溫度條件，溫度太低，某些油脂的皂化反應(yīng)進行得很慢或根本不能發(fā)生，乳化作用和分散作用也很小。 　　常用堿性物有氫氧化鈉、碳酸鈉與硅酸鈉。一般由幾種堿性物組成堿性清洗劑。堿性清洗劑能對動植物油起皂化反應(yīng)，故清除能力較好。除硅酸鈉外，常見堿性物對礦物油清除能力較差，因而硅酸鈉常作為日用除油劑，工業(yè)上可用于一般脫脂。堿性清洗劑價格便宜，但是強堿會使建筑物表面受到損傷。 　　2 有機溶劑。 　　有機溶劑對油脂的溶解能力較強，因此，可用有機溶劑來除油。同時，有機溶劑的加入，能顯著改善清洗劑的清洗性能和貯存穩(wěn)定性。選擇的有機溶劑應(yīng)具有毒性小、揮發(fā)度小、溶解油污能力強、粘度和表面張力低等特點。另外，有機溶劑在水中的溶解度應(yīng)大，以便于其后的水清洗。 　　有機溶劑常用石油類溶劑、鹵代烴溶劑與醇類溶劑等。低沸點石油類溶劑，如汽油對礦物油污溶解性好，但易燃，應(yīng)用受到限制。高沸點石油類溶劑，如煤油、柴油清洗能力稍差，但價廉，不易燃，應(yīng)用較廣。鹵代烴，如四氯化碳、三氯乙烯等，不燃或難燃，但易揮發(fā)且有毒，因?qū)τ臀廴芙饬Υ?，脫脂力比石油溶劑強十倍，雖價貴，但仍有應(yīng)用。醇類溶劑多用乙醇、異丙醇，它們除親水外，對油脂的溶解力較強，對表面活性劑溶解力也大。一些特殊溶劑，如（ ） 甲基毗咯烷酮、二甲基甲酷胺等具有選擇性的高溶解力的特點，在國外清洗專利中常常使用。 　　3 表面活性劑溶液。 　　表面活性劑（簡稱SAA）的除油機理為：降低油水界面的表面張力，使油污在表面的附著力減弱或抵消。”油污在表面活性劑的作用下脫離表面。油污進入清洗液中被乳化、分散、懸浮于其中、或增溶到膠束中。因為表面活性劑具有很強的潤濕、滲透、乳化、增溶能力，并且這種除油能力隨溫度的升高而增強。表面活性劑能除去各種類型的油脂，特別是普通堿液不能除去的不可皂化油。另外，當(dāng)溫度較低或堿性較弱及皂化反應(yīng)很慢或根本不發(fā)生時，表面活性劑則顯現(xiàn)出其獨特的除油能力。 　　除此之外，為了提高清洗效果經(jīng)常將上述三者混合起來復(fù)配使用。 　　二、建筑裝飾材料表面油污清洗研究進展 　　近年來，已有不少關(guān)于建筑裝飾材料表面油脂去除的專利。 　　如1999年美國專利（IS5951784）介紹了一種清洗建筑物、水泥、瀝青表面上油脂的清洗配方，配方包括：碳酸氫鈉、碳酸鈣、碎谷物殼、去污劑（最好含漂白成分）、飄塵、水泥、爐灰。使用該配方時，用刷子將其涂覆于建筑物表面油污處，以水打濕該表面，注意，這里僅是以水打濕，而不應(yīng)以水浸濕并滲入該表面。 　　水與去污劑及配方中其他組分反應(yīng)，可活化這些組分，從而有助于清洗。配方中的去污劑最好以固態(tài)粉末狀出現(xiàn)，具有與有機化合物反應(yīng)的能力，能減弱或分散建筑物表面與有機物間的鍵聯(lián)力，以達到清洗的目的。去污劑不應(yīng)產(chǎn)生過多的泡沫，且最好含漂白成分。此外還可加入表面活性劑或乳化劑以促進清洗。碎谷物殼的作用是吸附清洗過程中產(chǎn)生的灰塵。 　　碳酸氫鈉的加入是為了在清洗后取得更令人滿意的表面色澤效果。碳酸鈣的加入是老化建筑物表面并促使上述各組分間的同化作用進行得更徹底。據(jù)介紹它是一種經(jīng)濟、省時、有效、簡單的配方，能從建筑物、水泥表面除去油污，而無需配備昂貴的機械設(shè)備，無需摩擦生熱就能輕松完成清洗過程。 　　又如1999年美國專利（USS5990067）介紹了一種清洗混凝土表面油脂的清洗劑。其中以焦磷酸的四鉀鹽（1233）作為無機助洗劑，乙二胺四乙酸四鈉鹽（（4&561,）作為有機助洗劑。非離子表面活性劑選用（7898 0（其為含- ; 10個< 原子醇上的羥基和平均0 摩爾的環(huán)氧乙烷反應(yīng)的產(chǎn)物）或（7898 ）（其為含3個< 原子醇上的羥基和平均摩爾的環(huán)氧乙烷反應(yīng)的產(chǎn)物）。當(dāng)上述兩種物質(zhì)縮合時，效果更佳。偶合劑選用二甲苯磺酸納為佳?？垢g劑選用含五個結(jié)晶水的硅酸鈉除此之外，其他相關(guān)的專利還有： 　　1 中國專利提出一種能清洗污垢的去污膏，能處理石材表面的污垢、油泥、銹斑等，由活性劑及其助劑、摩擦劑、抗沉淀劑、增稠劑等組成，活性劑及其助劑采用三聚磷酸鈉摩擦劑采用方解石粉抗沉淀劑采用硫酸和硅酸鈉增稠劑采用羥甲基纖維素鈉液體石蠟液體燒堿去離子水加至提出一種花崗石清洗劑，據(jù)稱可清除花崗石建筑物上的污垢，配方為：介紹了一種含三氟甲苯的清洗組成，實際上它是三氟甲苯與一到四個碳的一元鏈烷醇及一種碳氟化合物的混合物。其中，鏈烷醇選用異丙醇，因為其不污染空氣，且較易得到。 　　碳氟化合物選擇一氟戊烷，因為它相對較易得到，且被環(huán)境接受。具體配方為：三氟甲苯異丙醇此配方據(jù)稱易燃，但在一些不存在此類問題的場合仍可應(yīng)用。據(jù)稱，其特別適用于清洗樹脂、松脂類油污。 　　2 日本專利介紹了一種硬表面清洗劑，據(jù)稱能清洗石材上的油污。配方為：兩性表面活性劑，為甜萊堿類，咪哇啉類，氨基酸類金屬離子保護劑，據(jù)稱是一種清洗廚房地面、爐灶、排風(fēng)扇上油脂的清洗劑。配方為：季胺鹽，如二癸基二甲基氯化銨；非離子表面活性劑，如聚氧乙烯烷基醚；甘醇溶劑，如二甘醇一丁醚；硅酸鹽，如硅酸鉀$所有上述都溶于水中。 　　3 加拿大專利是一種強堿性水基清洗劑，據(jù)稱可以清洗廚房里的有機污物，如油脂。 　　配方為：堿金屬硅酸鹽鏈烷醇胺。有機陰離子表面活性劑，選自堿金屬烷基苯磺酸鹽，堿金屬烷基甲苯磺酸鹽，烷基醚硫酸鹽有機溶劑選自一至四個碳的一羥基脂族醇，單烷基亞烴醚，二烯基或三聚烯基乙二醇。 　　4 美國專利是一種微乳液清洗劑，據(jù)稱其通過濃縮或稀釋形成透明的、清澈的溶液，適用于各種清洗目的。濃縮型和稀釋型都體現(xiàn)在對清洗油脂的有限性上。配方包括陰離子有機合成洗滌劑，非離子有機合成洗滌劑、香料、水和輔助表面活性劑。輔助表面活性劑調(diào)整界面的構(gòu)象以減少分散相和微乳液的水相間的界面張力，因此生成一種穩(wěn)定的微乳液。在溫度范圍時，其變?yōu)橥该髑宄旱姆€(wěn)定溶液。此種組成除香料外，不含任何油脂溶劑。此配方據(jù)稱適用于浴室地板和墻面包括瓦的清洗，當(dāng)此組成為酸性時，也可用于清除硬表面上的石灰斑等。 　　5 國專利是一種含聚乙二醇的液體去油劑，據(jù)稱它是一種多效的硬表面去油劑，為穩(wěn)定的微乳液狀，去油脂劑包括聚乙二醇和陰離子表面活性劑的合成配方中不含任何陰離子聚合物、陽離子聚合物及陽離子滅菌劑。 　　7 日本專利為一種液體清洗劑，據(jù)稱能除去污斑，如變性油和油脂斑。配方含：非離子表面活性劑和： 或兩性表面活性劑組分為聚乙二醇烷基醚。 　　8 日本專利提出一種清洗劑，據(jù)稱對深度污斑有清洗能力。配方包括幻氫氧化四烴基銨，如氫氧化四甲銨無機堿性強力去污劑，如氫氧化鈉有機強力去污劑，如葡糖酸表面活性劑，如烷基苯磺酸鹽水。此配方須優(yōu)先混合的甲苯磺酸作為溶解穩(wěn)定劑，以提供一種均勻的水溶液。 　　9 日本專利為一種硬表面清洗劑，據(jù)稱在低溫下對油脂有很好的清洗能力。組成為：陰離子表面活性劑，即一種低碳的烷基磺酸酯或脂肪酸且磺酸酯的量“堿性強力助洗劑，如碳酸鉀和碳酸鈉兩者的重量比為亞硫酸鹽，如亞硫酸鈉有一系列氨基酸分子式的脂肪酶。配方中除$外還可混合多種酶，可選擇一種水解酶，如蛋白酶和淀粉酶。 　　10 加拿大專利提出一種清洗油污的堿性清洗劑，配方包括水、堿金屬氫氧化物和一定量的表面活性劑。據(jù)稱此配方的清洗劑遇熱表面即變?yōu)槟z狀，從而易于除去油污。 　　三、新型油污清洗劑的開發(fā)研究 　　從以上大量建筑物表面油脂清洗的專利文獻不難看出，油脂清洗劑已朝著多種組分復(fù)配型發(fā)展。表面活性劑，有機溶劑及其他多種助劑的加入，使單一的堿或酸清洗劑的清洗效果大大提高。我們已經(jīng)對以上建筑裝飾材料表面油脂清洗劑的效果進行了實驗驗證，并進一步從原理和試驗上進行著改進。在我們的實驗室中一種高效廉價的建筑裝飾材料的復(fù)配型油脂清洗劑正在開發(fā)之中。