关于建筑装饰材料表面油污斑的清洗研究

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近20年来，我国城市建设日新月异，高楼大厦雨后春笋般拔地而起，花岗石、大理石、各种水泥人造石等建筑装饰材料将其打扮得更加庄重美丽。可是随着时间的推移和人们频繁的活动，装饰材料表面不断被污染，其中油污斑是最常见的污染之一。建筑装饰材料往往带有微孔隙，要清除微孔隙中的油污具有相当的难度，因此，研究建筑装饰材料表面油污的清洗方法及清洗剂是一个很实用价值的课题。

　　一、建筑装饰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剂作用原理一般可分为物理清洗法、化学清洗法以及物理化学清洗法。建筑物的化学清洗和物理化学清洗法是60年代后期发展起来的，是目前发达国家最常用的方法。近20年来，这方面不但有大量的文献专利，出版了不少专着，还定期召开国际会议进行研讨和规划。目前对于光滑硬表面，例如釉面砖和金属面上的油污清洗技术较为完善，已有许多有效的商品化清洗剂。但是对于石材、水泥制品等有微孔隙材料上的油污斑的清洗问题仍然没有很好地解决。 　　石材、水泥制品等建筑装饰材料表面油污的来源主要有以下四个方面：一是建筑装饰材料机械加工过程带来的油脂；二是由于人类菜食的食用油污染，多见于餐厅、厨房、过道；三是由于摆放机械或车辆时泄露的机油或润滑脂等；四是由于地面和墙面打蜡和上保护油品质低劣或不均匀。这些油脂经渗透和扩散进入建筑装饰材料的表面层，除本身会形成油斑外，还会自动吸附灰尘形成油污斑，某些油污斑还往往含有碳化或半碳化的有机物形成黑污斑。 　　油污一旦进入建筑装饰材料表面层，由于油在无机材料表面极小的接触角以及微孔隙物质硕大的比表面积，这些建筑装饰材料对油污的吸附力和包裹作用相当强，采用普通物理清洗方法是难以除掉的。 　　通常，对于光滑硬表面上油物斑的清洗多采用化学或物理化学清洗方法，常用的化学或物理化学清洗剂主要有以下几种。 　　1 碱性水溶液。 　　碱液的除油机理为：碱和可皂化性油脂发生皂化反应而形成可溶于水的脂肪酸盐。“碱液具有一定的乳化分散作用，不可皂化油可通过这种作用除去。碱液的这两种作用都必须满足一定的温度条件，温度太低，某些油脂的皂化反应进行得很慢或根本不能发生，乳化作用和分散作用也很小。 　　常用碱性物有氢氧化钠、碳酸钠与硅酸钠。一般由几种碱性物组成碱性清洗剂。碱性清洗剂能对动植物油起皂化反应，故清除能力较好。除硅酸钠外，常见碱性物对矿物油清除能力较差，因而硅酸钠常作为日用除油剂，工业上可用于一般脱脂。碱性清洗剂价格便宜，但是强碱会使建筑物表面受到损伤。 　　2 有机溶剂。 　　有机溶剂对油脂的溶解能力较强，因此，可用有机溶剂来除油。同时，有机溶剂的加入，能显着改善清洗剂的清洗性能和贮存稳定性。选择的有机溶剂应具有毒性小、挥发度小、溶解油污能力强、粘度和表面张力低等特点。另外，有机溶剂在水中的溶解度应大，以便于其后的水清洗。 　　有机溶剂常用石油类溶剂、卤代烃溶剂与醇类溶剂等。低沸点石油类溶剂，如汽油对矿物油污溶解性好，但易燃，应用受到限制。高沸点石油类溶剂，如煤油、柴油清洗能力稍差，但价廉，不易燃，应用较广。卤代烃，如四氯化碳、三氯乙烯等，不燃或难燃，但易挥发且有毒，因对油污溶解力大，脱脂力比石油溶剂强十倍，虽价贵，但仍有应用。醇类溶剂多用乙醇、异丙醇，它们除亲水外，对油脂的溶解力较强，对表面活性剂溶解力也大。一些特殊溶剂，如（ ） 甲基毗咯烷酮、二甲基甲酷胺等具有选择性的高溶解力的特点，在国外清洗专利中常常使用。 　　3 表面活性剂溶液。 　　表面活性剂（简称SAA）的除油机理为：降低油水界面的表面张力，使油污在表面的附着力减弱或抵消。”油污在表面活性剂的作用下脱离表面。油污进入清洗液中被乳化、分散、悬浮于其中、或增溶到胶束中。因为表面活性剂具有很强的润湿、渗透、乳化、增溶能力，并且这种除油能力随温度的升高而增强。表面活性剂能除去各种类型的油脂，特别是普通碱液不能除去的不可皂化油。另外，当温度较低或碱性较弱及皂化反应很慢或根本不发生时，表面活性剂则显现出其独特的除油能力。 　　除此之外，为了提高清洗效果经常将上述三者混合起来复配使用。 　　二、建筑装饰材料表面油污清洗研究进展 　　近年来，已有不少关于建筑装饰材料表面油脂去除的专利。 　　如1999年美国专利（IS5951784）介绍了一种清洗建筑物、水泥、沥青表面上油脂的清洗配方，配方包括：碳酸氢钠、碳酸钙、碎谷物壳、去污剂（最好含漂白成分）、飘尘、水泥、炉灰。使用该配方时，用刷子将其涂覆于建筑物表面油污处，以水打湿该表面，注意，这里仅是以水打湿，而不应以水浸湿并渗入该表面。 　　水与去污剂及配方中其他组分反应，可活化这些组分，从而有助于清洗。配方中的去污剂最好以固态粉末状出现，具有与有机化合物反应的能力，能减弱或分散建筑物表面与有机物间的键联力，以达到清洗的目的。去污剂不应产生过多的泡沫，且最好含漂白成分。此外还可加入表面活性剂或乳化剂以促进清洗。碎谷物壳的作用是吸附清洗过程中产生的灰尘。 　　碳酸氢钠的加入是为了在清洗后取得更令人满意的表面色泽效果。碳酸钙的加入是老化建筑物表面并促使上述各组分间的同化作用进行得更彻底。据介绍它是一种经济、省时、有效、简单的配方，能从建筑物、水泥表面除去油污，而无需配备昂贵的机械设备，无需摩擦生热就能轻松完成清洗过程。 　　又如1999年美国专利（USS5990067）介绍了一种清洗混凝土表面油脂的清洗剂。其中以焦磷酸的四钾盐（1233）作为无机助洗剂，乙二胺四乙酸四钠盐（（4&561,）作为有机助洗剂。非离子表面活性剂选用（7898 0（其为含- ; 10个< 原子醇上的羟基和平均0 摩尔的环氧乙烷反应的产物）或（7898 ）（其为含3个< 原子醇上的羟基和平均摩尔的环氧乙烷反应的产物）。当上述两种物质缩合时，效果更佳。偶合剂选用二甲苯磺酸纳为佳。抗腐蚀剂选用含五个结晶水的硅酸钠除此之外，其他相关的专利还有： 　　1 中国专利提出一种能清洗污垢的去污膏，能处理石材表面的污垢、油泥、锈斑等，由活性剂及其助剂、摩擦剂、抗沉淀剂、增稠剂等组成，活性剂及其助剂采用三聚磷酸钠摩擦剂采用方解石粉抗沉淀剂采用硫酸和硅酸钠增稠剂采用羟甲基纤维素钠液体石蜡液体烧碱去离子水加至提出一种花岗石清洗剂，据称可清除花岗石建筑物上的污垢，配方为：介绍了一种含三氟甲苯的清洗组成，实际上它是三氟甲苯与一到四个碳的一元链烷醇及一种碳氟化合物的混合物。其中，链烷醇选用异丙醇，因为其不污染空气，且较易得到。 　　碳氟化合物选择一氟戊烷，因为它相对较易得到，且被环境接受。具体配方为：三氟甲苯异丙醇此配方据称易燃，但在一些不存在此类问题的场合仍可应用。据称，其特别适用于清洗树脂、松脂类油污。 　　2 日本专利介绍了一种硬表面清洗剂，据称能清洗石材上的油污。配方为：两性表面活性剂，为甜莱碱类，咪哇啉类，氨基酸类金属离子保护剂，据称是一种清洗厨房地面、炉灶、排风扇上油脂的清洗剂。配方为：季胺盐，如二癸基二甲基氯化铵；非离子表面活性剂，如聚氧乙烯烷基醚；甘醇溶剂，如二甘醇一丁醚；硅酸盐，如硅酸钾$所有上述都溶于水中。 　　3 加拿大专利是一种强碱性水基清洗剂，据称可以清洗厨房里的有机污物，如油脂。 　　配方为：碱金属硅酸盐链烷醇胺。有机阴离子表面活性剂，选自碱金属烷基苯磺酸盐，碱金属烷基甲苯磺酸盐，烷基醚硫酸盐有机溶剂选自一至四个碳的一羟基脂族醇，单烷基亚烃醚，二烯基或三聚烯基乙二醇。 　　4 美国专利是一种微乳液清洗剂，据称其通过浓缩或稀释形成透明的、清澈的溶液，适用于各种清洗目的。浓缩型和稀释型都体现在对清洗油脂的有限性上。配方包括阴离子有机合成洗涤剂，非离子有机合成洗涤剂、香料、水和辅助表面活性剂。辅助表面活性剂调整界面的构象以减少分散相和微乳液的水相间的界面张力，因此生成一种稳定的微乳液。在温度范围时，其变为透明清澈的稳定溶液。此种组成除香料外，不含任何油脂溶剂。此配方据称适用于浴室地板和墙面包括瓦的清洗，当此组成为酸性时，也可用于清除硬表面上的石灰斑等。 　　5 国专利是一种含聚乙二醇的液体去油剂，据称它是一种多效的硬表面去油剂，为稳定的微乳液状，去油脂剂包括聚乙二醇和阴离子表面活性剂的合成配方中不含任何阴离子聚合物、阳离子聚合物及阳离子灭菌剂。 　　7 日本专利为一种液体清洗剂，据称能除去污斑，如变性油和油脂斑。配方含：非离子表面活性剂和： 或两性表面活性剂组分为聚乙二醇烷基醚。 　　8 日本专利提出一种清洗剂，据称对深度污斑有清洗能力。配方包括幻氢氧化四烃基铵，如氢氧化四甲铵无机碱性强力去污剂，如氢氧化钠有机强力去污剂，如葡糖酸表面活性剂，如烷基苯磺酸盐水。此配方须优先混合的甲苯磺酸作为溶解稳定剂，以提供一种均匀的水溶液。 　　9 日本专利为一种硬表面清洗剂，据称在低温下对油脂有很好的清洗能力。组成为：阴离子表面活性剂，即一种低碳的烷基磺酸酯或脂肪酸且磺酸酯的量“碱性强力助洗剂，如碳酸钾和碳酸钠两者的重量比为亚硫酸盐，如亚硫酸钠有一系列氨基酸分子式的脂肪酶。配方中除$外还可混合多种酶，可选择一种水解酶，如蛋白酶和淀粉酶。 　　10 加拿大专利提出一种清洗油污的碱性清洗剂，配方包括水、碱金属氢氧化物和一定量的表面活性剂。据称此配方的清洗剂遇热表面即变为凝胶状，从而易于除去油污。 　　三、新型油污清洗剂的开发研究 　　从以上大量建筑物表面油脂清洗的专利文献不难看出，油脂清洗剂已朝着多种组分复配型发展。表面活性剂，有机溶剂及其他多种助剂的加入，使单一的碱或酸清洗剂的清洗效果大大提高。我们已经对以上建筑装饰材料表面油脂清洗剂的效果进行了实验验证，并进一步从原理和试验上进行着改进。在我们的实验室中一种高效廉价的建筑装饰材料的复配型油脂清洗剂正在开发之中。