林躍華，龍清平，李吉昌

（中山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 中山 528404）

進(jìn)入二十一世紀(jì)，汽車已經(jīng)成為人們出行的必備消費(fèi)品。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2019年底，中國(guó)的汽車保有量達(dá)到3.3億輛，年增長(zhǎng)率達(dá)到了30%。汽車尾氣排放已成為人們重點(diǎn)關(guān)注的環(huán)保問(wèn)題。當(dāng)汽車行駛一段時(shí)間后，在燃油系統(tǒng)會(huì)形成大量的沉積物，這些沉積物包括汽油本身的膠質(zhì)，灰塵在汽車油箱、進(jìn)油管等部位形成類似油泥沉積物，還包括汽油中存在的烯烴等不穩(wěn)定成分，在一定溫度下，發(fā)生氧化和聚合反應(yīng)，形成膠質(zhì)和樹(shù)脂狀的黏稠物。這些沉積物會(huì)慢慢干化為硬質(zhì)的均勻薄膜，最后變成硬質(zhì)積炭［1，2］，而這些積炭將會(huì)進(jìn)一步惡化汽車尾氣的排放，造成環(huán)境污染。

為了解決積炭的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外都在開(kāi)展這方面的研究，主要有以下幾個(gè)方面：1）選擇新型表面活性劑提高去油率，研制專用型清洗劑；2）選擇適當(dāng)?shù)闹鷦┨岣弋a(chǎn)品性能，使清洗劑具有多功能；3）改進(jìn)清洗工藝；4）不斷擴(kuò)大清洗劑的應(yīng)用范圍［3］。本實(shí)驗(yàn)使用有機(jī)溶劑、陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑復(fù)配，并加入配位劑、抗氧化劑、緩蝕劑與防沉淀劑、生物質(zhì)大豆油甲酯 （脂肪酸甲酯）稀釋劑，研發(fā)出了一種燃油清洗劑。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要試劑

大豆油甲酯 （自制）、甲基叔丁基甲醚，異丙醇，乙二醇單丁醚，均為工業(yè)級(jí)，深州昊翔化工科技有限公司；單烯基丁二酰亞胺類、聚醚胺，廣州油孚來(lái)貿(mào)易有限公司、EDTA-2Na、NaOH、碳酸鈉、硅酸鈉、椰油酸二乙醇酰胺、OP-10／NP-10、AEO-7／AEO-9，江蘇圣侖化工科技有限公司；三乙醇胺；聚乙二醇 （400）；2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚 （工業(yè)級(jí)），

德國(guó)洋櫻集團(tuán)；椰子油二乙醇酰胺 （工業(yè)級(jí)），深州泰達(dá)化工有限公司。

1.2 儀器

SFJ-400砂磨、分散、強(qiáng)力攪拌器、電導(dǎo)率儀、pHS-25型pH儀、電子天平、BXJ-III擺洗機(jī)、鼓風(fēng)電熱恒溫干燥箱。

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

將淺黃色自制大豆油甲酯與溶劑劑混合，攪拌后加入表面活性劑、緩釋劑，攪拌溶解；加入堿、緩蝕劑、抗氧化劑，攪拌溶解，然后加入助溶劑，溶解，得到清洗劑。配方設(shè)計(jì)如表1。

表1 基礎(chǔ)配方

1.4 性能測(cè)試

在清洗發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)時(shí)，不需要拆解燃油系統(tǒng)，首先抽出油箱內(nèi)的大部分燃油，留下約有10～15cm深的燃油，并加入清洗劑，裝上濾網(wǎng)筒并蓋上油箱蓋。怠速下清洗15～20min，每3～5min加大一次油門(mén)，使清洗的積炭和水分從排氣管排出，為徹底清洗干凈燃熱系統(tǒng)［4］，必須將油箱內(nèi)剩余的全部置換出來(lái)，過(guò)濾后才能重新使用。這個(gè)能作為測(cè)試方法嗎？

1.4.1 外觀檢測(cè)

目測(cè)觀察，在20～25℃下放置24 h后，觀察劑液外觀，溶液澄清、透明、均一、不分層。

1.4.2 穩(wěn)定性測(cè)定

低溫穩(wěn)定性：在-5℃保持24 h，恢復(fù)至室溫劑液能正常使用。

高溫穩(wěn)定性：在 （50±2）℃保持24 h，恢復(fù)至室溫劑液能正常使用。

1.4.3 酸堿度測(cè)定

用pH計(jì)測(cè)試。劑液的接近中性，對(duì)汽車燃油系統(tǒng)油缸的腐蝕較弱，保證油缸不受劑液的腐蝕。

1.4.4 去污力測(cè)定

1）取汽車燃油系統(tǒng)的積炭，在60℃烘箱中烘干至恒重m1。用清洗劑溶解，觀察溶解情況，溶解后再過(guò)濾，濾渣 （積炭）在60℃烘箱中烘干至恒重m2，去污力P為：

式中：P為去污力%；m1為汽車燃油系統(tǒng)中取出的積炭，干燥后的重量g；m2為用清洗劑溶解積炭后，過(guò)濾后的濾渣，干燥后的重量g。

2）油污溶解性的測(cè)試

取一定量清洗劑的料液加入稱量好的10g的油污中，放入具塞試管中，密閉放置一定的時(shí)間，觀察油污的溶解情況。油污的溶解力用1，2，3，4，5來(lái)表示，其中5級(jí)是溶解性最好，1級(jí)是溶解性最差。

2 結(jié)果與討論

積炭是發(fā)動(dòng)機(jī)燃油在高溫和氧的作用下形成的聚合物，積炭中的有機(jī)高分子主要是醇酸聚合物，由高度交聯(lián)的醇酸網(wǎng)狀高分子把灰分緊緊包裹在一起，同時(shí)，醇酸高分子還起到黏結(jié)作用，把積炭牢牢地黏在金屬表面，清洗或清除積炭的關(guān)鍵是破壞此類“黏接”作用。

2.1 溶劑的選擇

通常認(rèn)為胺類能使醇酸樹(shù)脂在一定條件下降解為小分子酚類能滲透到含醇酸樹(shù)脂的積炭?jī)?nèi)部。聚醚胺／單烯基丁二酰亞胺／脂肪醇聚氧乙烯醚等，具有良好的清凈分散性，可用于汽車整個(gè)燃油系統(tǒng)的積炭清洗，也可抑制發(fā)動(dòng)機(jī)活塞上的積炭和漆膜的生成。一般添加量為10% ～20%，即可達(dá)到較好的效果；積炭溶解劑是燃油系統(tǒng)清洗劑的主要組成組分，選用清洗力較佳的乙二醇單丁醚和異丙醇的復(fù)配，同時(shí)乙二醇單丁醚和異丙醇的辛烷值比燃油高，在起到清洗作用的同時(shí)，可使燃油的辛烷值得到提高，對(duì)積炭的溶解除去起到增強(qiáng)的作用。

2.2 堿性物質(zhì)的選擇

堿性物質(zhì)與油泥發(fā)生皂化反應(yīng)，去污能力強(qiáng)，且堿性清洗劑價(jià)格便宜，缺點(diǎn)是強(qiáng)堿會(huì)使機(jī)械部件受到傷害，而且含有磷時(shí)會(huì)污染環(huán)境，因此本實(shí)驗(yàn)選擇弱堿性的碳酸鈉、碳酸氫鈣、硅酸鈉等，不含磷，在解決清潔油泥的同時(shí)，減少環(huán)境污染的問(wèn)題。本實(shí)驗(yàn)在兼顧腐蝕性的同時(shí)，控制用量在5%～10%。

2.3 表面活性劑的選擇

表面活性劑可以顯著降低液體表面張力，是清洗劑中不可缺少的重要成分。非離子表面活性劑清洗性較強(qiáng)，發(fā)泡性小，穩(wěn)定性高，選用非離子表面活性劑能滲透到含醇酸樹(shù)脂的積炭?jī)?nèi)部，還能和積炭爭(zhēng)奪金屬，減低積炭同金屬的結(jié)合力，使積炭容易脫落［5］；添加適量的椰油酸二乙醇酰胺、OP-10／NP-10、EO-7／AEO-9，可降低液體的表面張力，起到增溶、乳化積炭的作用。

NP-10和AEO-7是非離子表面活性劑，從分子結(jié)構(gòu)可以看出其非極性基團(tuán)很長(zhǎng)，所以其疏水能力強(qiáng)，而親水基團(tuán)為夾在碳?xì)滏溨校鸦H水能力弱，所以使得OP-10的親水能力弱，在OP-l0中未加水時(shí)，其疏水基和親水基同時(shí)都在外側(cè)，所以其親水能力弱，HLB值低，對(duì)積炭有較好的溶解性。實(shí)驗(yàn)中比較了非離子表面活性劑復(fù)配后溶解性的測(cè)定，見(jiàn)表2。

表2 不同表面活性劑溶解性的測(cè)定

本實(shí)驗(yàn)用NP-10和AEO-7復(fù)配表面活性劑，對(duì)酸、堿、鹽的穩(wěn)定性均良好，與其它離子型活性劑混合使用，提高了對(duì)積炭的溶解、乳化作用，兼顧成本和功效，使用量控制在15%～30%。

2.4 抗氧化劑的選擇

因積炭是發(fā)動(dòng)機(jī)燃油在高溫和氧的作用下所形成，故添加適量的高溫抗氧劑，即可抑制積炭的形成，目前市面上性能較好的抗氧劑為2，6-二叔丁基-對(duì)甲基苯酚 （簡(jiǎn)稱為BHT）。添加抗氧化劑的量和抗氧化效果并不總是正相關(guān)，當(dāng)超過(guò)一定濃度后，會(huì)起到桔抗作用，促進(jìn)氧化。本實(shí)驗(yàn)探索了用量，認(rèn)為要控制在0.1%～1%為宜。

2.5 稀釋劑的選用

稀釋劑大多數(shù)采用溶劑油，有利于溶解對(duì)燃油系統(tǒng)內(nèi)油泥、積炭等物質(zhì)，也能使清洗劑有合適的黏度，但溶解油是石油產(chǎn)品，易燃易爆，有一定的毒性，也是不可再生資源，為減少對(duì)資源的索取。本實(shí)驗(yàn)采用自制生物質(zhì)的大豆油甲酯，對(duì)積炭溶解性好，可以降解，對(duì)環(huán)境友好。大豆油甲酯可生物降解，屬于生物質(zhì)溶劑可替代傳統(tǒng)的石油系礦物油溶劑，是無(wú)污染、無(wú)危害的新型工業(yè)溶劑，是綠色溶劑近幾年，人們對(duì)大豆油甲酯作為可替代性工業(yè)溶劑的意識(shí)在不斷增強(qiáng)［6］。本實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)探索用量，認(rèn)為配方用量宜＞30%至余量。

3 性能指標(biāo)

按表1所示的基礎(chǔ)配方，進(jìn)行了配方的篩選，最后選擇最優(yōu)配方進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表3所示。

表3 性能測(cè)試

表3 續(xù)

4 結(jié)論

1）通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)積炭產(chǎn)生原因的分析，研制一種清洗劑，添加10%～20%溶劑和助洗劑、5%～10%堿性物質(zhì)、15%～30%非離子表面活性劑、0.1%～1%的高溫抗氧劑、適量的金屬緩蝕劑、劑液穩(wěn)定劑和自制生物質(zhì)大豆油甲酯。所制備的燃油系統(tǒng)清洗劑具有強(qiáng)去污、對(duì)金屬無(wú)腐蝕、抗乳化等性能，兼顧了燃油的辛烷值的燃燒性能，具有較好的應(yīng)用前景。

2）實(shí)驗(yàn)制備的燃油系統(tǒng)清洗劑，使用時(shí)可在免拆發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，直接倒入汽油油箱，添加量?jī)H為燃油體積的0.1%～1% （以積炭污垢多少的比例而定），怠速運(yùn)轉(zhuǎn)15～20 min，后與廢機(jī)油一起排出即可達(dá)到清洗燃油系統(tǒng)的作用。

3）汽車燃油系統(tǒng)清洗劑的市場(chǎng)廣闊，經(jīng)濟(jì)效益可觀，社會(huì)意義重大，環(huán)保型的汽車燃油系統(tǒng)清洗劑將是今后研發(fā)的重要方向。