飛機(jī)廁所管道清洗劑研制分析

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摘要：文章介紹了符合美國飛機(jī)維修化學(xué)品和材料委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)SAEAMS1454—2010飛機(jī)廁所管道的制備方法。選擇腐蝕性低，除水垢效果好的甲磺酸、丁二酸、乳酸總含量為10%的復(fù)合有機(jī)酸作為主要有效成分，十二烷基苯磺酸、氨基酸衍生物A、纖維素B組成復(fù)合緩蝕作為金屬保護(hù)劑，加上螯合劑、表面活性劑作為輔助清洗劑，能有效飛機(jī)廁所管道的水垢，不損傷飛機(jī)上的金屬和非金屬材料，有效替代國外同類產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)廁所管道清洗劑；有機(jī)酸；緩蝕劑

引言

民航客機(jī)廁所系統(tǒng)，是由馬桶通過管道連接廢水箱構(gòu)成，成分有非金屬和金屬。非金屬主要是聚碳酸酯和硅橡膠、丁晴橡膠、氟橡膠構(gòu)成；金屬材料主要是鋁合金、鈦合金和不銹鋼構(gòu)成，管道主要是金屬，連接部分是用橡膠密封。飛機(jī)飛行過程中，隨著廁所使用的時(shí)間增加，管道中會(huì)慢慢產(chǎn)生水垢，水垢增厚，管道變窄，容易堵塞，影響排污。飛機(jī)每飛行數(shù)個(gè)月，需要清潔管道中的水垢，保持暢通[1]。由于飛機(jī)的特殊性，飛機(jī)上使用的清洗劑采用適航證制度，洗滌劑必須通過飛機(jī)上的金屬材料和非金屬材料安全測試，需要通過中國民航測試中心測試符合適航標(biāo)準(zhǔn)才能夠上飛機(jī)使用。目前飛機(jī)廁所管道清洗劑主要還是國外產(chǎn)品占主要市場，國產(chǎn)的占有量比較少，因此飛機(jī)廁所管道清洗劑的研制和產(chǎn)業(yè)化具有廣闊的市場前景。按照中國民航航油航化適航審定中心規(guī)定，飛機(jī)廁所管道清洗劑需要符合美國飛機(jī)維修化學(xué)品和材料委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)SAEAMS1454—2010《清洗/除垢復(fù)合飛機(jī)真空廁所系統(tǒng)》“Cleaning/ScaleRemovingCompoundAircraftVacuumToiletSystems”[2](如表1所示)，才能用于飛機(jī)廁所管道清洗。從表1可見，飛機(jī)廁所真空管道清洗劑要求對飛機(jī)上的金屬、橡膠塑料和涂料都沒有損傷，普通清潔劑是難以達(dá)到要求的。真空管道中水垢一般是鈣鎂的碳酸鹽為主，少量硅酸鹽，尿堿[3]。要清洗這些水垢，通常采取酸洗的方法，使碳酸鹽和酸發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生水溶性鹽，容易清除掉。但是鋁合金不耐酸也不耐堿，既要符合SAEAMS1454—2010的標(biāo)準(zhǔn)要求，又需要對水垢有較強(qiáng)的清洗能力，清洗水垢需要酸性，酸性強(qiáng)了對金屬和非金屬都有腐蝕不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，如何解決這一對矛盾，是技術(shù)難點(diǎn)。

1酸的篩選

酸的作用是溶解水垢，常用的鹽酸和硫酸腐蝕性太大，不宜采用，一般采用有機(jī)酸，表2為常見有機(jī)酸對4049鋁合金的腐蝕數(shù)據(jù)。從表2可以看到，氨基磺酸腐蝕量偏大，不采用；甲磺酸是一種強(qiáng)酸，比硫酸鹽酸的酸性還強(qiáng)，但是金屬腐蝕量和檸檬酸差不多，適當(dāng)采用甲磺酸增強(qiáng)清潔水垢的速度；丁二酸和乳酸酸性適中，有緩沖pH作用，除水垢效果好，同時(shí)有殺菌消毒效果，對于馬桶清有重要意義。因此，采用丁二酸、乳酸作用主要酸，復(fù)配甲磺酸增效，經(jīng)過試驗(yàn)，飛機(jī)廁所管道清洗劑，總有機(jī)酸含量10%比較合適，過低清洗效果不佳，過高4049夾層腐蝕難以達(dá)標(biāo)，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)要求是原液測試。

2緩蝕劑的篩選

有機(jī)酸雖然對鋁合金浸泡腐蝕性低，但是不加緩蝕劑，4049鋁合金夾層腐蝕(38℃干濕交替168h)試驗(yàn)，出現(xiàn)大面積腐蝕。因此，選擇合適的緩蝕劑進(jìn)一步降低對鋁合金的腐蝕是技術(shù)關(guān)鍵，通常一種緩蝕劑難以達(dá)到技術(shù)要求。常用的酸洗緩蝕劑有氨基酸類、咪唑啉類，苯丙三氮唑、六亞甲基四胺。通過篩選，我們使用添加三種緩蝕劑復(fù)配通過了SAEAMS1454—2010中對4049鋁合金、鈦合金和304不銹鋼全浸腐蝕和夾層腐蝕的要求：十二烷基苯磺酸0.3%；氨基酸衍生物A0.3%；纖維素B0.1%。表3：基礎(chǔ)配方是甲磺酸3%、丁二酸4%、乳酸3%、水余量，表3是分別在基礎(chǔ)配方中加入不同的緩蝕劑對各種金屬全浸腐蝕和夾層腐蝕的數(shù)據(jù)。從表3試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看到，配方1單獨(dú)添十二烷基苯磺酸0.7%；配方2單獨(dú)添加氨基酸A0.7%；配方3單獨(dú)添加纖維素B0.7%；4049鋁合金、鈦合金和304不銹鋼腐蝕都不同程度降低，特別是氨基酸衍生物A比較明顯，但是鋁合金4049的夾層腐蝕不能達(dá)到0級(jí)水平，配方4緩蝕劑組成：十二烷基苯磺酸0.3%、氨基酸衍生物A0.3%、纖維素B0.1%，緩蝕劑總量還是0.7%，三種金屬腐蝕性大大低于單獨(dú)添加0.7%的水平，可以符合SAEAMS1454—2010中的金屬腐蝕性的要求，十二烷基苯磺酸、氨基酸衍生物A和纖維素B協(xié)同作用明顯。

3清洗助劑的選擇

飛機(jī)廁所管道清洗劑除了有機(jī)酸和緩蝕劑的選擇，還需要加一些清洗助劑：(1)適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣┛梢詽B透濕潤水垢，促進(jìn)水垢的軟化溶解，使用生物降解性能好，濕潤能力強(qiáng)的異構(gòu)醇聚氧乙烯醚非離子比較合適[4]；(2)有機(jī)酸的硅酸鹽水垢清洗性能差，還需要加適當(dāng)螯合劑增加對硅酸鹽水垢的清除，經(jīng)過篩選，添加1%～2%的HEDP，對硅酸鈣硅酸鎂的清洗能力最好；(3)適當(dāng)?shù)酿ざ仁潜仨毜?，增加清洗劑對V型管道和垂直真空管道的停留時(shí)間，需要添加耐酸性的高分子增稠劑，經(jīng)過篩選，漢生膠對酸性黏度穩(wěn)定，添加0.5%左右合適；(4)因?yàn)镾AEAMS1454—2010有技術(shù)要求對橡膠和塑料的30d浸泡體積膨脹率不能超過10%，經(jīng)過篩選，添加橡膠塑料溶脹抑制劑C達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求；(5)此外，為了增加產(chǎn)品檔次，飛機(jī)廁所管道清洗劑還需要加一點(diǎn)除異味劑中和衛(wèi)生間臭味，添加0.5%～1%的柏木油有明顯的中和異味效果。

4清洗效果對比

經(jīng)過配方篩選，得到的飛機(jī)廁所管道清洗劑配方是：甲磺酸3%、丁二酸4%、乳酸3%、復(fù)合緩蝕劑0.7%、螯合劑2%、非離子表面活性劑2%、漢生膠0.5%、橡膠溶脹抑制劑C5%、柏木油0.5%，去離子水余量。上述配方經(jīng)過測試符合SAEAMS1454中的全部指標(biāo)要求。我們選擇了市場占有率最高的某進(jìn)口產(chǎn)品GL作為對比：選取直徑4～5mm的碳酸鈣石塊，浸泡在清洗劑中，浸泡1h后的失重率，上述配方對碳酸鈣的清除率是31.2%，進(jìn)口產(chǎn)品GL對碳酸鈣的清除率是31.8%，兩者基本相當(dāng)，沒有顯著差異，但是國產(chǎn)化后成本大大降低。長期使用效果：每天在飛機(jī)停飛時(shí)，往馬桶倒入100mL上述清洗劑，按下沖水鍵，第二天繼續(xù)使用馬桶，連續(xù)使用3個(gè)月，用內(nèi)窺鏡檢測廁所管道內(nèi)壁，表面光滑可以見到金屬，無腐蝕點(diǎn)，對照未使用的馬桶，管道內(nèi)有一層比較厚的水垢層。

5結(jié)語

飛機(jī)廁所管道清洗劑研制關(guān)鍵在于有機(jī)酸和緩蝕劑的使用，有機(jī)酸的選用要在使用效果和腐蝕性均衡考慮，緩蝕劑要能夠有效保障4049鋁合金、鈦合金、304不銹鋼的不被酸腐蝕，一種緩蝕劑不能達(dá)到效果時(shí)候，要考慮兩種或者多種緩蝕劑的復(fù)配使用，以達(dá)到適航標(biāo)準(zhǔn)。另外，輔助清潔劑也是重要的，表面活性劑和螯合劑的加入有利于促進(jìn)水垢溶劑和清除，適當(dāng)?shù)酿ざ纫彩潜匾摹?/p>

參考文獻(xiàn)：

[1]Beijing,Yadilite,Aviation,等.廁所污水管路清洗劑[J].航空維修與工程，2018,319(01):14.

[2]US-SAE.清洗/除垢復(fù)合飛機(jī)真空廁所系統(tǒng)：SAEAMS1454—2010[S].US:SAE,2010.

[3]葉曉玫，鄭曼英.復(fù)合型公共廁所清洗劑的研制和應(yīng)用[J].環(huán)境衛(wèi)生工程，2002,10(3):120-122.

[4]劉程.表面活性劑應(yīng)用大全[M].北京：北京工業(yè)大學(xué)出版社，1992.

作者：鐘志威 單位：廣東潤和新材料科技有限公司