家用玻璃水

家用玻璃水

1. 前言

玻璃的用途非常广泛，早为人们所熟悉，可以说它是随处可见，是不可缺少的一个工业产品。除了特殊用途的光学玻璃外，最常见的有各种挡风玻璃、装饰玻璃，以及姿态万千、富丽堂煌、典雅大方的灯饰、壁灯和采光玻璃，其它还有各种各样的玻璃器皿、玻璃材料等。不论作何用途，凡是暴露在空间，必将受到大气污染、或是灰尘积垢、或是油腻沾污、或是水汽凝结、或是长霉生斑，诸如此类均可使玻璃降低透明度,失去原有的光泽。因此，玻璃的清洁问题日益受到人们的关注。

提到玻璃清洗剂，很多人会先想到适用于汽车的玻璃水。随着现代社会的发展,高层建筑越来越多，玻璃因其光滑透明，具有很好的透光度和装饰效果而被广泛的使用在建筑物上。玻璃是致密的非结晶形物体，不吸水、不透气,，而且极为稳定，但是玻璃容易脏污，沾染灰尘或者油渍之后，影响视线和美观，因此要及时清洗。建筑上玻璃的清洗问题随之而来，人们需要一种清洗性能好而使用方便的清洗剂。普通的玻璃是以硅酸盐为主的氧化物，在制造过程中熔融物冷却成型时，内部的气体和杂质被挤压到表面。它的表面层由于和内部组成物质不同而形成海绵状的结构，所以玻璃的表面层是易受空气、碳酸气水和其它气体浸透和扩散的，更容易受到化学的浸蚀，同时也容易附着污垢。这种污垢浸透到海绵状的内部，引起化学反应而形成很难除去的污垢。玻璃表面的海绵状结构逐渐风化和累积污垢，使玻璃透明度随之降低，表面变粗糙。例如厨房窗玻璃、楼窗玻璃等用一般清洗方法是很难洗净的，清洗这类玻璃的清洗剂中，常添加较硬的胶体粒子，例如硅藻土、氧化硅、白土、膨润土等，利用它们的研磨和吸附作用达到洗净目的。对于高层建筑的窗玻璃，为了减少清洗时的冲刷用水，可在清洗剂中添加挥发性溶剂，例如煤油、异丙醇，丙酮等及研磨剂和吸附剂。溶剂和研磨剂的作用是使污垢分散开，被分散的污垢随着溶剂的挥发同时又被吸附剂吸附，最后研磨剂和附着污垢的吸附剂干燥成粉末状附着在玻璃表面，很容易擦净和用少量水冲洗干净。

传统清洗玻璃的方法，通常是先用清水擦洗玻璃，然后用布或其他工具将玻璃擦亮。清水的去污力有限，并且因为玻璃是多种胶体组织形成的固溶体，易被腐蚀，如经多次这样清洗，玻璃表面会变得粗糙，影响玻璃透明度，所以这种方法既费时，而且容易损伤玻璃表面。新型的玻璃清洗剂是直接把清洗剂均匀地喷射在玻璃上，然后用一块干布或擦窗器将玻璃轻轻擦拭干净即可，使用非常方便、清洗效果也好。

随着社会的发展，清洗剂行业发展日趋活跃，人们对玻璃清洗剂的要求也越来越高，在要求基本清洗能力的同时，还需要清洗剂功效齐全、对环境无害、节省清洗时间、简化清洁步骤等。这种发展趋势是由多方面因素造成的，如人们用于室内清洗的时间越来越少，家庭成员均有各自的职业，这类家庭很少进行繁琐的室内清洁工作。这些都要求开发功效更齐全的玻璃清洗剂，能够在保持并且提高玻璃清洗剂的基本清洗能力的基础之上，添加功能性组分，赋予玻璃表面抗再次污染、快干、防雾、亲水和洗后不留痕迹等性能。

2. 玻璃水的分类

玻璃清洗剂适用于玻璃及玻璃制品的清洗，如：玻璃窗、玻璃镜面、玻璃屏幕、橱窗等的清洗。其主要成分为：表面活性剂、溶剂、色素和水。玻璃水主要分为普通型玻璃清洗剂和功能型玻璃清洗剂。普通型玻璃水一般具有能去除玻璃表面上尘污的作用；功能型玻璃水主要有防雾型玻璃水和防冻型玻璃水，这类玻璃水除具有上述性能外，还具有能在玻璃表面形成光亮薄膜，以达到不留痕迹、不挂水和防雾及防再污染的目的，使玻璃长久保持明亮光洁。 2.1 普通型玻璃水

重点考虑去污清洁，主要用于家庭的门窗玻璃和镜面，一般采用喷雾型，边喷边擦，使用方便。在去除各种灰尘、油污的同时，玻璃水要在玻璃上有很好的铺展性，不易在光照下显现所谓" 彩虹" 现象，给人以清洁明亮的视觉效果，同时尽可能防雾。 2.2 防雾型玻璃水

防雾型玻璃水则重点在防雾，其配方中含一些亲水性很强的组分，用后铺展在玻璃上，使水雾迅速分散成透明镜面状态而不起雾，常用来清洁浴室、卫生间及汽车内的镜子或玻璃。

近年来，也有少量有机氟防雾清洁剂上市。在目前所知的有机物中，有机氟的表面张力最低，各种油污水雾都不能在上面聚集。这种清洁剂有自清洁和防雾作用，因此在汽车中已有应用，主要是防止汽车变脏并有防雾作用，但在家居中应用还较少。

2.3 防冻型玻璃水

主要通过加入各种降低冰点的溶剂，使它在零度以下甚至零下30度也不会结冰，特别适合北方地区冬天汽车雨刷器中使用。

3. 家用玻璃水主要原料的选择

家用玻璃水主要由表面活性剂、溶剂及助剂等复配而成，不侵蚀、损伤玻璃，不影响玻璃的光亮度；无毒、无异味，气味芳香；对皮肤刺激性低；不含磷类无机盐，不污染环境，因此对人体是安全的。

此外，有些消费者对玻璃清洗剂的香味会产生质疑，事实上，由于有的玻璃清洗剂加有挥发性溶剂，添加这种溶剂的清洗剂不但清洗效果好，而且易干，不会在玻璃上留下残留物，不会产生彩虹条纹而影响视线，所以有些玻璃清洗剂会带有气味。

3.1 主要原料的选择原则

1）玻璃清洗后由于不再水洗，所以用清洗剂洗完后不得有固体残留物。

2）所选用的各组份与各种不同型号的玻璃中的成份不应有互溶现象，否则清洗后易使玻璃变“雾”，不透明。

3）选用的溶剂应有一定的挥发性，但也不能挥发太快，否则来不及溶解污物就挥发了，不容易清洗干净。 3.2 主要原料的选择

3.2.1 表面活性剂的选择

根据玻璃的使用条件，通常在玻璃表面上可能存在有水斑、油渍斑、指纹及积聚灰尘等污垢，由此可产生霉斑。表面活性剂的作用是利用它具有易溶于油的亲油基团和易溶于水的亲水基团的组成使清洁剂易于渗透和扩散。一般用低含量表面活性剂即可去除。但为了使玻璃表面保持高度透明，要求清洗后玻璃上残留物少，不形成条纹痕迹，表面活性剂的选择非常重要。一般使用不残留固体物的

烷基酚聚氧乙烯醚，或者以它为主体与其它表面活性剂为复配。 3.2.2 溶剂的选择

溶剂的加入有利于表面活性剂的溶解及有良好的助洗效果，但是如果溶剂选择不当，清洗后玻璃上会留有条纹，清洗效果不好。一般为有一定挥发性且能与水混溶的有机溶剂。 3.2.3 助剂的选择

为了减少条纹，玻璃清洗剂中不能加入结晶状的助洗剂。又因为用玻璃清洗剂清洗玻璃后，不再用水洗，所以选择易挥发的助剂。

一般情况下，特别是清洗重垢型的油污时，应使清洗剂在碱性条件下工作，适当添加碱性助剂。

改性丙烯酸聚合物是玻璃清洗剂中发展迅速的功能性组分之一，它特有的结构使其具有优良的亲水性能，清洗的同时在玻璃表面形成一层光亮的薄膜，赋予 了玻璃表面很多优良的性能：防止玻璃再次污染、防雾、快干和使玻璃表面亲水性能更好等。

3.2.4 香精的选择

为了遮盖清洗剂原料中某些组分所带的令人不愉快的气味，使消费者在接触或使用清洗剂的过程中能嗅到一种舒适愉快的香气，从而对产品有好感，乐于使用这些制品，常常在清洗剂中加入香精。但由于香精往往是造成条纹的原因，在玻璃清洗剂中加入香精量较少，且选用一些香气气势较强的香精。

4. 家用玻璃水的配制原则

由于玻璃光滑透明，对玻璃洗涤剂的要求既具有高洗净能力，又不能侵蚀玻璃表面。所以在选择清洗剂的各种成分时，一般应满足下列条件：

1）对玻璃外表面的冲洗具有良好的清洗效果，不留痕迹，对玻璃无损伤； 2）所选用的各组分与各种不同型号的玻璃中的成分不应有互溶现象，否则清洗后易使玻璃变“雾”，不易清洗干净；

3）选用的溶剂和助剂挥发性要好，以免清洗后玻璃上留有条纹； 4）不污染周围环境，清洗剂对人体无害。

5. 家用玻璃水的去污机理

去污的本质就是把污垢从被洗涤物上除去，将被洗涤物洗干净。在这个洗涤过程中，借助于某些化学物质以减弱污垢与被洗表面的粘附作用，并施以机械力，使污垢与被洗物分离，玻璃清洗剂的去污机理可由图1表示。

玻璃·污垢+玻璃水玻璃+玻璃水·污垢

图1玻璃水去污机理

6. 家用玻璃清洗剂配方整理

6.1 配方1 1）配方的确定

名称

乙二醇单丁醚

丙酮

壬基酚聚氧乙烯醚（op-10）

非离子表面活性剂

添加剂 染料、香精 去离子水

用量 1.5% 10% 0.15% 0.15% 0.15% 适量 加至100%

2）质量鉴定方法 （1）PH值鉴定

用PH仪进行测定，ph≈10。 （2）清洗能力鉴定 a.油污的配制

由于国内目前尚无玻璃清洗剂清洗能力评价的国家标准，我们参照国外某些公司，例如Acro化学公司对玻璃清洗剂去污力的评价方法，在CSMA基础上做了一些改进，并结合我国的实际情况和居民饮食习惯，配制了下列污染物。

名称 液体石蜡 碳黑 油酸 猪油 凡士林 硅藻土 10#机油

用量 4.0% 0.05% 4.0% 2.0% 2.0% 4.0% 加至100%

配制方法：按上述比例取一定量的10机油，加热至60~80℃，依次加入液体石蜡、碳黑、油酸、猪油、凡士林、硅藻土等，并不断搅拌至溶解。 b.清洗能力的鉴定

清洗能力的定性鉴定

取准备好的5mm厚、100×50（mm2)的玻璃片三片，依次在汽油、无水乙醇中洗净，吹干，放入干燥器中备用。

将上述处理干净的试片用玻璃棒均匀涂上一层人造油污，并在干燥器中老化48小时后，将其浸入清洗剂中30秒。取出，用脱脂棉轻轻擦试后，对着太阳光或照明灯下观察，或者用有一定压力的容器在涂好油污的试片上均匀喷上一层清洗剂，等1分钟后，用脱脂棉轻轻擦试，对着太阳光或在照明灯下观察。 清洗能力的定量鉴定

取准备好的5mm厚、100×50（mm2)的玻璃片三片，依次在汽油、无水乙醇中洗净，然后转入（105±2）℃的烘箱中半小时，取出放入干燥器中，15分钟后秤重，记录数据。

在上述试片用玻璃上均匀涂上一层人造油污，在干燥器老化48小时，秤重， 记录数据。再将其浸入配制好的玻璃清洗剂中30秒，取出，用去离子水将试片冲洗干净，然后转入（105±2）℃的烘箱中半小时，再将其转入干燥器中15分钟后， 秤重。

清洗能力（去污力）

涂污后玻片重-洗后玻片重

100%

涂污后玻片重-干净玻片重

（3）鉴定结果

按上述实验方法进行鉴定，测定本文配方的玻璃清洗剂各种指标如下。

项目

Ph值

清洗后玻片状况（定性）

去污力（定量）

指标

≈10

光滑透明, 无任何残留

99.69%

3）结论

玻璃清洗剂等专用型清洗剂的研制，目前正朝着去污力更强、操作简单、快干、无刺激、无异味等方向发展。并随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，需求量越来越大。制定各种专用型清洗剂的国家标准势在必行。本文的鉴定方法与传统的自度测量相比，无需任何专用设备，精确度相对较高。其不足之处是必 须通过人眼观察清洗后玻璃表面状况，容易产生误差。 6.2 配方2

6.2.1 原料和设备

名称

1）制备方法

按聚乙烯醇的溶解方法，将聚乙烯醇溶解后，加入到用水浸泡一天的竣甲基纤维素中，而后加人异丙醇、乙醇、表面活性剂、助干剂，搅拌30min，出料，存放。

2）去污力的测定

用生活中门窗玻璃作为原始玻璃测定其透光率A1。用该清洗剂清洗后，再测定其透光率A2。

去污力

A2A1

100%

100A1

3）粘度测定

用落球法测定清洗剂粘度相对大小,以“秒”计：落球为钢制小球，直径6.37mm，质量为1.504g。

测定方法：在20℃时，在10mL量筒中装10mL本清洗剂，使小球自由下落，测定它从刻度8mL到1mL(即6.25cm长度）所需时间（S），每种试样测定三次，去平均值作为粘度相对值，测定误差不大于0.2秒。 6.2.3 实验与讨论

1）成膜物质的选择

选择聚乙烯醇为成膜物质，其用量为3%～4%，再加人少量的羧甲基纤维素和聚醋酸乙烯乳液。加人羧甲基纤维的目的是增加膜的连续性，有利于膜的剥离， 其用量为0.8%～0.9%。加人聚醋酸乙烯乳液是为了增加膜的脆性，使膜易于剥离，但聚醋酸乙烯乳液的量不能过大，过大会使膜的连续性下降，可剥离性下降。 2）溶剂的选择

以水、异丙醇、乙醇为溶剂。异丙醇、乙醇除具有溶剂的作用外，还可溶解玻璃上的部分污物，起到清洁的作用。异丙醇、乙醇的加人也可增加溶剂的挥发速度，提高干燥速度，但醇的量不可过大，否则会引起聚乙烯醇的沉淀。所以，异丙醇的量控制在0.5%～1.0%，乙醇的量控制在6.0%～7.0%。 3）表面活性物质的选择

目前清洗剂配方的趋势是复配。即用两种或两种以上活性物复配，在活性物总量相同时，其有关性能，尤其是去污力优于单一活性物配方。本实验选用十二烷基苯磺酸钠和吐温作为表面活性剂复配成份。通过试验得出：

（1）当复配表面活性剂总量控制在0.15%～0.25%时，就可使去污力达到98%以上。如果不加表面活性剂，则去污力不足50%。

（2）试验数据（表6-1）表明,表面活性剂复配成份的各种配比的去污力均可达到要求，粘度相差也不大。但吐温和十二烷基苯磺酸钠作为两种不同类型的表面活性剂各有其特点，故以上各占一半为佳。

表6-1表面活性剂对清洗性能的影响

表面活性剂 十二烷基苯磺酸钠

含量/g 0.15 0.20 0.25 0.15 0.20 0.25 0.10+0.10 0.10+0.15 洗前透光率/% 洗后透光率/%

37.9 24.2 38.7 29.7 34.8 36.3 29.3 27.6 98.8 98.7 100 98.7 98.7 98.7 98.9 100 去污力/% 98.1 98.3 100 98.1 98.0 99.8 98.4 100 粘度/% 2.44 2.38 2.35 2.47 2.41 2.29 2.38 2.41 吐温

十二烷基苯磺酸钠+吐温

为实用起见，涂附于玻璃上的清洗剂要求干燥时间不能太长。为提高干燥速度，需要在清洗剂中加人一定量的助干剂。目前普遍采用的助干剂为钻、锰、铅、铁、锌、钙、铜等金属的有机酸皂类。金属离子按催干效果的大小依次排列为：钴>锰>铅>铁>锌>钙。从成本及催干效果考虑，本方法采用辛酸的铁盐作为助干剂，并对其用量及催干效果进行了试验，部分试验结果数据见表2。

从试验数据可看出，随着助干剂加人量的增多，干燥时间明显缩短，同时成膜后的可剥离性有所降低。试验数据（表6-2）表明助干剂选择在0.3g为最佳。

表6-2不同条件下的催干效果