电子设备带电清洗剂的清洗效果研究.pdf

合成材料老化与应用2023 年第 52 卷第 3 期65电子设备带电清洗剂的清洗效果研究刘嘉敏(广东南方职业学院，广东江门 529000)摘要：为了开发出具有良好清洗效果的电子设备带电清洗剂，对比分析了二元共沸混合物、三元共沸混合物的各项物理性能、溶解性能和对污垢的清洗效果。结果表明，虽然 4 种二元共沸混合物 nPB/异丙醇、nPB/正己烷、nPB/环己烷和 nPB/乙酸乙酯以及 2 种三元共沸混合物 nPB/正丁醇/正己烷和 nPB/正己烷/无水乙醇，在外观、稳定性和腐蚀性等方面具有相似的属性，但是在相对密度、黏度、残留量、挥发速度、绝缘电阻和击穿电压上有明显差异；二元共沸混合物和三元共沸混合物清洗剂的挥发速度随着时间都呈线性变化，表明挥发性质都较为稳定。三元共沸混合物清洗剂的溶解性能优于二元共沸混合物，nPB/正丁醇/正己烷和 nPB/正己烷/无水乙醇的污垢去除率分别为96.7%和 98.3%，nPB/正己烷/无水乙醇去除污垢的效果要优于 nPB/正丁醇/正己烷，且都高于二元共沸混合物清洗剂和单独 nPB 清洗剂。关键词：带电清洗剂；二元共沸混合物；三元共沸混合物；溶解性能；清洗效果中图分类号：TQ 649 Study on Cleaning Eff ect of Electrically Charged Cleaning Agent for Electronic EquipmentLIU Jia-min（Guangdong Nanfang Institute College of Technology,Jiangmen 529000,Guangdong,China)Abstract:In order to develop electric cleaning agents for electronic devices with good cleaning effects,the physical property,solubility and dirt cleaning eff ect of binary azeotropic mixture and ternary azeotropic mixture were compared and analyzed.The results showed that,although the four binary azeotropic mixtures(nPB/isopropanol,nPB/n-hexane,nPB/cyclohexane and nPB/ethyl acetate)and the two ternary azeotropic mixtures(nPB/n-butanol/n-hexane and nPB/n-hexane/anhydrous ethanol)had similar properties in appearance,stability and corrosivity,there were signifi cant diff erences in relative density,viscosity,residue,volatilization rate,insulation resistance and breakdown voltage.The volatilization rate of binary azeotropic mixture and ternary azeotropic mixture detergents changes linearly with time,indicating that the volatilization properties are relatively stable.The solubility of ternary azeotropic mixture cleaning agent is better than that of binary azeotropic mixture.The fouling removal rates of nPB/n-butanol/n-hexane and nPB/n-hexane/anhydrous ethanol are 96.7%and 98.3%respectively.The fouling removal eff ect of nPB/n-hexane/anhydrous ethanol is better than that of nPB/n-butanol/n-hexane,and both are higher than that of binary azeotropic mixture cleaning agent and nPB cleaning agent.Key words:charged cleaning agent;binary azeotropic mixture;ternary azeotropic mixture;solubility;cleaning eff ect国民经济的快速发展和电子信息技术的不断进步，使得电子设备逐渐走进千家万户和各行各业，包括日常工作生活中常见的电脑、空调、冰箱、洗衣机、微波炉、打印机等电子设备都已经普及和推广，在长时间使用过程中，这些电子设备都会产生污垢，如灰尘、油污、炭渍、盐分、潮气、金属尘埃及各种带电粒子1，不同程度的污染都需要对电子设备进行表面及深层次的清洗，从而有效消除“软性故障”，避免在后期使用过程中产生由于污染而造成的短路、散热效果差等问题2-3。目前，在工业清洗领域，传统 ODS(破坏臭氧层物质)清洗剂应用较为广泛，但是存在二次污染、沸点高、闪点较低而易燃、对精密电子设备清洗效果较差等问题，需要进一步开发非 ODS 清洗剂以提高清洗剂的沸点、闪点、清洗效果以及尽可能避免二次污染4-6。虽然非 ODS 清洗剂方面的研究已有相关报道，如 CFC-113 清洗剂已有部分应用，但是清洗效率较低7，而正溴丙烷（nPB）清洗剂作为一种成本较低、具有良好清洗效果的非 ODS 清洗剂方面的报道较少8，考察以 nPB 为主溶剂的多元共沸混合物清洗剂将变得非常重要，且具有广泛的应用前景。1 试验部分1.1 试验原料天津市泰兴试剂厂提供的化学纯正溴丙烷（nPB）、分析纯异丙醇，国药集团提供的分析纯无水乙醇和乙酸乙酯，北京化工厂提供的正丙醇、正己烷、环己烷、正丁醇（均为分析纯）。自制人工污垢组成（均为质量分数）为：作者简介：刘嘉敏，硕士，讲师，研究方向：电子设备等。66刘嘉敏 电子设备带电清洗剂的清洗效果研究25%凡士林、24.75%Na2SiO39H2O、24.75%CaO、12.75%MgSO47H2O 和 12.75%无水硫酸钠。1.2 共沸混合物制备共制备了 3 类清洗剂，包括二元共沸混合物、三元共沸混合物和一元共沸物，具体成分配比见表 1。按照成分配比将试剂在蒸馏装置中混合均匀，将蒸馏的液体经过漏斗放置在烧瓶中，制备电子设备用清洗剂。表 1 共沸混合物成分配比Table 1 Composition ratio of azeotropic mixtures混合物清洗剂成分配比（%）二元共沸混合物nPB/异丙醇82.5/17.5nPB/正己烷90/10nPB/环己烷90/10nPB/乙酸乙酯80/20三元共沸混合物nPB/正丁醇/正己烷80/10/10nPB/正己烷/无水乙醇80/10/10一元共沸物nPB1001.3 测试方法外观测试：采用目测法进行并记录不同清洗剂的外观。稳定性测试：采用振动方法使清洗剂充分混合均匀，置于 6 冰箱中保持 1h 并观察有无结晶现象。根据 GB/T 540 测试清洗剂的相对密度9。根据 GB/T 265 测试清洗剂的黏度10。清洗剂在室温下自然挥发 24h 后测试残留量。挥发速度：经过挥发试验后记录失重，并计算挥发速度11。腐蚀性测试按照 GB/T 11138 进行；pH 值测试根据 GB/T 8978 进行12；闪点测试根据 GB/T 26713进行；绝缘电阻使用 DC 500V 摇表进行测试14；击穿电压按照绝缘油试验方法15进行测试；清洗效果测试：通过在电子设备上涂抹人工污垢，并通电进行带电清洗16，测试清洗效果，测试温度为室温。2 结果与讨论2.1 二元共沸混合物表 2 为二元共沸混合物的性能测试结果，分别列出了 nPB/异丙醇、nPB/正己烷、nPB/环己烷和 nPB/乙酸乙酯的外观、稳定性、相对密度、黏度、残留量、挥发速度、腐蚀性、pH 值、闪点、绝缘电阻和击穿电压测试结果。可见，4 种二元共沸混合物相同的是：外观都呈现透明、均匀、无沉淀或分层特征，稳定性方面都表现为 1h 透明无沉淀，闪点都为无（60 以下未检测到），腐蚀性方面对铜、锌、不锈钢无腐蚀变色；不同之处表现在：相对密度从大至小顺序为 nPB/乙酸乙酯 nPB/正己烷 nPB/环己烷 nPB/异丙醇，黏度从大至小顺序为nPB/异丙醇nPB/乙酸乙酯nPB/正己烷nPB/环己烷，残留量从大至小顺序为 nPB/环己烷 nPB/正己烷 nPB/乙酸乙酯 nPB/异丙醇，挥发速度从大至小顺序为 nPB/乙酸乙酯 nPB/异丙醇 nPB/正己烷 nPB/环己烷，绝缘电阻从大至小顺序为 nPB/乙酸乙酯 nPB/异丙醇nPB/正己烷 nPB/环己烷，击穿电压从大至小顺序为nPB/乙酸乙酯nPB/正己烷nPB/环己烷=nPB/异丙醇。综合而言，虽然 4 种二元共沸混合物在外观、稳定性和腐蚀性等方面具有相似的属性，但是在相对密度、黏度、残留量、挥发速度、绝缘电阻和击穿电压上有明显差异。表 2 二元共沸混合物的物理性能测试结果Table 2 Physical property test results of binary azeotropic mixture性能指标nPB/异丙醇nPB/正己烷nPB/环己烷nPB/乙酸乙酯外观透明，均匀，无沉淀或分层透明，均匀，无沉淀或分层透明，均匀，无沉淀或分层透明，均匀，无沉淀或分层稳定性1h 透明无沉淀 1h 透明无沉淀 1h 透明无沉淀 1h 透明无沉淀相对密度/(gcm-3)1.19361.36811.35411.5192黏度/(mm2s-1)0.58450.48280.48260.4912残留量/(gcm-2)2.3710-65.7710-76.4710-73.6510-8挥发速度/(gs-1cm-2)4.4610-83.2410-72.8010-84.5710-8腐蚀性测定无腐蚀变色无腐蚀变色无腐蚀变色无腐蚀变色pH 值56565656闪点(开口杯法)无无无无绝缘电阻/1.710131.410131.310131.81013击穿电压/(kVmm-1)5.25.45.25.6图 1 为 4 种二元共沸混合物的挥发速度图，列出了挥发量随着时间的变化曲线。对比分析可知，nPB/异丙醇、nPB/正己烷、nPB/环己烷和 nPB/乙酸乙酯清洗剂的挥发量都会随着时间的延长逐渐增大，且整体呈现线性分布特征，但是相同时间内不同二元共沸混合物的挥发量不同，拟合曲线的斜率存在明显差异。此外，四种清洗剂的挥发速度随着时间都呈线性变化，可见其挥发性质稳定，在对电子设备污染物进行清洗时易于去除残留，避免污染17。(a)nPB/异丙醇 (b)nPB/正己烷 (c)nPB/环己烷 (d)nPB/乙酸乙酯图 1 4 种二元共沸混合物的挥发速度图Fig.1 Volatilization velocity chart of four binary azeotropic mixtures2.2 三元共沸混合物表 3 为三元共沸混合物的性能测试结果，分别列出了 2 种三元共沸混合物 nPB/正丁醇/正己烷和 nPB/正己烷/无水乙醇的外观、稳定性、相对密度、黏度、残留量、挥发速度、腐蚀性、pH 值、闪点、绝缘电阻和击穿电压测试结果18。可见，2 种三元共沸混合物相同的是：外观都呈现透明、均匀、无沉淀或分层特征，稳定性方面都表现为 1h 透明无沉淀，闪点都为无（60 以下未检测到），腐蚀性方面对铜、锌、不锈钢无腐蚀变色；不同之处表现在：相对密度和残留量大小顺序为 nPB/正己合成材料老化与应用2023 年第 52 卷第 3 期67烷/无水乙醇 nPB/正丁醇/正己烷，黏度、挥发速度、绝缘电阻和击穿电压均为 nPB/正丁醇/正己烷 nPB/正己烷/无水乙醇。综合而言，虽然 2 种三元共沸混合物nPB/正丁醇/正己烷和 nPB/正己烷/无水乙醇在外观、稳定性和腐蚀性等方面具有相似的属性，但是在相对密度、黏度、残留量、挥发速度、绝缘电阻和击穿电压上有明显差异，且混合物在相对密度和残留量方面变化趋势相同，而黏度、挥发速度、绝缘电阻和击穿电压变化趋势相同。表 3 三元共沸混合物的性能测试结果Table 3 Performance test results of ternary azeotropic mixture性能指标nPB/正丁醇/正己烷nPB/正己烷/无水乙醇外观透明，均匀，无沉淀或分层 透明，均匀，无沉淀或分层稳定性1h 透明无沉淀1h 透明无沉淀相对密度/(gcm-3)1.13361.2475黏度/(mm2s-1)0.53210.5096残留量/(gcm-2)5.4510-78.9610-7挥发速度/(gs-1cm-2)5.8410-73.8310-7腐蚀性测定无腐蚀变色无腐蚀变色pH 值5656闪点(开口杯法)无无绝缘电阻/2.210131.81013击穿电压/(kVmm-1)26.225.9图 2 为 2 种三元共沸混合物的挥发速度图，列出了挥发量随着时间的变化曲线。对比分析可知，nPB/正丁醇/正己烷和 nPB/正己烷/无水乙醇清洗剂的挥发量都会随着时间的延长逐渐增大，且整体呈现线性分布特征，但是相同时间内不同二元共沸混合物的挥发量不同，拟合曲线的斜率存在明显差异。此外，由 2 种清洗剂的挥发速度随着时间线性变化可知 2 种三元共沸混合物清洗剂的挥发性质稳定，在对电子设备污染物进行清洗时易于去除残留19，避免污染。(a)nPB/正丁醇/正己烷 (b)nPB/正己烷/无水乙醇图 2 三元共沸混合物的挥发速度图Fig.2 Volatilization rate diagram of ternary azeotropic mixture2.3 清洗效果表 4 列出了 4 种二元共沸混合物和 2 种三元共沸混合物清洗剂的溶解性能统计结果，其中，表示不溶、S 表示可溶、PS 表示部分可溶20。可见，塑料中聚酰胺在 nPB/异丙醇中会出现部分可溶，而在其它塑料都表现为不溶；醋酸乙烯酯和丙酸纤维素酯在 nPB/正己烷中会出现可溶，聚苯乙烯表现为部分可溶，而其它塑料都表现为不溶；醋酸乙烯酯和丙酸纤维素酯在 nPB/环己烷中会出现部分可溶，聚苯乙烯表现为部分可溶，而其它塑料都表现为不溶；聚二氯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯在 nPB/乙酸乙酯中会出现部分可溶，丙酸纤维素酯和硝酸纤维素酯在 nPB/乙酸乙酯中会出现可溶，而其它塑料都表现为不溶。对于三元共沸混合物清洗剂，醋酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙酸纤维素酯和硝酸纤维素酯在 nPB/正丁醇/正己烷中会出现可溶，聚苯乙烯和聚酰胺表现为部分可溶，而其它塑料都表现为不溶；醋酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙酸纤维素酯和硝酸纤维素酯在 nPB/正己烷/无水乙醇中会出现可溶，聚氯乙烯、聚苯乙烯和聚酰胺表现为部分可溶，而其它塑料都表现为不溶。表 4 电子设备塑料在带电清洗剂中的溶解性能统计结果Table 4 Statistical results of the solubility performance of electronic equipment plastics in charged cleaning agents清洗剂醋酸乙烯酯聚氯乙烯聚二氯乙烯聚甲基丙烯酸甲酯聚苯乙烯聚乙烯聚酰胺丙酸纤维素酯硝酸纤维素酯nPB/异丙醇PSnPB/正己烷SPSSnPB/环己烷SPSSnPB/乙酸乙酯PSPSSSnPB/正丁醇/正己烷SSPSSPSSSnPB/正己烷/无水乙醇SPSSPSSPSSS表5为电子设备的带电清洗剂的清洗效果统计结果。对于单独 nPB 清洗剂，污垢去除率为 94.1%；当采用二元共沸混合物清洗相同污垢时，nPB/异丙醇、nPB/正己烷、nPB/环己烷和 nPB/乙酸乙酯清洗剂的污垢去除率分别为 96.2%、95.3%、95.6%和 94.8%，污垢去除率从大至小顺序为 nPB/异丙醇 nPB/环己烷 nPB/正己烷nPB/乙酸乙酯；nPB/正丁醇/正己烷和 nPB/正己烷/无水乙醇的污垢去除率分别为 96.7%和 98.3%，nPB/正己烷/无水乙醇去除污垢的效果要优于 nPB/正丁醇/正己烷，且都高于二元共沸混合物清洗剂。表 5 电子设备的带电清洗剂的清洗效果统计结果Table 5 Statistical results of cleaning effects of electrically charged detergents for electronic equipment混合物清洗剂污垢去除率/%二元共沸混合物nPB/异丙醇96.2nPB/正己烷95.3nPB/环己烷95.6nPB/乙酸乙酯94.8三元共沸混合物nPB/正丁醇/正己烷96.7nPB/正己烷/无水乙醇98.3一元共沸物nPB94.13 结论（1）虽然 4 种二元共沸混合物清洗剂 nPB/异丙醇、nPB/正己烷、nPB/环己烷和 nPB/乙酸乙酯在外观、稳定性和腐蚀性等方面具有相似的属性，但是在相对密度、黏度、残留量、挥发速度、绝缘电阻和击穿电压上有明显差异。（2）三元共沸混合物清洗剂的相对密度和残留量大小为 nPB/正己烷/无水乙醇 nPB/正丁醇/正己烷，黏度、挥发速度、绝缘电阻和击穿电压大小为 nPB/正丁醇/正己烷 nPB/正己烷/无水乙醇。（3）当采用二元共沸混合物清洗相同污垢时，?153?合成材料老化与应用2023 年第 52 卷第 3 期153?本方法直接称取胶液样品 1g 于 10mL 容量瓶中，加入一定量的内标溶液，四氢呋喃定容，将样品过滤后检测；采用内标法对胶液中的异戊二烯进行定量分析，使异戊二烯与内标物质完全分离；本发明提供的检测方法提高了检测效率，简化实验过程，降低溶剂消耗，方法准确度高，精密度好，稳定性好，回收率高，且简单易行、大大减少分析时间，方便可靠，特别适合丁基/溴化丁基橡胶胶粒、胶液、胶块等可溶于四氢呋喃的各种橡胶中残余单体含量的分析检测，填补了现有的技术空白，对橡胶工业生产中间过程及产品中残余单体含量控制具有关键的指导作用。?本发明公开了一种精密测定家居产品中紫外线吸收剂的方法及前处理系统，该方法通过将家居用涂料产品置于萃取及净化一体试管的萃取管中，加入乙酸乙酯分散，氨化有机试剂提取，经涡旋、超声和离心等获得的提取液，再用净化柱净化，高效浓缩富集装置进行浓缩，最后用甲酸与甲醇-乙腈混合溶液溶解残留物，涡旋，过滤，收集滤液，获得待测溶液，用液相色谱-串联质谱仪进行检测。该方法前处理简单快速，采用的基质匹配法，解决了家居用涂料产品紫外线吸收剂定性、定量不准确难题，适用于家居用涂料产品的检测，也可作为其他家居产品中紫外线吸收剂检测的参考方法。本发明还公开了上述前处理系统，包括萃取及净化一体试管和高效浓缩富集装置。?nPB/异丙醇、nPB/正己烷、nPB/环己烷和 nPB/乙酸乙酯清洗剂的污垢去除率分别为 96.2%、95.3%、95.6%和94.8%，污垢去除率从大至小顺序为 nPB/异丙醇 nPB/环己烷 nPB/正己烷 nPB/乙酸乙酯；三元共沸混合物nPB/正丁醇/正己烷和 nPB/正己烷/无水乙醇的污垢去除率分别为 96.7%和 98.3%，nPB/正己烷/无水乙醇去除污垢的效果要优于 nPB/正丁醇/正己烷，且都高于二元共沸混合物清洗剂和单独 nPB 清洗剂（污垢去除率为94.1%）。?1 安洋,李慧,元倩倩.智能化电子产品中单片机技术的运用 J.数字技术与应用,2022,40(11):25-27.2 徐董育,王洁,王晨雅,等.国内外工业清洗剂相关环保法规介绍 J.化工环保,2022,42(5):622-627.3 吴田,葛伟康,何光华,等.新型快挥发带电清洗剂对支柱复合绝缘子的溶胀效应及改进 J.绝缘材料,2021,54(5):61-65.4 李莲,王诗雅,王庆玮,等.通信设备带电绝缘维护技术与应用研究 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