CN102925262A - 一种碳钢材料防锈油及其制备方法 - Google Patents

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王迎
王洋娜
刘永长
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Abstract

本发明公开了一种碳钢材料防锈油及其制备方法，其中导热油为90-95份、硬脂酸钙为0.5～1份、苯甲酸钠为0.6～0.8份、二壬基萘磺酸钡为2～3份、十二烯基丁二酸为0.4～0.6份、司苯-80为1～1.5份、羊毛脂镁皂为0.5～1份。使用时利用静电喷涂设备将防锈油喷涂在碳钢材料表面即可。本发明的技术方案防锈期长、结合力好、防锈效果好。

Description

一种碳钢材料防锈油及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种防锈油，具体的说，涉及一种用于增强碳钢材料抗腐蚀性能的防锈油及其制备方法。
背景技术
据统计，世界上每年因腐蚀、锈蚀原因而不能使用的钢铁制品大约相当于钢铁年产量的10%-20%。金属腐蚀能够造成机器设备的维修增多和零部件的提前更换，金属制品的锈蚀则降低了设备的精度和灵敏度，影响设备的使用，甚至造成设备的报废。随着经济全球化进程的日益加快，中国企业面临国内国外两个市场的巨大商机，给我国制造装备业带来了空前的发展机遇，但金属锈蚀问题却一直困扰着制造业的产品加工、运输、储存等。为此，通过开发新技术来最大程度降低金属锈蚀带来的经济损失刻不容缓。
碳钢按用途可以分为碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢三类，碳素结构钢又分为工程构建钢和机器制造结构钢两种。碳钢在工业生产和工程建设中应用广泛，但由于其耐蚀性较差，长期暴露于空气中容易产生锈蚀，严重影响碳钢的使用效果，制约着碳钢在工业生产和工程建设中的应用。长期以来，人们为了避免碳钢材料的锈蚀，减少损失，采用了各种方法，其中选用添加油溶性缓蚀剂的防锈油来保护碳钢材料，便是目前最常见的方法之一。
国内生产中，对碳钢材料的防锈处理方法主要有镀铜和涂层。镀铜作用是为了防锈，铜被氧化形成保护层，且铜活动性差，使其无法被酸腐蚀。但在实际生产中发现，镀铜的防锈效果不佳。碳钢材料基体与镀铜层结合不强，腐蚀先从镀铜层下的铁基表面开始，存放一段时间后腐蚀扩展并出现大量的锈蚀。而涂层对碳钢材料表面的附着力，比镀铜层更强，即使油层被抹去，缓蚀剂分子跟基体间的化学络合物不会被抹去，具有更好的防锈性能。目前市场上防锈油的产品种类很多，有脱水防锈油，溶剂软膜防锈油，彩色硬膜防锈油，减震防锈油等，但这些防锈油的防锈期短，一般碳钢材料经此类防锈油处理后，其防锈期仅为一个月。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种防锈效果好、防锈周期长、能显著改善耐蚀性的防锈油的制备方法。它由防锈剂、对防锈有益的添加剂、成膜剂、表面活性剂和基础油制得，能长效防锈。由于防锈油层跟碳钢材料基体的结合力好，即使油层被抹去，缓蚀剂分子跟基体间的化学络合物不会被抹去，具有更好的防锈性能。
本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：
一种碳钢材料防锈油，由如下组分组成按照下述制备方法制备：
导热油为90-95份
硬脂酸钙([CH3(CH2)16COO]2Ca)为0.5～1份
苯甲酸钠为0.6～0.8份
二壬基萘磺酸钡为2～3份
十二烯基丁二酸为0.4～0.6份
司苯-80为1～1.5份
羊毛脂镁皂为0.5～1份
各个组分优选如下：
导热油为92-94份
硬脂酸钙([CH3(CH2)16COO]2Ca)为0.5～0.8份
苯甲酸钠为0.6～0.8份
二壬基萘磺酸钡为2～3份
十二烯基丁二酸为0.4～0.5份
司苯-80为1.2～1.5份
羊毛脂镁皂为0.5～0.8份
其制备方法是：按量称取导热油倒入反应釜内搅拌，加温至120—130℃，脱水后加入防锈剂苯甲酸钠、硬脂酸钙,在此温度下保温搅拌2-3个小时，降温至7080℃（即自然通过空气冷却）后再加入二壬基萘磺酸钡、十二烯基丁二酸、羊毛脂镁皂，搅拌1-2个小时后，降温至55-65℃（即自然通过空气冷却）后加入司苯-80，不断搅拌使全部物料混匀，不断搅拌下降温至40℃-50℃（即自然通过空气冷却），滤去杂质后即得防锈油。使用时将碳钢材料除油、除污、并干燥，然后利用静电喷涂设备将防锈油均匀、薄薄地喷涂在碳钢材料表面即可。
利用本发明的防锈油在碳钢材料形成喷涂层后，与涂有国内普遍使用防锈油（绍兴县南方石化有限公司的101防锈油）的相同碳钢材料（45#碳钢）进行腐蚀电化学的相关性能测试和比较。
电化学阻抗测试采用PARSTAT2273电化学测试系统，实验的控制及实验参数的确定通过Powersuite软件完成。正弦波电压激励幅值为5mV，扫描频率为10KHz-10mHz。电化学阻抗谱采用Zview和Zsimpwin软件进行分析。极化扫描也采用PARSTAT2273电化学测试系统，扫描范围-250mV-250mV（vs.Ecorr），扫描速度为1mV/s。电解质采用3.5wt%的NaCl水溶液，采用三电极体系，40mm×40mm×30mm的铂片为辅助电极，饱和甘汞电极（SCE）为参比电极。在烧杯中加入实验浓度的溶液100mL，把试样浸入实验介质中，构成三电极体系。待自腐蚀电位稳定后（即极化曲线△Ecorr<10mV,EIS谱△Ecorr<50mV）进行动电位扫描极化和交流阻抗测试。
如附图1（Nyquist图）所示，横坐标Z’，为阻抗值的实部，纵坐标-Z”为阻抗值的虚部，单位如附图所示，可看出涂有本发明防锈油的碳钢材料（1#试样●)大于涂有国内普遍使用防锈油的碳钢材料（2#试样■)的阻抗半径，其耐腐蚀性提高很大。
如附图2（Bode图）所示，横坐标为频率f（Hz），纵坐标为阻抗值︱Z︱和相位角，单位如附图所示，1#试样●，2#试样■，在3.5wt%NaCl水溶液中浸泡半小时后，从相位角和频率关系可以看出1#试样和2#试样均有两个时间常数，从阻抗值和频率关系可以看出无论高频区还是低频区，1#试样的阻抗值︱Z︱大于2#试样。
如附图3所示，横坐标为相对于参比电极的腐蚀电位，纵坐标为电流密度，涂有本发明防锈油的碳钢材料（1#试样）与涂有国内普遍使用防锈油的碳钢材料（2#试样）相比，腐蚀电位正移，腐蚀电流密度减小，再次证明1#试样的耐腐蚀性优于2#试样。
如附图4所示，涂有本发明防锈油的碳钢材料（1#试样）和涂有国内普遍使用防锈油的碳钢材料（2#试样）在大气中暴露548天后的腐蚀形貌图（采用普通照相机拍摄），(a)为2#试样在大气中暴露548天后的腐蚀形貌，试样表面出现了很多锈蚀层；(b)为1#试样在大气中暴露548天后的腐蚀形貌，表面很光滑，没有锈蚀，还能清晰的看到表面的拉拔痕迹。
本发明的技术方案利用导热油为基础油，其中硬脂酸钙、苯甲酸钠、石油磺酸钡（T705）、十二烯基丁二酸（T746）是防锈剂，司苯-80是表面活性剂，羊毛脂镁皂是成膜剂，添加多种组分能够显著改善其耐蚀性，由于防锈油层跟碳钢材料基体的结合力好，即使油层被抹去，缓蚀剂分子跟基体间的化学络合物不会被抹去，具有更好的防锈性能。碳钢材料经本发明处理后，其表面附有一层均质油相防锈层，能在潮湿环境下放置至少一年，具有防锈期长的特点；通过阻抗测试和极化曲线测试可知，涂有本发明的防锈油的碳钢材料耐蚀性提高很多。
附图说明
图1涂有本发明防锈油的碳钢材料（1#试样）和涂有国内普遍使用防锈油的碳钢材料（2#试样）的Nyquist图。
图2涂有本发明防锈油的碳钢材料（1#试样）和涂有国内普遍使用防锈油的碳钢材料（2#试样）的Bode图，其中相位角和频率关系图为有两个时间常数的曲线，阻抗值和频率关系图为两条随着频率增加而阻抗值呈现基本线性下降的直线。
图3涂有本发明防锈油的碳钢材料（1#试样）和涂有国内普遍使用防锈油的碳钢材料（2#试样）的极化曲线图。
图4涂有本发明防锈油的碳钢材料（1#试样，图（b））和涂有国内普遍使用防锈油的碳钢材料（2#试样，图（a））在大气中暴露548天后的腐蚀形貌图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明作进一步的详细描述，以下实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
其中导热油为绍兴县南方石化有限公司产品，产品型号：300#
硬脂酸钙([CH3(CH2)16COO]2Ca)为天津市致远化学试剂有限公司产品，级别：分析纯AR，用途类别：其他含量：≥99％（％），分子式/结构式：(C17H35COO)2Ca，分子量：606，密度(g/l)：1.035g/cm3，产品规格：AR/250g，CAS：1592-23-0
苯甲酸钠为天津市致远化学试剂有限公司产品，等级：分析纯AR，类别：无机盐，含量：≥99.5%（％），产品规格：AR/500g，CAS：532-32-1
二壬基萘磺酸钡为天津五福同泰化工有限公司的产品，外观：棕色至褐色透明粘稠液体，密度(20℃)不小于1000，闪点(开口)℃不低于170，粘度(100℃)mmo/s不大于100，水份m％不大于0.08，机械杂质m％不大于0.08，钡含量m％不小于11.5，总碱值mgKoH/g：35-55。
十二烯基丁二酸为天津五福同泰化工有限公司产品，粘度<100，酸度：300-395，碘值：60-90，PH=4.3。
司苯-80为锦州德億燃油石化有限责任公司的S-80，是多元醇脂肪酸酯，含有两个或多个极性基团，极性极强，而且多个极性基团协同作用使得防锈性明显增强，分子式如下：
Figure BDA00002249367700051
羊毛脂镁皂为天津五福同泰化工有限公司产品，产品规格：防锈润滑油，外观：棕色褐色块状物，水溶性酸碱：中性或弱碱性，硫酸根：无，水分不大于0.2%，镁含量不小于1.5%。详细如下：
Figure BDA00002249367700052
实施例1：
Figure BDA00002249367700053
按量称取导热油倒入反应釜内搅拌，加温至120℃，脱水后加入防锈剂苯甲酸钠、硬脂酸钙,在此温度下保温搅拌2个小时，降温至70℃（即自然通过空气冷却）后再加入二壬基萘磺酸钡、十二烯基丁二酸、羊毛脂镁皂，搅拌1个小时后，降温至60℃（即自然通过空气冷却）后加入司苯-80，不断搅拌使全部物料混匀，不断搅拌下降温至50℃（即自然通过空气冷却），滤去杂质后即得防锈油。使用时将碳钢材料除油、除污、并干燥，然后利用静电喷涂设备将防锈油均匀、薄薄地喷涂在碳钢材料表面即可。
实施例2：
Figure BDA00002249367700061
按量称取导热油倒入反应釜内搅拌，加温至130℃，脱水后加入防锈剂苯甲酸钠、硬脂酸钙,在此温度下保温搅拌2个小时，降温至80℃（即自然通过空气冷却）后再加入二壬基萘磺酸钡、十二烯基丁二酸、羊毛脂镁皂，搅拌1个小时后，降温至65℃（即自然通过空气冷却）后加入司苯-80，不断搅拌使全部物料混匀，不断搅拌下降温至45℃（即自然通过空气冷却），滤去杂质后即得防锈油。使用时将碳钢材料除油、除污、并干燥，然后利用静电喷涂设备将防锈油均匀、薄薄地喷涂在碳钢材料表面即可。
实施例3：
Figure BDA00002249367700062
按量称取导热油倒入反应釜内搅拌，加温至125℃，脱水后加入防锈剂苯甲酸钠、硬脂酸钙,在此温度下保温搅拌3个小时，降温至75℃（即自然通过空气冷却）后再加入二壬基萘磺酸钡、十二烯基丁二酸、羊毛脂镁皂，搅拌2个小时后，降温至55℃（即自然通过空气冷却）后加入司苯-80，不断搅拌使全部物料混匀，不断搅拌下降温至40℃（即自然通过空气冷却），滤去杂质后即得防锈油。使用时将碳钢材料除油、除污、并干燥，然后利用静电喷涂设备将防锈油均匀、薄薄地喷涂在碳钢材料表面即可。
实施例4：
Figure BDA00002249367700071
按量称取导热油倒入反应釜内搅拌，加温至120℃，脱水后加入防锈剂苯甲酸钠、硬脂酸钙,在此温度下保温搅拌2.5个小时，降温至80℃（即自然通过空气冷却）后再加入二壬基萘磺酸钡、十二烯基丁二酸、羊毛脂镁皂，搅拌1.5个小时后，降温至60℃（即自然通过空气冷却）后加入司苯-80，不断搅拌使全部物料混匀，不断搅拌下降温至50℃（即自然通过空气冷却），滤去杂质后即得防锈油。使用时将碳钢材料除油、除污、并干燥，然后利用静电喷涂设备将防锈油均匀、薄薄地喷涂在碳钢材料表面即可。
实施例5
Figure BDA00002249367700072
Figure BDA00002249367700081
按量称取导热油倒入反应釜内搅拌，加温至130℃，脱水后加入防锈剂苯甲酸钠、硬脂酸钙,在此温度下保温搅拌2个小时，降温至80℃（即自然通过空气冷却）后再加入二壬基萘磺酸钡、十二烯基丁二酸、羊毛脂镁皂，搅拌1个小时后，降温至65℃（即自然通过空气冷却）后加入司苯-80，不断搅拌使全部物料混匀，不断搅拌下降温至50℃（即自然通过空气冷却），滤去杂质后即得防锈油。使用时将碳钢材料除油、除污、并干燥，然后利用静电喷涂设备将防锈油均匀、薄薄地喷涂在碳钢材料表面即可。
实施例6
Figure BDA00002249367700082
按量称取导热油倒入反应釜内搅拌，加温至120℃，脱水后加入防锈剂苯甲酸钠、硬脂酸钙,在此温度下保温搅拌2个小时，降温至70℃（即自然通过空气冷却）后再加入二壬基萘磺酸钡、十二烯基丁二酸、羊毛脂镁皂，搅拌1个小时后，降温至60℃（即自然通过空气冷却）后加入司苯-80，不断搅拌使全部物料混匀，不断搅拌下降温至50℃（即自然通过空气冷却），滤去杂质后即得防锈油。使用时将碳钢材料除油、除污、并干燥，然后利用静电喷涂设备将防锈油均匀、薄薄地喷涂在碳钢材料表面即可。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种碳钢材料防锈油,其特征在于，由如下组分组成按照下述制备方法制备：
导热油为90-95份
硬脂酸钙为0.5～1份
苯甲酸钠为0.6～0.8份
二壬基萘磺酸钡为2～3份
十二烯基丁二酸为0.4～0.6份
司苯-80为1～1.5份
羊毛脂镁皂为0.5～1份
按量称取导热油倒入反应釜内搅拌，加温至120—130℃，脱水后加入防锈剂苯甲酸钠、硬脂酸钙,在此温度下保温搅拌2—3个小时，降温至70—80℃后再加入二壬基萘磺酸钡、十二烯基丁二酸、羊毛脂镁皂，搅拌1—2个小时后，降温至55—65℃后加入司苯-80，不断搅拌使全部物料混匀，不断搅拌下降温至40℃-50℃，滤去杂质后即得防锈油。
2.根据权利要求1所述的一种碳钢材料防锈油,其特征在于，各个组分优选如下：
导热油为92-94份
硬脂酸钙为0.5～0.8份
苯甲酸钠为0.6～0.8份
二壬基萘磺酸钡为2～3份
十二烯基丁二酸为0.4～0.5份
司苯-80为1.2～1.5份
羊毛脂镁皂为0.5～0.8份。
3.一种碳钢材料防锈油的制备方法，其特征在于，称取导热油倒入反应釜内搅拌，加温至120-130℃，脱水后加入防锈剂苯甲酸钠、硬脂酸钙,在此温度下保温搅拌2-3个小时，降温至70—80℃后再加入二壬基萘磺酸钡、十二烯基丁二酸、羊毛脂镁皂，搅拌1-2个小时后，降温至55-65℃后加入司苯-80，不断搅拌使全部物料混匀，不断搅拌下降温至40℃-50℃，滤去杂质后即得防锈油，其中各个组分和含量如下：
导热油为90-95份
硬脂酸钙为0.5～1份
苯甲酸钠为0.6～0.8份
二壬基萘磺酸钡为2～3份
十二烯基丁二酸为0.4～0.6份
司苯-80为1～1.5份
羊毛脂镁皂为0.5～1份。
4.根据权利要求3所述的一种碳钢材料防锈油的制备方法，其特征在于，各个组分优选如下：
导热油为92-94份
硬脂酸钙为0.5～0.8份
苯甲酸钠为0.6～0.8份
二壬基萘磺酸钡为2～3份
十二烯基丁二酸为0.4～0.5份
司苯-80为1.2～1.5份
羊毛脂镁皂为0.5～0.8份。
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