CN103276383A - 一种环保型螺纹钢表面防锈处理剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保型螺纹钢表面防锈处理剂，由如下重量百分比的原料组成：锆盐5~15%，次亚磷酸钠2~8%，碱0.5~5%，缓蚀剂0.1%~0.5%，稳定剂0.1~0.5%，氟化镍0.05~0.08%，苯基乙二醇醚0.5~0.8%，特丁基对苯二酚0.05~0.1%，甘油单硬酯酸酯0.05~0.08%，4-磺基邻苯二酸0.05~0.08%，2-磺基苯丙酸0.02~0.05%，余量为水。本发明解决了螺纹钢普遍存在的储运过程易生锈的问题，而普通水基防锈剂严重污染环境，防锈油又会影响螺纹钢与混凝土的握裹力。本发明与现有技术相比，防锈效果显著，防锈时间长，成本低，无污染，安全性高。
Description
技术领域
本发明属于螺纹钢筋表面处理领域，具体涉及一种环保型螺纹钢表面防锈处理剂。
背景技术
热轧带肋钢筋俗称螺纹钢，生产螺纹钢的原料钢坯为经镇静熔炼处理的碳素结构钢或低合金结构钢，成品钢筋为热轧成形、正火或热轧状态交货。由于肋的作用，螺纹钢和混凝土有较大的粘结能力，因而能更好地承受外力的作用。螺纹钢属于小型型钢钢材，广泛用于各种建筑结构、特别是大型、重型、轻型薄壁和高层建筑的钢筋混凝土建筑构件的骨架。螺纹钢作为建筑用钢材, 其消费量一直占据着我国钢材生产的较大比重, 在国民经济中起到至关重要的作用。在使用中要求有一定的机械强度、弯曲变形性能及工艺焊接性能。
螺纹钢是目前建筑用钢材量最大的钢材产品，2004年，全国螺纹钢产量达7200万吨，占钢材总量的24.2%。作为钢筋混凝土的骨架材料，被广泛应用于桥梁、港口、大坝、码头、平台、公路、工业与民用建筑等各种现代化工程建设中。随着近些年基础建设规模的扩大，钢筋的使用量越来越大，对其耐蚀性的要求也越来越高。近年来, 为了生产低成本高强度钢筋，各钢铁企业大都采用了终轧后穿水冷却工艺。该工艺能在一定程度上改善组织，提高钢筋的机械性能，但该工艺存在着一个很大的缺点，即穿水冷却的螺纹钢在储存和运输过程中很容易生锈，这不仅严重影响了螺纹钢的表面质量，而且锈迹会造成螺纹钢表面与混凝土握裹强度降低，严重影响建筑质量，钢筋的锈蚀成为了影响建筑物持久性的主要因素。基础设施的破坏，不仅会给人们的日常生活带来很大的影响，而且带来巨大的经济损失。有专家指出：穿水螺纹钢表面易形成锈蚀，随着此工艺的大量运用，应研究解决螺纹钢的锈蚀问题。由于螺纹钢一般是裸装捆扎交货，存放时由于受潮等环境影响，所以储存时间长普遍存在易生锈的问题，造成外观质量差而导致销售困难，给企业带来经济损失。同时，锈蚀对螺纹钢的性能将产生不良影响，直接使用带锈螺纹钢会降低混凝土整体结构的性能，而使用前除锈又将增加成本和工序。
目前，越来越多的螺纹钢厂家采用化学处理剂对螺纹钢表面进行防锈防腐处理。螺纹钢表面处理剂的市场需求量巨大，其中各类防锈剂占据着主要地位。防锈剂主要包括水基防锈剂和防锈油。普通水基防锈剂由于含有亚硝酸钠等致癌物质，将会损害工人的身体健康，同时严重污染环境；防锈油会降低螺纹钢与混凝土的握裹力，严重影响螺纹钢的性能和质量。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种常温处理的、水性、环保性螺纹钢防锈剂及其制造方法，主要解决现有螺纹钢储运过程中易生锈的问题，提高了螺纹钢在大气中耐锈蚀能力以及螺纹钢与混凝土的握裹力性能。
为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种环保型螺纹钢表面防锈处理剂，由如下重量百分比的原料组成：锆盐5~15%，次亚磷酸钠2~8%，碱0.5~5%，缓蚀剂0.1%-0.5%，稳定剂0.1~0.5%，氟化镍0.05~0.08%，苯基乙二醇醚0.5~0.8%，特丁基对苯二酚0.05~0.1%，甘油单硬酯酸酯0.05~0.08%，4-磺基邻苯二酸0.05~0.08%，2-磺基苯丙酸0.02~0.05%，余量为水；其中，所述的锆盐为碳酸锆、氢氧化锆、醋酸锆、硫酸锆、锆氟酸铵、锆氟酸钾、碳酸锆铵、硅酸锆、锆硅酸钠中的一种；所述的碱为氢氧化钠或氢氧化钾；所述的缓蚀剂为乌洛托品、苯并三氮唑、氨基苯并噻唑、十六烷胺中的一种；所述的稳定剂为乙二醇或丙三醇。
如上所述的一种环保型螺纹钢表面防锈处理剂的制备方法，包括以下步骤：将锆盐与次亚磷酸钠在反应釜中混溶，然后再加入缓蚀剂和稳定剂，搅拌溶解后溶液静止45分钟；分多次向溶液中加入碱并不断搅拌，静置冷却至室温；依次加入氟化镍、苯基乙二醇醚、特丁基对苯二酚、甘油单硬酯酸酯、4-磺基邻苯二酸、2-磺基苯丙酸，混溶30分钟后，静止包装成产品。
本发明产品在使用过程中有以下几个优点：
1、 所述的一种环保型螺纹钢表面防锈处理剂中使用的锆盐，通过在金属表面接触迅速生成一层致密的化学转化膜，从而对螺纹钢表面形成防护作用，且该转化膜与混凝土结合力牢固，提高了钢筋表面与混凝土的握裹力，保证了经处理后的螺纹钢的性能和质量；
2、 所述的一种环保型螺纹钢表面防锈处理剂中使用的次亚磷酸钠作为促进剂可加快转化膜生成速度；
3、氟化镍、苯基乙二醇醚、特丁基对苯二酚、甘油单硬酯酸酯、4-磺基邻苯二酸、2-磺基苯丙酸的加入，可以大大提高化学转化膜的致密度和厚度，从而提高螺纹钢表面的耐蚀性，同时保证了钢筋表面与混凝土的握裹力不受影响。
本发明与现有技术相比，防锈效果显著，防锈时间长，成本低，无污染，安全性高，同时处理过程无需加热，处理时间短，处理工艺简单高效。经本发明的处理剂处理后的螺纹钢具有良好的产品外观，具有相当可观的经济效益和广阔的应用前景及市场空间。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步描述。
实施例1：
一种环保型螺纹钢表面防锈处理剂，由如下重量百分比的原料组成：碳酸锆5%，次亚磷酸钠8%，氢氧化钠0.5%，乌洛托品0.5%，乙二醇0.1%，氟化镍0.08%，苯基乙二醇醚0.5%，特丁基对苯二酚0.1%，甘油单硬酯酸酯0.05%，4-磺基邻苯二酸0.08%，2-磺基苯丙酸0.02%，余量为水。
如上所述的一种环保型螺纹钢表面防锈处理剂的制备方法，包括以下步骤：将碳酸锆与次亚磷酸钠在反应釜中混溶，然后再加入乌洛托品和乙二醇，搅拌溶解后溶液静止45分钟；分多次向溶液中加入氢氧化钠并不断搅拌，静置冷却至室温；依次加入氟化镍、苯基乙二醇醚、特丁基对苯二酚、甘油单硬酯酸酯、4-磺基邻苯二酸、2-磺基苯丙酸，混溶30分钟后，静止包装成产品。
实施例2：
一种环保型螺纹钢表面防锈处理剂，由如下重量百分比的原料组成：氢氧化锆15%，次亚磷酸钠2%，氢氧化钾5%，苯并三氮唑0.1%，丙三醇0.5%，氟化镍0.05%，苯基乙二醇醚0.8%，特丁基对苯二酚0.05%，甘油单硬酯酸酯0.08%，4-磺基邻苯二酸0.05%，2-磺基苯丙酸0.05%，余量为水。
如上所述的一种环保型螺纹钢表面防锈处理剂的制备方法，包括以下步骤：将氢氧化锆与次亚磷酸钠在反应釜中混溶，然后再加入苯并三氮唑和丙三醇，搅拌溶解后溶液静止45分钟；分多次向溶液中加入氢氧化钾并不断搅拌，静置冷却至室温；依次加入氟化镍、苯基乙二醇醚、特丁基对苯二酚、甘油单硬酯酸酯、4-磺基邻苯二酸、2-磺基苯丙酸，混溶30分钟后，静止包装成产品。
实施例3：
一种环保型螺纹钢表面防锈处理剂，由如下重量百分比的原料组成：醋酸锆10%，次亚磷酸钠6%，氢氧化钠3%，氨基苯并噻唑0.3%，乙二醇0.3%，氟化镍0.06%，苯基乙二醇醚0.65%，特丁基对苯二酚0.08%，甘油单硬酯酸酯0.07%，4-磺基邻苯二酸0.06%，2-磺基苯丙酸0.03%，余量为水。
如上所述的一种环保型螺纹钢表面防锈处理剂的制备方法，包括以下步骤：将醋酸锆与次亚磷酸钠在反应釜中混溶，然后再加入氨基苯并噻唑和乙二醇，搅拌溶解后溶液静止45分钟；分多次向溶液中加入氢氧化钠并不断搅拌，静置冷却至室温；依次加入氟化镍、苯基乙二醇醚、特丁基对苯二酚、甘油单硬酯酸酯、4-磺基邻苯二酸、2-磺基苯丙酸，混溶30分钟后，静止包装成产品。
实施例4：
一种环保型螺纹钢表面防锈处理剂，由如下重量百分比的原料组成：硫酸锆5%，次亚磷酸钠8%，氢氧化钾0.5%，十六烷胺0.5%，丙三醇0.1%，氟化镍0.08%，苯基乙二醇醚0.5%，特丁基对苯二酚0.1%，甘油单硬酯酸酯0.05%，4-磺基邻苯二酸0.08%，2-磺基苯丙酸0.02%，余量为水。
如上所述的一种环保型螺纹钢表面防锈处理剂的制备方法，包括以下步骤：将硫酸锆与次亚磷酸钠在反应釜中混溶，然后再加入十六烷胺和丙三醇，搅拌溶解后溶液静止45分钟；分多次向溶液中加入氢氧化钾并不断搅拌，静置冷却至室温；依次加入氟化镍、苯基乙二醇醚、特丁基对苯二酚、甘油单硬酯酸酯、4-磺基邻苯二酸、2-磺基苯丙酸，混溶30分钟后，静止包装成产品。
实施例5：
一种环保型螺纹钢表面防锈处理剂，由如下重量百分比的原料组成：锆氟酸铵15%，次亚磷酸钠2%，氢氧化钠5%，乌洛托品0.1%，乙二醇0.5%，氟化镍0.05%，苯基乙二醇醚0.8%，特丁基对苯二酚0.05%，甘油单硬酯酸酯0.08%，4-磺基邻苯二酸0.05%，2-磺基苯丙酸0.05%，余量为水。
如上所述的一种环保型螺纹钢表面防锈处理剂的制备方法，包括以下步骤：将锆氟酸铵与次亚磷酸钠在反应釜中混溶，然后再加入乌洛托品和乙二醇，搅拌溶解后溶液静止45分钟；分多次向溶液中加入氢氧化钠并不断搅拌，静置冷却至室温；依次加入氟化镍、苯基乙二醇醚、特丁基对苯二酚、甘油单硬酯酸酯、4-磺基邻苯二酸、2-磺基苯丙酸，混溶30分钟后，静止包装成产品。
实施例6：
一种环保型螺纹钢表面防锈处理剂，由如下重量百分比的原料组成：锆氟酸钾5%，次亚磷酸钠8%，氢氧化钾0.5%，苯并三氮唑0.5%，丙三醇0.1%，氟化镍0.08%，苯基乙二醇醚0.5%，特丁基对苯二酚0.1%，甘油单硬酯酸酯0.05%，4-磺基邻苯二酸0.08%，2-磺基苯丙酸0.02%，余量为水。
如上所述的一种环保型螺纹钢表面防锈处理剂的制备方法，包括以下步骤：将锆氟酸钾与次亚磷酸钠在反应釜中混溶，然后再加入苯并三氮唑和丙三醇，搅拌溶解后溶液静止45分钟；分多次向溶液中加入氢氧化钾并不断搅拌，静置冷却至室温；依次加入氟化镍、苯基乙二醇醚、特丁基对苯二酚、甘油单硬酯酸酯、4-磺基邻苯二酸、2-磺基苯丙酸，混溶30分钟后，静止包装成产品。
实施例7：
一种环保型螺纹钢表面防锈处理剂，由如下重量百分比的原料组成：碳酸锆铵15%，次亚磷酸钠2%，氢氧化钠5%，氨基苯并噻唑0.1%，乙二醇0.5%，氟化镍0.05%，苯基乙二醇醚0.8%，特丁基对苯二酚0.05%，甘油单硬酯酸酯0.08%，4-磺基邻苯二酸0.05%，2-磺基苯丙酸0.05%，余量为水。
如上所述的一种环保型螺纹钢表面防锈处理剂的制备方法，包括以下步骤：将碳酸锆铵与次亚磷酸钠在反应釜中混溶，然后再加入氨基苯并噻唑和乙二醇，搅拌溶解后溶液静止45分钟；分多次向溶液中加入氢氧化钠并不断搅拌，静置冷却至室温；依次加入氟化镍、苯基乙二醇醚、特丁基对苯二酚、甘油单硬酯酸酯、4-磺基邻苯二酸、2-磺基苯丙酸，混溶30分钟后，静止包装成产品。
实施例8：
一种环保型螺纹钢表面防锈处理剂，由如下重量百分比的原料组成：硅酸锆5%，次亚磷酸钠8%，氢氧化钾0.5%，十六烷胺0.5%，丙三醇0.1%，氟化镍0.08%，苯基乙二醇醚0.5%，特丁基对苯二酚0.1%，甘油单硬酯酸酯0.05%，4-磺基邻苯二酸0.08%，2-磺基苯丙酸0.02%，余量为水。
如上所述的一种环保型螺纹钢表面防锈处理剂的制备方法，包括以下步骤：将硅酸锆与次亚磷酸钠在反应釜中混溶，然后再加入十六烷胺和丙三醇，搅拌溶解后溶液静止45分钟；分多次向溶液中加入氢氧化钾并不断搅拌，静置冷却至室温；依次加入氟化镍、苯基乙二醇醚、特丁基对苯二酚、甘油单硬酯酸酯、4-磺基邻苯二酸、2-磺基苯丙酸，混溶30分钟后，静止包装成产品。
实施例9：
一种环保型螺纹钢表面防锈处理剂，由如下重量百分比的原料组成：锆硅酸钠15%，次亚磷酸钠2%，氢氧化钠5%，乌洛托品0.1%，乙二醇0.5%，氟化镍0.05%，苯基乙二醇醚0.8%，特丁基对苯二酚0.05%，甘油单硬酯酸酯0.08%，4-磺基邻苯二酸0.05%，2-磺基苯丙酸0.05%，余量为水。
如上所述的一种环保型螺纹钢表面防锈处理剂的制备方法，包括以下步骤：将锆硅酸钠与次亚磷酸钠在反应釜中混溶，然后再加入乌洛托品和乙二醇，搅拌溶解后溶液静止45分钟；分多次向溶液中加入氢氧化钠并不断搅拌，静置冷却至室温；依次加入氟化镍、苯基乙二醇醚、特丁基对苯二酚、甘油单硬酯酸酯、4-磺基邻苯二酸、2-磺基苯丙酸，混溶30分钟后，静止包装成产品。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。
对比试验1：高温高湿试验
将空白组钢厂原水冷试样与用实施例1~9制得的螺纹钢表面防锈处理剂处理的试样同时置于温度为30℃、湿度为90％的高温高湿环境中，经过1个月的腐蚀，原水冷试样表面已经锈迹斑斑，而用实施例1~9制得的螺纹钢表面防锈处理剂处理的试样仍为光亮的瓦蓝色。
用扫描电镜观察，钢厂原水冷样外层氧化皮疏松易于脱落，而经防锈冷却试样外层氧化皮致密，具有很好的耐锈蚀能力。
对比试验2：中性盐雾试验
采用 YW-1804 型气流式盐雾试验箱进行中性盐雾试验，腐蚀介质为5%NaCl溶液，pH = 6.5~7.5；控制盐雾箱内的温度( 35±1)℃，相对湿度约为98%， 试样与垂直方向呈30°；连续喷雾1h后，停止喷雾，试样继续置于盐雾箱中1h 以上过程为1个周期，每隔1个周期观察试样锈迹，确定防锈剂涂层的耐腐蚀性能。空白螺纹钢及实施例1制得的防锈剂处理的螺纹钢的中性盐雾腐蚀结果见表1。
表1 螺纹钢浸涂本发明处理剂前后的耐中性盐雾性能
| 周期 | 浸涂前 | 浸涂后 |
| 1 | 少量红锈 | 无锈迹出现 |
| 2 | 大量红锈 | 无锈迹出现 |
| 3 | 全部红锈 | 无锈迹出现 |
| 4 | — | 微量针状红锈 |
| 5 | — | 少量圆点红锈 |
| 6 | — | 圆点红锈增大 |
| 7 | — | 较多圆饼红锈 |
| 8 | — | 大量红色锈迹 |
| 9 | — | 全部红色锈迹 |
对比试验3：露天耐候试验
在7月份雨季，将两端封好的试样放在户外大气环境中，经过连续一个月的观察，2种试样表面起锈情况发生了不同的变化。仅经过4天的时间，空白试样表面就已经开始出现锈斑，尤其是在横肋、纵肋及部分母材处；一个月后，整个钢筋全部锈蚀。而用本发明实施例1的处理剂处理后的螺纹钢试样在肋部及母材2个月后只零星出现很少的锈斑。这是由于经过本发明处理剂处理后，在螺纹钢的表面形成了致密的防腐蚀膜，隔离了空气和水分与螺纹钢的直接接触，对螺纹钢起到了保护作用。若遇到雨水，防锈剂中的缓蚀剂还可起缓蚀作用，降低螺纹钢的腐蚀速率，提高螺纹钢的耐腐蚀性能，使螺纹钢户外防锈期超过2个月。
Claims (2)
1.一种环保型螺纹钢表面防锈处理剂，其特征是由如下重量百分比的原料组成：锆盐5~15%，次亚磷酸钠2~8%，碱0.5~5%，缓蚀剂0.1%-0.5%，稳定剂0.1~0.5%，氟化镍0.05~0.08%，苯基乙二醇醚0.5~0.8%，特丁基对苯二酚0.05~0.1%，甘油单硬酯酸酯0.05~0.08%，4-磺基邻苯二酸0.05~0.08%，2-磺基苯丙酸0.02~0.05%，余量为水；其中，所述的锆盐为碳酸锆、氢氧化锆、醋酸锆、硫酸锆、锆氟酸铵、锆氟酸钾、碳酸锆铵、硅酸锆、锆硅酸钠中的一种；所述的碱为氢氧化钠或氢氧化钾；所述的缓蚀剂为乌洛托品、苯并三氮唑、氨基苯并噻唑、十六烷胺中的一种；所述的稳定剂为乙二醇或丙三醇。
2.如权利要求1所述的一种环保型螺纹钢表面防锈处理剂，其特征在于：制备方法包括以下步骤：将锆盐与次亚磷酸钠在反应釜中混溶，然后再加入缓蚀剂和稳定剂，搅拌溶解后溶液静止45分钟；分多次向溶液中加入碱并不断搅拌，静置冷却至室温；依次加入氟化镍、苯基乙二醇醚、特丁基对苯二酚、甘油单硬酯酸酯、4-磺基邻苯二酸、2-磺基苯丙酸，混溶30分钟后，静止包装成产品。
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