CN103710710A - 一种水溶性环境友好型防锈剂及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水溶性环境友好型防锈剂及其制备方法与应用。其中，本发明的水溶性环境友好型防锈剂包括以下按质量百分比计的各组分：1.5～2％三乙醇胺、0.15～0.2％苯甲酸钠、1.5～2％四硼酸钠、0.5％～1％碳酸钠、1.5～2％葡萄糖酸钠以及余量水，将这些组分混合后搅拌均匀得到该防锈剂，在混合搅拌过程中通过调节各组分的量以防锈剂的pH值为8～10。本发明的水溶性环境友好型防锈剂可以用于黑色金属，例如铸铁、钢，以及有色金属，例如铜、铝以及镁等金属的防锈保护上。本发明的水溶性环境友好型防锈剂对环境无污染，对人体无害，所需组分材料简单易得，成本低，非常容易制备，并且应用于多种金属防锈，防锈效果出众。

Description

一种水溶性环境友好型防锈剂及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于防锈剂制备领域，尤其涉及一种水溶性环境友好型防锈剂及其制备方法与应用。

背景技术

目前，金属或其制品的短期防锈(如工序间防锈)大多采用水基防锈剂，但是大多数水基防锈剂对环境的污染严重，且后期处理困难，从而给使用带来了诸多不便，如以亚硝酸钠为代表的水基防锈剂是无机盐类金属缓蚀剂，硝酸钠因其具有防锈性好、价格低廉、使用方便等优点而风靡一时，但是，它与有机胺反应能生成致癌的亚硝基胺而严重危害工作人员的身心健康，因此亚硝酸钠的使用和排放均受到了严格限制。

基于上述问题，环境友好型的防锈剂也不断的出现，其中包括三乙醇胺，三乙醇胺可以单独作为防锈剂使用，但是会出现金属表面变色等的问题，因此，三乙醇胺需要与其他的组分复配来克服这些问题，但是现有技术中，这种防锈剂的制备过程中，要么复配组分过于复杂，成本较高，要么复配方法十分繁琐，而且制得的防锈剂功能单一、效果不好，只能满足少量种类金属短期防锈要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水溶性环境友好型防锈剂及其制备方法与应用，旨在解决现有防锈剂产品功能单一、环境不友好、对人体有害、制备方法较复杂以及成本高等问题。

本发明是这样实现的，一种水溶性环境友好型防锈剂，其特征在于包括以下按质量百分比计的各组分：

优选地，所述水溶性环境友好型防锈剂的pH值为8～10。

本发明进一步提供了上述水溶性环境友好型防锈剂的制备方法，通过将三乙醇胺、苯甲酸钠、四硼酸钠碳酸钠以及葡萄糖酸钠按质量百分比为1.5～2％：0.15～0.2％：1.5～2％：0.5％～1％：1.5～2％混合后加入余量水搅拌均匀，得到pH值为8～10的水溶性环境友好型防锈剂。

本发明进一步提供了上述水溶性环境友好型防锈剂在对黑色金属、有色金属的防锈保护的应用。

优选地，所述黑色金属为铸铁、钢。

优选地，所述有色金属为铜、铝以及镁。

本发明克服现有技术的不足，提供一种水溶性环境友好型防锈剂，包括三乙醇胺、苯甲酸钠、四硼酸钠、碳酸钠、葡萄糖酸钠以及水，通过一定比例混合搅拌而成。在本发明中，该水溶性环境友好型防锈剂主要利用四硼酸钠的杀菌抑菌性以及三乙醇胺与苯甲酸钠、四硼酸钠、葡萄糖酸钠的协同防锈作用；三乙醇胺的分子中氮原子含有未共用的电子对，作为中心原子，能够提供与金属表面的空d轨道相结合的孤对电子，形成配位键吸附于金属表面，形成保护膜。且由于其氮原子接有三个基团，空间位阻较大，对金属表面有较大的屏蔽作用，从而减缓了金属与氧的反应速率，达到防锈的效果；其中的苯甲酸钠、葡萄糖酸钠均可与金属离子结合，在金属表面形成一层络合物保护膜，起到缓蚀作用。以铸铁片为例，Fe是VIII族过渡金属元素，其价电子排布为3d⁶4s²，易接受电子，对许多带有孤对电子的基团产生吸引，当Fe失去电子时(生成Fe²⁺或Fe³⁺)，很容易与带负电的(C₆H₅COO)^-和(C₆H₁₁O₇)^-结合，生成相应的络合物，其中(C₆H₅COO)^-和(C₆H₁₁O₇)^-中的O提供了孤对电子。

在本发明中，虽然各组分都能不能不同程度上起到防锈的功效，但是，单一一种组分所能起到的防锈效果有限。本发明通过将三乙醇胺和苯甲酸钠、四硼酸钠、碳酸钠等水溶性防锈剂含量配比、配合使用，各组分之间可以起到很好的协同作用，使得防锈能力有着显著的提高。例如，防锈剂中只添加苯甲酸钠或者葡萄糖酸钠其中一种，则导致了本发明防锈剂用量显著增加，并且防锈性能大打折扣。实验证明，本发明的防锈剂成膜性能很好，其膜层均匀、致密。由于防锈剂中只含少量有机物，防锈剂的流动性能非常好，因此在实际应用中如果金属物件垂直放置，也不会形成流挂等不良现象。

具体实施方式

本发明提供的技术方案是：本发明提供了一种水溶性环境友好型防锈剂，包括以下按质量百分比计的各组分：1.5～2％三乙醇胺、0.15～0.2％苯甲酸钠、1.5～2％四硼酸钠、0.5％～1％碳酸钠、1.5～2％葡萄糖酸钠以及余量水，将这些组分混合后搅拌均匀得到该防锈剂，在混合搅拌过程中通过调节各组分的量以防锈剂的pH值为8～10。本发明制备的水溶性环境友好型防锈剂可以用于黑色金属，例如铸铁、钢，以及有色金属，例如铜、铝以及镁等金属的防锈保护上。本发明的水溶性环境友好型防锈剂对环境无污染，对人体无害，所需组分材料简单易得，成本低，非常容易制备，并且应用于多种金属防锈，防锈效果出众。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

将2g三乙醇胺、0.2g苯甲酸钠、2g四硼酸钠、0.5g碳酸钠、2g葡萄糖酸钠混合后加入到93.3g水中，搅拌混合均匀后用pH试纸测试混合液pH值为10，制得水溶性环境友好型防锈剂1。

实施例2

将1.8g三乙醇胺、0.18g苯甲酸钠、1.8g四硼酸钠、0.8g碳酸钠、1.8g葡萄糖酸钠混合后加入到93.62g水中，搅拌混合均匀后用pH试纸测试混合液pH值为9，制得水溶性环境友好型防锈剂2。

实施例3

将1.5g三乙醇胺、0.15g苯甲酸钠、1.5g四硼酸钠、0.5g碳酸钠、1.5g葡萄糖酸钠混合后加入到94.85g水中，搅拌混合均匀后用pH试纸测试混合液pH值为10，制得水溶性环境友好型防锈剂3。

对比实施例

将1.5g三乙醇胺、0.15g苯甲酸钠、1.5g四硼酸钠、1.5g葡萄糖酸钠混合后加入到95.35g水中，搅拌混合均匀后用pH试纸测试混合液pH值为10，制得水溶性环境友好型防锈剂4。

效果实施例

选取上述实施例中制备的水溶性环境友好型防锈剂1至4进行观察比较以及性能测试。

(1)防锈剂外观以及稳定性：

直接观察发现，本发明的水溶性环境友好型防锈剂1为无色、透明、均一液体，并且无分层、无沉淀，贮存安定性高。

电镜扫描结果发现，本发明的防锈剂1～3的成膜性能良好，表面光洁平整，基本没有锈蚀，所形成的膜层均匀、致密、光滑且无裂痕，通过对比发现未使用防锈剂的试片表面粗糙且凹凸不平，极易被空气中的氧气和水腐蚀。

(2)防锈性能测试

测试对象：选取一级灰口铸铁片、紫铜片、铝合金片、45^#钢片以及镁试片(执行HG／T3523-2008标准试片要求)，将水溶性环境友好型防锈剂1分别涂覆在测试对象表面上并干燥后得到。

测试所需仪器：Autolab PGSTAT302电化学工作站，S-4800型扫描电子显微镜；DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器(郑州长城科工贸有限公司)；电子天平等。

测试项目及结果如下表一所示：

表一

此外，本实施例中电化学实验的极化曲线测试结果如下表二所示：

表二

从表一～表二的结果发现，本发明防锈剂1～3对钢电极在以3％NaCl溶液为腐蚀介质的溶液中的阴极、阳极电化学过程起到了较好的抑制作用，并且该防锈剂对试样的保护效率达到了98％，由此可见，该防锈剂具有优秀的防锈效果，防锈剂4虽然也有较好的防锈效果，但是与防锈剂1～3相比，其防锈效果却明显差好多。

相比与现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明所需组分简单，来源丰富、简单易得，制造成本低。

(2)本发明的制备方法简单，易于生产。

(3)本发明的化学性质稳定，易于储存运输。

(4)本发明的防锈性能良好，防锈应用范围广泛，无毒无害，绿色环保。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种水溶性环境友好型防锈剂，其特征在于包括以下按质量百分比计的各组分：

2.如权利要求1所述的水溶性环境友好型防锈剂，其特征在于，所述水溶性环境友好型防锈剂的pH值为8～10。

3.一种水溶性环境友好型防锈剂的制备方法，其特征在于，通过将三乙醇胺、苯甲酸钠、四硼酸钠、碳酸钠以及葡萄糖酸钠按质量百分比为1.5～2％：0.15～0.2％：1.5～2％：0.5％～1％：1.5～2％混合后加入余量水搅拌均匀，得到pH值为8～10的水溶性环境友好型防锈剂。

4.如权利要求1所述的水溶性环境友好型防锈剂在对黑色金属、有色金属的防锈保护的应用。

5.如权利要求4所述的水溶性环境友好型防锈剂的应用，其特征在于，所述黑色金属为铸铁、钢。

6.如权利要求4所述的水溶性环境友好型防锈剂的应用，其特征在于，所述有色金属为铜、铝以及镁。