CN103911625B - 一种中性除油除锈剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中性除油除锈剂，其主要由以下质量分数的组分和去离子水配制而成：物理分散剂4～8％，化学螯合剂8～10％，除油乳化剂4～6％和缓蚀剂1～4％。本发明的制备包括以下步骤：先按配比要求准备各组分，称取化学螯合剂中的成分置于容器中，加入去离子水搅拌均匀得溶液A；将物理分散剂与缓蚀剂加入溶液A中，搅拌得溶液B；另取容器加入准备好的除油乳化剂成分，加去离子水溶解，加入功能性助剂得溶液C；在搅拌条件下，将溶液B与溶液C混合均匀得到中性除油除锈剂。本发明的产品能快速高效完成除油除锈工作，且对基体无损伤。

Description

一种中性除油除锈剂及其制备方法

技术领域

本发明属于金属表面除油除锈技术领域，尤其涉及一种中性除油除锈剂及其配制方法。

背景技术

除油除锈常用作金属表面清洗或金属加工前处理的工序，除油除锈剂具有非常重要的清洗去锈作用。

为了达到除油除锈的目的，传统采用化学或物理方法对工件进行除油和除锈处理。传统除油除锈方法有碱性除油和酸洗工艺。碱性除油法多使用氢氧化钠、纯碱和硅酸钠等碱性较强的物质配制成碱性较强的溶液，再配合少量表面活性剂以达到除油的目的。这种方式除油会因碱性过强而对金属基体造成腐蚀。酸洗除锈法，利用盐酸等强酸与金属氧化皮反应生成盐和水，来达到除锈的目的。这种酸洗除锈法会对金属表面造成严重的腐蚀，且易发生氢脆，导致金属力学性能下降，同时酸洗产物也会造成环境污染，因此受到很大限制。

为了解决上述传统工艺中存在的问题，本发明提供了一种中性除油除锈剂，具有广泛的市场需求和应用前景。本发明中性除油除锈剂，具有除油彻底、除锈完全、不伤基体、溶液稳定性好、高效快速等优点，能满足精细工件、连接件、承重工件预处理以及发黑、磷化和喷漆前处理等多个领域应用要求。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是，提供一种在近中性的溶液中能快速高效完成除油除锈工作，且对基体无损伤的中性除油除锈剂，还相应提供一种原料易得、成本低、步骤简单、配制容易的中性除油除锈剂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出一种中性除油除锈剂，所述中性除油除锈剂主要由以下质量分数的组分和去离子水配制而成：

上述的中性除油除锈剂中，优选的，所述的物理分散剂为油酸聚乙二醇酯。油酸聚乙二醇酯是我们经过长期试验和特殊方法筛选，最终得到的一种既不改变溶液pH值又能很好地与溶液环境匹配的物理分散剂，其特别适合于应用到本发明的组合物中以强化除油除锈效果。通过油酸聚乙二醇酯的分散作用，可将铁锈先由大块分散为细小结构，增大铁锈与溶液的反应面积，加速了化学螯合剂与铁锈反应的速度，弥补了单纯化学螯合除锈效率低的缺点，从而达到了提高除锈效率的效果。

上述的中性除油除锈剂中，优选的，所述化学螯合剂优选为多组分化学螯合剂，所述多组分化学螯合剂为乙二胺四乙酸二钠(简称EDTA二钠)、柠檬酸三钠、酒石酸、焦磷酸钠、羟基乙酸、草酸中的3～5种。更优选的，所述多组分化学螯合剂中每种化学螯合剂的添加量为中性除油除锈剂质量的1％～4％。

上述的中性除油除锈剂中，优选的，所述的除油乳化剂为非离子型表面活性剂和阴离子型表面活性剂。更优选的，所述非离子型表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少一种。所述的阴离子型表面活性剂优选为十二烷基苯磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。特别优选使用多种非离子型表面活性剂进行同时作用，以发挥乳化、渗透、分散等多种效果，复配后的除油乳化剂可大大增加除油效率，进而进一步强化除锈的效果。

上述的中性除油除锈剂中，优选的，所述的缓蚀剂为硫脲和乌洛托品。

上述的中性除油除锈剂中，优选的，所述中性除油除锈剂中还含有1～3％的功能性助剂，所述的功能性助剂为消泡剂、增稠剂、增溶剂中的1～3种。

上述的中性除油除锈剂中，优选的，所述的中性除油除锈剂的pH值为6.0±0.5，密度为1.0～1.1g/cm³。

本发明以物理分散与化学螯合的复合除锈作为基本理念，根据溶液的基本性质和除锈所需特性，从而优选出与溶液匹配度高且具有较好分散效果的除锈物理分散剂——油酸聚乙二醇酯。另外，本发明中还特别将产品中各组分的质量比例控制在10％以内，这样既保证了除油除锈的效率和质量，同时防止出现不溶、沉淀和分层等现象，大大提高中性除油除锈剂的性价比。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述中性除油除锈剂的制备方法，包括以下步骤：

按上述的质量分数配比要求准备各组分；

在常温下，按质量配比要求称取所述化学螯合剂中的组成成分，将该组成成分置于容器中，逐步加入去离子水充分搅拌至均匀，得溶液A；

将准备的所述物理分散剂与缓蚀剂加入至溶液A中溶解，搅拌溶液至澄清透明得溶液B；

另取容器加入准备好的所述除油乳化剂成分，缓慢加去离子水溶解，可边搅拌边加入功能性助剂，得溶液C；

在搅拌条件下，将溶液B与溶液C混合均匀，即得到中性除油除锈剂。

本发明的上述配制工艺中，先溶解化学螯合成分，再加入物理分散剂及缓蚀剂等其他组分，这样可保证溶解过程稳定，避免沉淀或过量泡沫的产生，进而避免对产品的性能造成消极影响。同时可根据实际操作需要，在加入准备好的所述除油乳化剂成分时添加适量功能性助剂。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明应用了一种复合除油除锈理念，即利用物理分散剂破坏铁锈的内部晶体结构从而瓦解铁锈，将大块的氧化皮铁锈剥离为细小块，增大反应面积，再用化学螯合剂与剥离下来的铁锈反应，通过这种物理化学结合的除锈方式，达到高效彻底除锈的目的；

(2)本发明选用阴离子型和非离子型的复合表面活性剂作为除油乳化剂，在兼具良好相溶性的同时，更适应中性环境下的除油；

(3)本发明制得的中性除油除锈剂为无色透明或浅白色液体，pH为6.0±0.5，密度为1.0～1.1g/cm³，且可一步完成除油除锈，其除锈效率高，除油效果好，能极大地减少反应物及生成物的污染，可使精细工件、管道或承重钢件的清洗处理变得简单容易，避免“氢脆”现象发生。

总的来说，本发明的产品制备工艺简单，配制容易，原料易得，成本低，能够在较短时间、近中性的溶液中进行高效彻底的除油除锈工作，且对基体无损伤，具有较强的工业实用性和经济性，在精细工件、连接件、承重工件预处理以及发黑、磷化和喷漆前处理等多个领域具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例2中测试钢片未处理的照片。

图2为本发明实施例2中测试钢片除油除锈后的照片。

图3为本发明实施例3中测试市场现有产品在钢片未处理前的照片。

图4为本发明实施例3中测试市场现有产品对钢片除油除锈后的照片。

图5为本发明实施例3中测试本发明产品在应用前钢片未处理的照片。

图6为本发明实施例3中测试本发明产品在对钢片除油除锈后的照片。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和实施例对本发明做全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除有特别说明，本发明中用到的各种试剂、原料均为市售品或者可以通过众所周知的方法制得。

一种中性除油除锈剂，该中性除油除锈剂主要由以下质量分数的组分和去离子水配制而成：

上述的物理分散剂选用油酸聚乙二醇酯。

上述的化学螯合剂选用乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸三钠、酒石酸、焦磷酸钠、羟基乙酸、草酸中的3～5种。化学螯合剂中每种化学螯合剂的添加量为中性除油除锈剂质量的1～4％。

上述的表面活性剂为非离子型表面活性剂和阴离子型表面活性剂的复配混合物。非离子型表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少一种；阴离子型表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和/或脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。

上述的缓蚀剂为硫脲和乌洛托品。

上述的功能性助剂为消泡剂、增稠剂、增溶剂中的1～3种。

上述的中性除油除锈剂的pH值为6.0±0.5，密度为1.0～1.1g/cm³。

实施例1：

一种本发明的中性除油除锈剂，该中性除油除锈剂由以下质量分数的组分和余量的去离子水配制而成：

上述的物理分散剂选用油酸聚乙二醇酯。

上述的化学螯合剂选用EDTA二钠、柠檬酸三钠、焦磷酸钠这3种的复配，且三种成分在中性除油除锈剂中的质量分数均为3％。

上述的除油乳化剂为非离子型表面活性剂和阴离子型表面活性剂的复配混合物。非离子型表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚的复配，且二者在中性除油除锈剂中的质量分数分别为2％和1％；阴离子型表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的复配，且二者在中性除油除锈剂中的质量分数分别为0.5％和1％。

上述的缓蚀剂为硫脲和乌洛托品，且二者在中性除油除锈剂中的质量分数分别为1.5％和1.5％。

上述的中性除油除锈剂的pH值为6.3，密度为1.085g/cm³。水不溶物含量小于0.1％。

本实施例上述的中性除油除锈剂的制备方法，包括以下步骤：

按上述的质量分数配比要求准备各组分；

在常温下，按质量配比要求称取化学螯合剂中的组成成分，将该组成成分置于容器中，逐步加入去离子水充分搅拌至均匀，得溶液A；

将准备的上述物理分散剂与缓蚀剂加入至溶液A中溶解，搅拌溶液至澄清透明得溶液B；

另取容器加入上述准备好的表面活性剂成分，缓慢加去离子水溶解，均匀搅拌至澄清透明，得溶液C；

在搅拌条件下，将溶液B与溶液C混合均匀，即得到本实施例的中性除油除锈剂。

对本实施例的中性除油除锈剂进行除油除锈效果和腐蚀率的测试，其测试结果如下表1和表2所示。将清洗后的碳钢片在清水中漂洗，取出观察表面除油效果，并按照HG/T2387-2007计算出清洗的腐蚀率。

表1：实施例1中的中性除油除锈剂的除油除锈效果

性能	测试样品	测试条件	清洗效果	测试时间
					除油性能	45钢	常温，浸泡	表面油污完全清洗干净	30min
除锈性能	45钢	常温，浸泡	清除彻底	2.5h

表2：实施例1的腐蚀率测试

测试材质	45钢	铸铁	铜
				本产品腐蚀率	0.22(g·m-2·h-1)	0.34(g·m-2·h-1)	0.02(g·m-2·h-1)
测试时间	2h	2h	2h

由上表可见，试片表面无水面收缩和水斑，除油性能符合ZB43003-86标准。除锈性能符合HG/T2387-2007《工业设备化学清洗质量标准》的规定。

实施例2：

一种本发明的中性除油除锈剂，该中性除油除锈剂由以下质量分数的组分和余量的去离子水配制而成：

上述的物理分散剂选用油酸聚乙二醇酯。

上述的化学螯合剂选用EDTA二钠、焦磷酸钠、羟基乙酸这3种的复配，且三种成分在中性除油除锈剂中的质量分数分别为4％、2％和2％。

上述的除油乳化剂为非离子型表面活性剂和阴离子型表面活性剂的复配混合物。非离子型表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺三者的复配，且三者在中性除油除锈剂中的质量分数分别为1％、1％和2％；阴离子型表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，其在中性除油除锈剂中的质量分数分别为0.5％。

上述的缓蚀剂为硫脲和乌洛托品，且二者在中性除油除锈剂中的质量分数分别为1.5％和1.5％。

上述的中性除油除锈剂的pH值6.1，密度为1.074g/cm³。水不溶物含量小于0.1％。

本实施例上述的中性除油除锈剂的制备方法，包括以下步骤：

按上述的质量分数配比要求准备各组分；

在常温下，按质量配比要求称取化学螯合剂中的组成成分，将该组成成分置于容器中，逐步加入去离子水充分搅拌至均匀，得溶液A；

将准备的上述物理分散剂与缓蚀剂加入至溶液A中溶解，搅拌溶液至澄清透明得溶液B；

另取容器加入上述准备好的表面活性剂成分，缓慢加去离子水溶解，均匀搅拌至澄清透明，得溶液C；

在搅拌条件下，将溶液B与溶液C混合均匀，即得到本实施例的中性除油除锈剂。

对本实施例的中性除油除锈剂进行除油除锈和腐蚀率的测试，其测试结果与实施例1的结果近似。图1和图2分别为本发明实施例2中的产品在应用于钢片除油除锈前、后的对比照片。图1为表面有油污的金属块，表面有大块的金属氧化皮和锈蚀产物。图2为在实施例2中所述溶液浸泡2.5h后的照片。除油除锈结果为金属表面无残留油脂、腐蚀点、氧化皮，无明显变色。

实施例3：

一种本发明的中性除油除锈剂，该中性除油除锈剂由以下质量分数的组分和余量的去离子水配制而成：

上述的物理分散剂选用油酸聚乙二醇酯。

上述的化学螯合剂选用EDTA二钠、柠檬酸三钠、酒石酸、焦磷酸钠、羟基乙酸这5种的复配，且这五种成分在中性除油除锈剂中的质量分数分别为4％、2％、2％、1％和1％。

上述的除油乳化剂为非离子型表面活性剂和阴离子型表面活性剂的复配混合物。非离子型表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚这四者的复配，且四者在中性除油除锈剂中的质量分数均为1％；阴离子型表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，其在中性除油除锈剂中的质量分数分别为0.5％。

上述的缓蚀剂为硫脲和乌洛托品，且二者在中性除油除锈剂中的质量分数分别为1.5％和1.5％。

上述的中性除油除锈剂的pH值为5.8，密度为1.1g/cm³。水不溶物含量小于0.1％。

本实施例上述的中性除油除锈剂的制备方法，包括以下步骤：

按上述的质量分数配比要求准备各组分；

在常温下，按质量配比要求称取化学螯合剂中的组成成分，将该组成成分置于容器中，逐步加入去离子水充分搅拌至均匀，得溶液A；

将准备的上述物理分散剂与缓蚀剂加入至溶液A中溶解，搅拌溶液至澄清透明得溶液B；

另取容器加入上述准备好的表面活性剂成分，缓慢加去离子水溶解，均匀搅拌至澄清透明，得溶液C；

在搅拌条件下，将溶液B与溶液C混合均匀，即得到本实施例的中性除油除锈剂。

将实施例3配制得到的中性除油除锈剂对其进行以下的除油效果测试，测试结果如图5和图6所示；由图5～图6的对比可见，本实施例配制的中性除油除锈剂有较为明显的除油性能和效果(图中所示为表面积为10×10mm²的45钢片)。而图3和图4给出了市场上现有其他除油除锈产品的对比效果示例，由图3、图4与图5、图6的对比可见，现有的除油除锈产品其清洗效果明显不彻底。

对本实施例的中性除油除锈剂进行除油除锈和腐蚀率的测试，其测试结果如下表3所示，其与市售图3、图4中所示的中性除油除锈剂进行比对后发现，本发明的产品效果显著优于现有产品。

表3：实施例3中产品除油除锈数据对比

试样	清洗用量	清洗时间	清洗环境	清洗效果
					实施例3产品	按1∶1稀释	1.5h	25℃，常压	表面光洁，几乎无残留
市场现有产品	按1∶1稀释	1.5h	25℃，常压	表面暗淡，有残留锈斑

以上仅为本发明的较佳实施例，并不因其具体描述而限制本发明的保护范围，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)

1.一种中性除油除锈剂，其特征在于，所述中性除油除锈剂主要由以下质量分数的组分和去离子水配制而成：

物理分散剂4～8%，

化学螯合剂8～10%，

除油乳化剂4～6%，和

缓蚀剂1～4%；

所述的物理分散剂为油酸聚乙二醇酯；

所述化学螯合剂为乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸三钠、酒石酸、焦磷酸钠、羟基乙酸、草酸中的3～5种；

所述的除油乳化剂为非离子型表面活性剂和阴离子型表面活性剂的复配混合物；

所述中性除油除锈剂的pH值为6.0±0.5，密度为1.0～1.1g/cm³。

2.根据权利要求1所述的中性除油除锈剂，其特征在于：所述化学螯合剂中每种化学螯合剂的添加量为中性除油除锈剂质量的1%～4%。

3.根据权利要求1或2所述的中性除油除锈剂，其特征在于：所述非离子型表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少一种；所述的阴离子型表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。

4.根据权利要求1或2所述的中性除油除锈剂，其特征在于：所述的缓蚀剂为硫脲和乌洛托品。

5.根据权利要求1或2所述的中性除油除锈剂，其特征在于：所述中性除油除锈剂中还含有1～3%的功能性助剂，所述的功能性助剂为消泡剂、增稠剂、增溶剂中的1～3种。

6.一种如权利要求1～5中任一项所述的中性除油除锈剂的制备方法，包括以下步骤：

按上述的质量分数配比要求准备各组分；

在常温下，按质量配比要求称取所述化学螯合剂中的组成成分，将该组成成分置于容器中，逐步加入去离子水充分搅拌至均匀，得溶液A；

将准备的所述物理分散剂与缓蚀剂加入至溶液A中溶解，搅拌溶液至澄清透明得溶液B；

另取容器加入准备好的所述除油乳化剂成分，缓慢加去离子水溶解，可选择性边搅拌边加入功能性助剂，得溶液C；

在搅拌条件下，将溶液B与溶液C混合均匀，即得到中性除油除锈剂。