一种环保型触变性防锈油及其制备方法
技术领域
本发明涉及化工领域,尤其涉及防锈油,特别是一种环保型触变性防锈油及其制备方法。
背景技术
在金属机加工领域,由于金属工件从毛坯到成品,中间需要经过多个加工工序,原储备用部件在短期内无法进行下一道工序的加工,就需要将其放在仓库中保存,在库存过程中,金属会因为周围不同的环境,或多或少的遭到腐蚀。特别是随着现在全球跨国采购部件的大力发展,国内进出口货物运输总量的80%-90%是以海运形式完成,然而,由于海上运输过程漫长,又加上海上高温、高热、高湿度和高盐雾的侵蚀,自然条件十分复杂,工件很容易被腐蚀,难以保证工件或商品在运输中的质量。即使企业在装船时使用了传统的防锈油进行防护,但由于需要经过长时间的运输和颠簸,工件上端的防锈油基本都流失,挂壁滞留时间短,等运输到目的地是仅仅在工件的下部残留部分防锈油,这样高精密的工件被腐蚀后会影响其本身的特性以及妨碍其后续加工或使用精度,每年由于金属腐蚀造成的损失是巨大的,所以对机加工工件的防护意义就显得尤为重要。这就需要一种既能防止防锈油品涂在工件上随便流动、又能经得起高盐高湿度长时间侵蚀的触变性防锈油。
传统的防锈油对运输距离不大、间隔加工或使用时间不长的工件具有效果好、方便使用,成本低廉,易于施工,操作简便和易于去除等优点,在全世界广泛使用。但传统防锈油使用的油溶性钡盐是有机化合物,虽然其本身没有毒,但是它散落在自然环境中,会分解成可溶性钡盐,生成有含钡有毒物质,含有钡元素的防锈油对环境和人体都存在着严重的危害。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保型触变性防锈油,所述的这种环保型触变性防锈油要解决现有技术中防锈油含有可溶性钡盐、分解后造成环境污染和人身伤害的技术问题,同时要解决防锈油涂装在工件表面容易流淌、导致防锈时间不长的问题、以及在海上高盐高湿长时间运输中防锈效果较差的技术问题。
本发明的这种一种环保型触变性防锈油,由下述重量份的原料组成:
进一步的,在所述的石蜡基基础油中,65%>CP>56%,所述的CP是指基础油中长链及支链饱和烃中的碳原子数占碳骨架中总碳原子数的百分比。
进一步的,所述的环烷基基础油中,50%>CP>42%,所述的CP是指基础油中长链及支链饱和烃中的碳原子数占碳骨架中总碳原子数的百分比。
进一步的,所述的烷基高沸物基础油是由碳原子数在10~13个的正构烷烃合成。
进一步的,所述的无钡防锈剂为石油磺酸钙、石油磺酸钠、二壬基萘磺酸钙、羊毛脂、十二烯基丁二酸、羊毛脂镁皂、氧化蜡、失水山梨醇酯脂肪酸酯、苯并三氮唑、4,4—二辛基二苯胺、N-油酰肌氨酸十八胺盐、或环烷酸锌中的任意三种或者三种以上的组合。
进一步的,所述的触变剂是改性氢化蓖麻油与双硬脂酸铝、有机膨润土、气相二氧化硅、或蜡类中的任意一种或者两种的组合。
进一步的,所述的酚基抗氧化剂为液态高分子甲基双酚基抗氧剂2,6—二叔丁基酚、4,4—甲基双(2,6—二叔丁基酚)、或2,6—二叔丁基对甲酚中任意一种或两种的混合物。
进一步的,所述的苯氨基抗氧化剂为液态辛基—丁基二苯胺、或者烷基二苯胺中的一种或两种的组合。
进一步的,所述的烯酸抗氧化剂为二十二碳五烯酸抗氧剂。
进一步的,所述的成膜助剂是油酸三乙醇胺、丙二醇甲醚醋酸酯、虫胶树脂、十二烯基丁二酸、咪唑啉、霍霍巴油、壬基酚聚氧乙烯醚、或乙二醇单乙醚中的任意两种或三种的组合。
本发明还提供了一种制备上述环保型触变性防锈油的方法,所述的方法包括一个制备65%>Cp>56%的石蜡基基础油的步骤和一个制备50%>Cp>42%的环烷基基础油的步骤,在上述两个步骤完成之后,按照重量百分比称取石蜡基基础油、环烷基基础油、烷基高沸物、无钡防锈剂、触变剂、酚基抗氧化剂、苯胺基抗氧化剂、烯酸抗氧化剂、成膜助剂,同时称取精制白土,所述的精制白土的重量为石蜡基基础油、环烷基基础油、烷基高沸物、无钡防锈剂、触变剂、酚基抗氧化剂、苯胺基抗氧化剂、烯酸抗氧化剂、成膜助剂总重量的1%~3%,然后在第一个反应釜中加入石蜡基基础油、环烷基基础油、烷基高沸物,之后边搅拌边加热到110℃~130℃温度后加入精制白土,同时进行30~60min时间的搅拌脱水和精制吸附,直至吸附搅拌均匀,沉淀再经过滤机过滤2~3次以后抽入第二个反应釜,等温度冷却到50℃~70℃后,第二个反应釜内加入无钡防锈剂、酚基抗氧化剂、苯胺基抗氧化剂、和烯酸抗氧化剂,搅拌保温40~60min后,继续加入触变剂和成膜助剂,搅拌保温80~90min后,冷却至30-40℃,即可得到以上所述环保型触变性防锈油。
进一步的,所述的第一个和第二个反应釜均采用真空泵循环真空负压0.75~1.0KPa处理1~3次。
进一步的,所述的制备65%>Cp>56%石蜡基基础油馏分的步骤中,首先将烷烃、单环芳香烃、多环芳香烃以及不饱和的链烃的馏分为原料,先进行加氢精制,所述的不饱和的链烃的馏分占所述的原料的重量百分比为30~90%,加氢精制过程中反应釜的反应压力为6~12MPa,反应温度为280~350℃,进油总空速为0.35~0.55/h,反应氢油体积比为650~900,相对于加氢处理催化剂空速0.35~0.75/h,相对于加氢精制催化剂空速0.85~1.75/h,所述的加氢精制过程中的催化剂为Ni-W/AL2O3、或Ni-Mo-W/AL2O3、或Ni-Mo-Co/AL2O3,随后进行常减压蒸馏,减压蒸馏工艺为残压15~65mmHg,切取250~300℃常压的馏分油,得到65%>Cp>56%的石蜡基基础油。
进一步的,所述的制备50%>Cp>42%的环烷基基础油的步骤中,首先将烷烃、单环芳香烃、多环芳香烃以及不饱和的链烃的馏分为原料,先进行加氢精制,所述的不饱和的链烃的馏分占所述的原料的重量百分比为50~80%,加氢精制过程中反应釜的反应压力为6~12MPa,反应温度为280~350℃,进油总空速为0.4~0.55/h,反应氢油体积比为750~900,相对于加氢处理催化剂空速0.45~0.8/h,相对于加氢精制催化剂空速0.75-1.75/h,所述的加氢精制过程中的催化剂为Ni-W/AL2O3、或Ni-Mo-W/AL2O3、或Ni-Mo-Co/AL2O3,随后进行常减压蒸馏,减压蒸馏工艺为残压10~55mmHg,切取280~350℃常压的馏分油,得到50%>Cp>42%的环烷基基础油。
进一步的,所述的精制白土为活性度大于180mmol/kg的活性白土。
本发明充分利用65%>Cp>56%的芳烃加氢石蜡基基础油、50%>Cp>42%的芳烃加氢环烷基基础油油、烷基高沸物按比例混合的高闪点性能,尽量降低闪点低芳烃的比例,有效发挥各自结构的优势功能,提高基础油的耐高温性能,防止防锈油在高温下挥发而失去防锈功能,同时又具备耐高温防止油品易燃,具有独特的安全运输和储存性能。
无钡防锈剂是环保型触变性防锈油中重要成分之一,在此前的国产防锈油中常用硬脂酸铝、N-油酰肌氨酸、十七烯基咪唑啉的烯基丁二酸盐等作为防锈剂,这种防锈剂用在普通的防锈油中是可以的,但用在触变性防锈油中会与触变剂产生抵触,同时不易使工件在高湿高盐状态下的防锈,导致防锈性能效果不佳。本发明采用的无钡防锈剂为石油磺酸钙、石油磺酸钠、二壬基萘磺酸钙、羊毛脂、十二烯基丁二酸、羊毛脂镁皂、氧化蜡、失水山梨醇酯脂肪酸酯、苯并三氮唑、4,4—二辛基二苯胺、N-油酰肌氨酸十八胺盐、环烷酸锌中的任意三种或者大于三种的组合,有效克服了单剂使用的不良效果,充分发挥其相互之间的特长,具有良好的防锈性能,同时防锈剂不含有重金属钡盐,对环境友好、环保。
触变剂在环保型触变性防锈油中起着重要的作用,它可以迅速而有效的在工件表面形成胶状而不易流动,可以长时间的对工件起着保护作用,同时还可以方便快捷的清理。国内有些发明在使用氢化蓖麻油作为触变剂,然而我们在试验中发现,氢化蓖麻油作为触变剂效果不理想,特别难处理,增加工件清理的复杂性,试验证明使用改性氢化蓖麻油代替氢化蓖麻油确有良好的效果。本发明采用的触变剂为改性氢化蓖麻油与双硬脂酸铝、有机膨润土、气相二氧化硅、蜡类中的任意一种或者两种的组合,既能有效快速在工件表面覆盖一层不易流动的胶状,同时又能在使用工件的时候快速清理防锈油,省工省力。
传统的防锈油仅仅使用单一抗氧化剂,使工件防锈效果不明显,尤其是在海上运输在高盐高湿的状态下,同时伴随海运周期长,使得工件防锈效果欠佳。本发明采用不同型号的抗氧化剂复合使用,充分发挥了苯氨基抗氧剂、酚酯型抗氧剂和烯酸抗氧化剂复合使用时更有效提高抗氧效果的特性,确保工件在海运周期时间长、高盐高湿状态下仍保持有卓越的防锈效果。
成膜助剂是与触变剂配合使用,有助于使防锈油在工件表面快速形成一层均匀的防锈膜。本发明使用成膜助剂是油酸三乙醇胺、丙二醇甲醚醋酸酯、虫胶树脂、十二烯基丁二酸、咪唑啉、霍霍巴油、壬基酚聚氧乙烯醚、乙二醇单乙醚中的两种或三种组合,成膜均匀而且迅速。
含有芳烃、环烷烃、长链及支链饱和烃的基础油(加氢石蜡基基础油、加氢环烷基基础油、烷基高沸物)、无钡防锈剂、触变剂、酚基抗氧化剂、苯胺基抗氧化剂、烯酸抗氧化剂、成膜助剂依据碳与碳的链接方式所形成的骨架类型,可以划分为三种类型:
①芳烃(以为特征的单元);
②环烷烃(以五元环为特征的单元);
③长链及支链饱和烃(以为基本单元)
为了表述碳原子在碳骨架中所述类型,则用“碳型分析”—CA、CN、Cp来表示。为有效说明加氢石蜡基油馏分、加氢环烷基油的区别,现用如下碳链骨架说明:
芳环碳6个(1#-6#)则CA=24%
环烷碳8个(7#-14#)则CN=32%
链环碳11个(15#-25#)则Cp=44%。
本发明和已有技术相比,其效果是积极和明显的,具体优点如下:
①本发明的环保型触变性防锈油具有优异的触变性恢复效果,能在恒温条件下快速实现“凝胶-溶胶”的转换,能在工件立面上快速形成稳定油膜不流淌,减少浪费。
②本发明的环保型触变性防锈油不含钡化物,不含对人体及环境有害物质,对环境友好环保。
③本发明的环保型触变性防锈油具有优异的耐高温、耐湿热性能。
④本发明的环保型触变性防锈油具有优异的耐高盐度盐雾侵蚀性能。
⑤本发明的环保型触变性防锈油具有优良的防锈性能而且防锈时间长。
⑥本发明的环保型触变性防锈油具有较好的耐电压性能,方便用于静电喷涂。
⑦本发明的环保型触变性防锈油具有良好的润滑性能,用于钢板保护,不用额外添加润滑剂,就可完成后续工序的加工操作。
⑧本发明的环保型触变性防锈油具有良好的清洗性能,防锈油膜可用中性或碱性水基清洗剂很容易去除。
⑨本发明的环保型触变性防锈油复合家环保要求和工件涂装出口标准。
具体实施方式:
实施例1
本发明一种环保型触变性防锈油,由下述重量份的原料组成:
进一步的,所述的石蜡基基础油中,65%>CP>56%。
进一步的,所述的环烷基基础油中,50%>CP>42%。
进一步的,所述的CP是指基础油中长链及支链饱和烃中的碳原子数占碳骨架中总碳原子数的百分比。
进一步的,所述的烷基高沸物基础油,是由碳原子数在10~13个的正构烷烃合成。
进一步的,所述的无钡防锈剂为石油磺酸钙、羊毛脂镁皂、N-油酰肌氨酸十八胺盐三种的组合。
进一步的,所述的触变剂是改性氢化蓖麻油与双硬脂酸铝、有机膨润土两种的组合。
进一步的,所述的酚基抗氧剂为液态高分子甲基双酚基抗氧剂。
进一步的,所述的苯氨基抗氧剂为液态辛基—丁基二苯胺。
进一步的,所述的烯酸抗氧剂为二十二碳五烯酸抗氧剂。
进一步的,所述的成膜助剂是油酸三乙醇胺、虫胶树脂、咪唑啉三种组合。
进一步的,所述的精制白土为活性度大于180mmol/kg的活性白土。
各项物理化学指标见表1所示。
实施例2
本发明一种环保型触变性防锈油,由下述重量份的原料组成:
进一步的,所述的石蜡基基础油中,65%>CP>56%。
进一步的,所述的环烷基基础油中,50%>CP>42%。
进一步的,所述的CP是指基础油中长链及支链饱和烃中的碳原子数占碳骨架中总碳原子数的百分比。
进一步的,所述的烷基高沸物基础油,是由碳原子数在10~13个的正构烷烃合成。
进一步的,所述的无钡防锈剂为石油磺酸钠、二壬基萘磺酸钙、失水山梨醇酯脂肪酸酯三种的组合。
进一步的,所述的触变剂是改性氢化蓖麻油与双硬脂酸铝、有机膨润土两种的组合。
进一步的,所述的酚基抗氧剂为2,6—二叔丁基酚。
进一步的,所述的苯氨基抗氧剂为烷基二苯胺。
进一步的,所述的烯酸抗氧剂为二十二碳五烯酸抗氧剂。
进一步的,所述的成膜助剂是丙二醇甲醚醋酸酯、十二烯基丁二酸、霍霍巴油三种组合。
进一步的,所述的精制白土为活性度大于180mmol/kg的活性白土。
各项物理化学指标见表1所示。
实施例3
本发明一种环保型触变性防锈油,由下述重量份的原料组成:
进一步的,所述的石蜡基基础油中,65%>CP>56%。
进一步的,所述的环烷基基础油中,50%>CP>42%。
进一步的,所述的CP是指基础油中长链及支链饱和烃中的碳原子数占碳骨架中总碳原子数的百分比。
进一步的,所述的烷基高沸物基础油,是由碳原子数在10~13个的正构烷烃合成。
进一步的,所述的无钡防锈剂为石油磺酸钙、十二烯基丁二酸、氧化蜡、4,4—二辛基二苯胺四种的组合。
进一步的,所述的触变剂是改性氢化蓖麻油与有机膨润土、气相二氧化硅两种的组合。
进一步的,所述的酚基抗氧剂为液态高分子甲基双酚基抗氧剂、4,4—甲基双(2,6—二叔丁基酚)两种的混合物。
进一步的,所述的苯氨基抗氧剂为液态辛基—丁基二苯胺、烷基二苯胺中的一种或两种。
进一步的,所述的烯酸抗氧剂为二十二碳五烯酸抗氧剂。
进一步的,所述的成膜助剂是油酸三乙醇胺、壬基酚聚氧乙烯醚两种组合。
进一步的,所述的精制白土为活性度大于180mmol/kg的活性白土。
各项物理化学指标见表1所示。
实施例4
本发明一种环保型触变性防锈油,由下述重量份的原料组成:
进一步的,所述的石蜡基基础油中,65%>CP>56%。
进一步的,所述的环烷基基础油中,50%>CP>42%。
进一步的,所述的CP是指基础油中长链及支链饱和烃中的碳原子数占碳骨架中总碳原子数的百分比。
进一步的,所述的烷基高沸物基础油,是由碳原子数在10~13个的正构烷烃合成。
进一步的,所述的无钡防锈剂为羊毛脂、苯并三氮唑、N-油酰肌氨酸十八胺盐、环烷酸锌四种的组合。
进一步的,所述的触变剂是改性氢化蓖麻油与双硬脂酸铝、蜡类三种的组合。
进一步的,所述的酚基抗氧剂为4,4—甲基双(2,6—二叔丁基酚)、2,6—二叔丁基对甲酚两种的混合物。
进一步的,所述的苯氨基抗氧剂为液态辛基—丁基二苯胺、烷基二苯胺中的一种或两种。
进一步的,所述的烯酸抗氧剂为二十二碳五烯酸抗氧剂。
进一步的,所述的成膜助剂是十二烯基丁二酸、乙二醇单乙醚中的两种或三种组合。
进一步的,所述的精制白土为活性度大于180mmol/kg的活性白土。
各项物理化学指标见表1所示。
实施例1-4均采用下述的方法制备:
一种环保型触变性防锈油及其制备方法,包括一个制备65%>Cp>56%的石蜡基基础油的步骤和一个制备50%>Cp>42%的加氢环烷基油的步骤,在上述两个步骤完成之后,按照重量百分比称取石蜡基基础油、环烷基基础油、烷基高沸物、无钡防锈剂、触变剂、酚基抗氧化剂、苯胺基抗氧化剂、烯酸抗氧化剂、成膜助剂,同时称取精制白土,所述的精制白土的重量为石蜡基基础油、环烷基基础油、烷基高沸物、无钡防锈剂、触变剂、酚基抗氧化剂、苯胺基抗氧化剂、烯酸抗氧化剂、成膜助剂总重量的1%~3%。然后在第一个反应釜中加入石蜡基基础油、环烷基基础油、烷基高沸物,之后边搅拌边加热到110℃~130℃温度后加入精制白土,同时进行30~60min时间的搅拌脱水和精制吸附,直至吸附搅拌均匀,沉淀再经过滤机过滤2~3次以后抽入第二个反应釜。等温度冷却到50℃~70℃后,第二个反应釜内加入防锈剂和抗氧化剂搅拌保温40~60min后,继续加入触变剂和成膜助剂搅拌保温80~90min后冷却至30-40℃,即可得到以上所述环保型触变性防锈油。
进一步的,所述的第一个和第二个反应釜均采用真空泵循环真空负压0.75~1.0KPa处理1~3次。
进一步的,所述的制备65%>Cp>56%加氢石蜡基油馏分的步骤中,首先将烷烃、单环芳香烃、多环芳香烃以及不饱和的链烃的馏分为原料,先进行加氢精制,所述的不饱和的链烃的馏分占所述的原料的重量百分比为30~90%,加氢精制过程中反应釜的反应压力为6~12MPa,反应温度为280~350℃,进油总空速为0.35~0.55/h,反应氢油体积比为650~900,相对于加氢处理催化剂空速0.35~0.75/h,相对于加氢精制催化剂空速0.85~1.75/h,所述的加氢精制过程中的催化剂为Ni-W/AL2O3、或Ni-Mo-W/AL2O3、或Ni-Mo-Co/AL2O3,随后进行常减压蒸馏,减压蒸馏工艺为残压15~65mmHg,切取250~300℃常压的馏分油,得到65%>Cp>56%的加氢石蜡基油。
进一步的,所述的制备50%>Cp>42%的环烷基油的步骤中,首先将烷烃、单环芳香烃、多环芳香烃以及不饱和的链烃的馏分为原料,先进行加氢精制,所述的不饱和的链烃的馏分占所述的原料的重量百分比为50~80%,加氢精制过程中反应釜的反应压力为6~12MPa,反应温度为280~350℃,进油总空速为0.4~0.55/h,反应氢油体积比为750~900,相对于加氢处理催化剂空速0.45~0.8/h,相对于加氢精制催化剂空速0.75-1.75/h,所述的加氢精制过程中的催化剂为Ni-W/AL2O3、或Ni-Mo-W/AL2O3、或Ni-Mo-Co/AL2O3,随后进行常减压蒸馏,减压蒸馏工艺为残压10~55mmHg,切取280~350℃常压的馏分油,得到50%>Cp>42%的环烷基油。
进一步的,所述的精制白土为活性度大于180mmol/kg的活性白土。
各项物理化学指标见表1所示。
表1
本发明与市上流行使用的国内外产品各物化性能比较见表2
表2
从表2可以产出,本发明的各项技术指标要优于国产其它产品,与进口产品相当,甚至在锥入度、耐压性、耐腐蚀性和清洗率上还要优于德国进口产品。
本发明充分发挥了产品结构中所含芳香烃、环烷烃和链烃的优点,克服了传统生产触变性防锈油采用单一组分矿物油所带来的缺点,大大提高了触变性防锈油的基础性能效果;其次,该产品充分发挥了苯氨基抗氧剂、酚酯型抗氧剂和烯酸抗氧化剂复合使用时更有效提高抗氧效果的特性,解决了防锈油的自身老化失效问题;第三,该产品充分精选了不含钡盐的做种化合物组合作为防锈剂,充分发挥各自的性能特长,既提高了产品的防锈效果,又不产生含钡有害物质,对环境友好,真正实现了环保;第四,该产品解决了防锈油涂装在工件表面容易流淌、导致防锈时间不长同时造成大量浪费的问题;第五,该产品解决了产品工件在海上高温、高盐、高湿和长时间运输中工件的防锈问题;第六,该产品解决了传统防锈油涂装后清洗难的问题,真正做到了防锈和清洗简便快捷的功效;第七,该产品在各项指标上均优于国内采用其它方法生产的触变性防锈油指标,部分指标接近甚至超过国外发达国家产品,大大提高了国内环保型触变性防锈油的指标性能。
以上所述的仅仅是本发明的其中一个实施例子,并不表示对本发明的技术方案做任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对本发明的实施例子所做的任何简单修改、等同变化与修饰,均落入本发明的保护范围内。