CN104388943B - 一种金属水基防锈剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种金属水基防锈剂及其制备方法，防锈剂包括：失水山梨醇单油酸酯、肌醇六磷酸酯、磷酸二氢锌、丙烯酰胺、谷氨酸、二壬基萘磺酸盐、二环己胺、N‑油酰肌氨酸十八胺盐、氧化石油脂钡皂、乙二胺四亚甲基磷酸钠、1‑羟基亚乙基二膦酸、丙烯酸二甲胺基乙酯、磺甲基化聚丙烯酰胺、成膜剂和，去离子水。制备方法为先将失水山梨醇单油酸酯、肌醇六磷酸酯、磷酸二氢锌和水混合，加入N‑油酰肌氨酸十八胺盐；再将丙烯酰胺、谷氨酸、二壬基萘磺酸盐、二环己胺和氧化石油脂钡皂加至去离子水中，加入1‑羟基亚乙基二膦酸；将混合物Ⅰ和混合物Ⅱ混合，加入剩余组分，即得。该防锈剂可附着在金属表面，使金属具有更好的抗磨性和防锈蚀性能。
Description
技术领域
本发明属于金属表面处理技术领域，具体涉及一种金属水基防锈剂及其制备方法。
背景技术
金属与周围的介质相接触，互相间发生了某种反应而逐渐遭到破坏的过程，称为“金属腐蚀”。金属腐蚀是普遍存在的自然现象，它不仅使金属材料本身在外形、色泽以及机械性能等方面受到破坏，而且其制品的质量等级下降，精度、灵敏度受损，影响其使用甚至报废。因金属腐蚀造成的损失非常惊人，据报道，世界上有百分之十的钢铁被腐蚀掉，因此，防止金属腐蚀是一个十分重要的课题。
金属腐蚀的种类很多，按其周围的介质和环境条件来分，可分为大气腐蚀、高温气体、化工腐蚀、海水腐蚀、土壤腐蚀、细菌腐蚀、应力腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、杂散电流腐蚀、放射腐蚀以及其他各种特殊环境下的腐蚀；按其作用机理来分；可分为化学腐蚀和物理腐蚀。
其中，金属在大气中有氧、水分作用下产生的腐蚀，俗称“生锈”，其腐蚀的产物称为“锈”。解决大气金属锈蚀问题的途径有很多，如金属中熔入合金元素提高自身的抗腐蚀性；化学处理；控制环境；涂覆盖层等。金属的锈蚀是生产中经常遇到的问题，金属生锈不仅使金属工件本身在外形、色泽以及机械性能等方面受到破坏，更主要的是使其制品质量下降，特别严重的还会使产品报废，全世界每年因生锈而报废的钢铁达几千万吨，我国2000年因腐蚀造成的经济损失达5000亿元人民币。目前，钢铁制品的工序间和长时间的封存防锈多采用防锈油，但后续工序需进行除油处理，且防锈油的去除难度相当大，随着石油资源的日益紧张和环保意识的不断增强，再加上油质不易分解等问题的存在，使得开发水基防锈剂的研究具有非常重要的意义。目前的水基防锈剂多采用亚硝酸盐和路酸盐的钝化技术，但所用的主体原料具有较大的毒性，且防锈效果不如防锈油。我国在降低亚硝酸盐的用量方面虽取得了一些进展，但防锈效果还不理想，且未消除公害问题。环保型水基防锈剂的研制已受到国内外广泛关注。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种金属水基防锈剂及其制备方法，该防锈剂不仅可附着在金属表面，使金属具有更好的抗磨性和防锈蚀性能，而且制备工艺简单，对人体无伤害，
一种金属水基防锈剂，原料以重量份计包括：失水山梨醇单油酸酯2～9份，肌醇六磷酸酯1～7份，磷酸二氢锌3～10份，丙烯酰胺2～10份，谷氨酸1～8份，二壬基萘磺酸盐2～9份，二环己胺3～12份，N-油酰肌氨酸十八胺盐4～9份，氧化石油脂钡皂2～10份，乙二胺四亚甲基磷酸钠3～9份，1-羟基亚乙基二膦酸2～10份，丙烯酸二甲胺基乙酯1～7份，磺甲基化聚丙烯酰胺2～9份，成膜剂4～10份，去离子水10～25份。
作为上述发明的进一步改进，所述金属水基防锈剂，原料以重量份计包括：失水山梨醇单油酸酯4～8份，肌醇六磷酸酯2～6份，磷酸二氢锌5～9份，丙烯酰胺4～8份，谷氨酸3～7份，二壬基萘磺酸盐4～7份，二环己胺5～9份，N-油酰肌氨酸十八胺盐5～8份，氧化石油脂钡皂4～9份，乙二胺四亚甲基磷酸钠5～8份，1-羟基亚乙基二膦酸4～9份，丙烯酸二甲胺基乙酯2～6份，磺甲基化聚丙烯酰胺4～8份，成膜剂5～9份，去离子水13～21份。
作为上述发明的进一步改进，所述二壬基萘磺酸盐为二壬基萘磺酸钡、二壬基萘磺酸钙、二壬基萘磺酸锌或二壬基萘磺酸铵。
作为上述发明的进一步改进，所述成膜剂为聚乙二醇、聚乙烯醇、羧甲基淀粉、羧甲基纤维素、明胶或阿拉伯树胶中的一种。
上述金属水基防锈剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将失水山梨醇单油酸酯、肌醇六磷酸酯、磷酸二氢锌和1/3重量份去离子水混合，加热至50～70℃，加入N-油酰肌氨酸十八胺盐，搅拌均匀，冷却至室温，得混合物Ⅰ；
步骤2，将丙烯酰胺、谷氨酸、二壬基萘磺酸盐、二环己胺和氧化石油脂钡皂加入剩余重量份的去离子水中，加热至60～90℃，再加入1-羟基亚乙基二膦酸，搅拌均匀，冷却至室温，得混合物Ⅱ；
步骤3，将步骤1所得混合物Ⅰ和步骤2所得混合物Ⅱ混合，再加入乙二胺四亚甲基磷酸钠、丙烯酸二甲胺基乙酯、磺甲基化聚丙烯酰胺和成膜剂，加热至40～60℃，搅拌均匀，冷却至室温，即得。
作为上述发明的进一步改进，步骤1中加热过程在真空度0.08～0.1MPa条件下进行。
作为上述发明的进一步改进，步骤2中加热过程为程序升温，每半小时升温10℃。
作为上述发明的进一步改进，步骤3中搅拌过程的转速为300～500rpm。
本发明中，磷酸二氢锌发挥其络合作用，能增加原料在除油除锈中的渗透性；N-油酰肌氨酸十八胺盐有很强的除锈、除垢和祛除油的辅助功能及良好的复配能力，可与1-羟基亚乙基二膦酸发生协同作用，大大提高金属表面的防锈处理效果；乙二胺四亚甲基磷酸钠和丙烯酸二甲胺基乙酯复配，可用于去除重金属离子对酶的抑制作用、消除促进过氧化物分解的影响，实现对金属表面的保护和防氧化功能；肌醇六磷酸酯具有螯合致硬金属离子的优异性能，同时还具有较大的碱性缓冲作用，利于酸性污垢的去除；二壬基萘磺酸盐具有催化和促进的作用，可以减缓金属腐蚀的；二环己胺和氧化石油脂钡皂复配使用后，可从空气中吸收水分，起到干燥和润滑的作用，改善润滑性及增强防锈性能。
本发明的金属水基防锈剂不仅可附着在金属表面，使金属具有更好的抗磨性和防锈蚀性能，而且制备工艺简单，对人体无伤害，既节约了能源，又达到了环保的要求。
具体实施方式
实施例1
一种金属水基防锈剂，原料以重量份计包括：失水山梨醇单油酸酯2份，肌醇六磷酸酯1份，磷酸二氢锌3份，丙烯酰胺2份，谷氨酸1份，二壬基萘磺酸盐2份，二环己胺3份，N-油酰肌氨酸十八胺盐4份，氧化石油脂钡皂2份，乙二胺四亚甲基磷酸钠3份，1-羟基亚乙基二膦酸2份，丙烯酸二甲胺基乙酯1份，磺甲基化聚丙烯酰胺2份，成膜剂4份，去离子水10份。
上述金属水基防锈剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将失水山梨醇单油酸酯、肌醇六磷酸酯、磷酸二氢锌和1/3重量份去离子水混合，在真空度为0.08MPa的条件下加热至50℃，加入N-油酰肌氨酸十八胺盐，搅拌均匀，冷却至室温，得混合物Ⅰ；
步骤2，将丙烯酰胺、谷氨酸、二壬基萘磺酸盐、二环己胺和氧化石油脂钡皂加入剩余重量份的去离子水中，程序升温加热至60℃(每半小时升温10℃)，再加入1-羟基亚乙基二膦酸，搅拌均匀，冷却至室温，得混合物Ⅱ；
步骤3，将步骤1所得混合物Ⅰ和步骤2所得混合物Ⅱ混合，再加入乙二胺四亚甲基磷酸钠、丙烯酸二甲胺基乙酯、磺甲基化聚丙烯酰胺和成膜剂，加热至40℃，搅拌均匀，搅拌过程的转速为300rpm，冷却至室温，即得。
实施例2
一种金属水基防锈剂，原料以重量份计包括：失水山梨醇单油酸酯4份，肌醇六磷酸酯2份，磷酸二氢锌5份，丙烯酰胺4份，谷氨酸3份，二壬基萘磺酸盐4份，二环己胺5份，N-油酰肌氨酸十八胺盐5份，氧化石油脂钡皂4份，乙二胺四亚甲基磷酸钠5份，1-羟基亚乙基二膦酸4份，丙烯酸二甲胺基乙酯2份，磺甲基化聚丙烯酰胺4份，成膜剂5份，去离子水13份。
上述金属水基防锈剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将失水山梨醇单油酸酯、肌醇六磷酸酯、磷酸二氢锌和1/3重量份去离子水混合，在真空度为0.09MPa的条件下加热至55℃，加入N-油酰肌氨酸十八胺盐，搅拌均匀，冷却至室温，得混合物Ⅰ；
步骤2，将丙烯酰胺、谷氨酸、二壬基萘磺酸盐、二环己胺和氧化石油脂钡皂加入剩余重量份的去离子水中，程序升温加热至70℃(每半小时升温10℃)，再加入1-羟基亚乙基二膦酸，搅拌均匀，冷却至室温，得混合物Ⅱ；
步骤3，将步骤1所得混合物Ⅰ和步骤2所得混合物Ⅱ混合，再加入乙二胺四亚甲基磷酸钠、丙烯酸二甲胺基乙酯、磺甲基化聚丙烯酰胺和成膜剂，加热至45℃，搅拌均匀，搅拌过程的转速为350rpm，冷却至室温，即得。
实施例3
一种金属水基防锈剂，原料以重量份计包括：失水山梨醇单油酸酯7份，肌醇六磷酸酯5份，磷酸二氢锌8份，丙烯酰胺5份，谷氨酸4份，二壬基萘磺酸盐5份，二环己胺8份，N-油酰肌氨酸十八胺盐7份，氧化石油脂钡皂5份，乙二胺四亚甲基磷酸钠7份，1-羟基亚乙基二膦酸6份，丙烯酸二甲胺基乙酯5份，磺甲基化聚丙烯酰胺7份，成膜剂6份，去离子水18份。
上述金属水基防锈剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将失水山梨醇单油酸酯、肌醇六磷酸酯、磷酸二氢锌和1/3重量份去离子水混合，在真空度为0.08MPa的条件下加热至70℃，加入N-油酰肌氨酸十八胺盐，搅拌均匀，冷却至室温，得混合物Ⅰ；
步骤2，将丙烯酰胺、谷氨酸、二壬基萘磺酸盐、二环己胺和氧化石油脂钡皂加入剩余重量份的去离子水中，程序升温加热至80℃(每半小时升温10℃)，再加入1-羟基亚乙基二膦酸，搅拌均匀，冷却至室温，得混合物Ⅱ；
步骤3，将步骤1所得混合物Ⅰ和步骤2所得混合物Ⅱ混合，再加入乙二胺四亚甲基磷酸钠、丙烯酸二甲胺基乙酯、磺甲基化聚丙烯酰胺和成膜剂，加热至50℃，搅拌均匀，搅拌过程的转速为400rpm，冷却至室温，即得。
实施例4
一种金属水基防锈剂，原料以重量份计包括：失水山梨醇单油酸酯8份，肌醇六磷酸酯6份，磷酸二氢锌9份，丙烯酰胺8份，谷氨酸7份，二壬基萘磺酸盐7份，二环己胺9份，N-油酰肌氨酸十八胺盐8份，氧化石油脂钡皂9份，乙二胺四亚甲基磷酸钠8份，1-羟基亚乙基二膦酸9份，丙烯酸二甲胺基乙酯6份，磺甲基化聚丙烯酰胺8份，成膜剂9份，去离子水21份。
上述金属水基防锈剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将失水山梨醇单油酸酯、肌醇六磷酸酯、磷酸二氢锌和1/3重量份去离子水混合，在真空度为0.1MPa的条件下加热至50℃，加入N-油酰肌氨酸十八胺盐，搅拌均匀，冷却至室温，得混合物Ⅰ；
步骤2，将丙烯酰胺、谷氨酸、二壬基萘磺酸盐、二环己胺和氧化石油脂钡皂加入剩余重量份的去离子水中，程序升温加热至90℃(每半小时升温10℃)，再加入1-羟基亚乙基二膦酸，搅拌均匀，冷却至室温，得混合物Ⅱ；
步骤3，将步骤1所得混合物Ⅰ和步骤2所得混合物Ⅱ混合，再加入乙二胺四亚甲基磷酸钠、丙烯酸二甲胺基乙酯、磺甲基化聚丙烯酰胺和成膜剂，加热至60℃，搅拌均匀，搅拌过程的转速为300rpm，冷却至室温，即得。
实施例5
一种金属水基防锈剂，原料以重量份计包括：失水山梨醇单油酸酯9份，肌醇六磷酸酯7份，磷酸二氢锌10份，丙烯酰胺10份，谷氨酸8份，二壬基萘磺酸盐9份，二环己胺12份，N-油酰肌氨酸十八胺盐9份，氧化石油脂钡皂10份，乙二胺四亚甲基磷酸钠9份，1-羟基亚乙基二膦酸10份，丙烯酸二甲胺基乙酯7份，磺甲基化聚丙烯酰胺9份，成膜剂10份，去离子水25份。
上述金属水基防锈剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将失水山梨醇单油酸酯、肌醇六磷酸酯、磷酸二氢锌和1/3重量份去离子水混合，在真空度为0.1MPa的条件下加热至70℃，加入N-油酰肌氨酸十八胺盐，搅拌均匀，冷却至室温，得混合物Ⅰ；
步骤2，将丙烯酰胺、谷氨酸、二壬基萘磺酸盐、二环己胺和氧化石油脂钡皂加入剩余重量份的去离子水中，程序升温加热至90℃(每半小时升温10℃)，再加入1-羟基亚乙基二膦酸，搅拌均匀，冷却至室温，得混合物Ⅱ；
步骤3，将步骤1所得混合物Ⅰ和步骤2所得混合物Ⅱ混合，再加入乙二胺四亚甲基磷酸钠、丙烯酸二甲胺基乙酯、磺甲基化聚丙烯酰胺和成膜剂，加热至60℃，搅拌均匀，搅拌过程的转速为500rpm，冷却至室温，即得。
将实施例1至5所得防锈剂及市售产品进行性能测试。将铁片除油除锈、水洗、防锈液浸泡、晾干成膜，再进行性能测试。
(1)湿热试验
将成膜后的试片置于底部盛有自来水的干燥器的隔板上(不要堵孔)，合上干燥器盖，置于已恒温到55土2℃恒温箱中，测试出现锈迹时所需时间；
(2)盐水浸泡试验
将成膜后的试片浸泡于3％的盐水中，置于温度为20℃的室内，连续试验到出现锈迹，记录所需时间。
(3)中性盐雾试验
将3％的食盐水以细雾状喷射，使其均匀落在试片表面，并不断维持液膜更新，直到出现锈迹为止，记录所用时间。
结果如下：
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 市售产品 | |
| 湿热实验/h | 50 | 52 | 47 | 51 | 54 | 30 |
| 盐水浸泡/h | 36 | 37 | 34 | 35 | 38 | 24 |
| 中性盐雾试验/min | 35 | 32 | 37 | 34 | 39 | 20 |
| 外观/级 | 9 | 8 | 8 | 9 | 9 | 6 |
由上表可知，本发明的防锈剂湿热试验可达47h以上，盐水浸泡试验可达34h以上，中性盐雾试验可达32min以上，膜外观均匀，防锈性能远远优于市售产品。
Claims (1)
1.一种金属水基防锈剂，其特征在于：原料以重量份计包括：失水山梨醇单油酸酯9份，肌醇六磷酸酯7份，磷酸二氢锌10份，丙烯酰胺10份，谷氨酸8份，二壬基萘磺酸盐9份，二环己胺12份，N-油酰肌氨酸十八胺盐9份，氧化石油脂钡皂10份，乙二胺四亚甲基膦酸钠9份，1-羟基亚乙基二膦酸10份，丙烯酸二甲胺基乙酯7份，磺甲基化聚丙烯酰胺9份，成膜剂10份，去离子水25份；
所述二壬基萘磺酸盐为二壬基萘磺酸钡、二壬基萘磺酸钙、二壬基萘磺酸锌或二壬基萘磺酸铵；
所述成膜剂为聚乙二醇、聚乙烯醇、羧甲基淀粉、羧甲基纤维素、明胶或阿拉伯树胶中的一种；
其制备方法包括以下步骤：
步骤1，将失水山梨醇单油酸酯、肌醇六磷酸酯、磷酸二氢锌和1/3重量份去离子水混合，在真空度为0.1MPa的条件下加热至70℃，加入N-油酰肌氨酸十八胺盐，搅拌均匀，冷却至室温，得混合物Ⅰ；
步骤2，将丙烯酰胺、谷氨酸、二壬基萘磺酸盐、二环己胺和氧化石油脂钡皂加入剩余重量份的去离子水中，以每半小时升温10℃的程序升温加热至90℃，再加入1-羟基亚乙基二膦酸，搅拌均匀，冷却至室温，得混合物Ⅱ；
步骤3，将步骤1所得混合物Ⅰ和步骤2所得混合物Ⅱ混合，再加入乙二胺四亚甲基膦酸钠、丙烯酸二甲胺基乙酯、磺甲基化聚丙烯酰胺和成膜剂，加热至60℃，搅拌均匀，搅拌过程的转速为500rpm，冷却至室温，即得。
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Effective date of registration: 20181018 Address after: 310009 Jiefang Road 1806, Shangcheng District, Hangzhou, Zhejiang, 1806 Applicant after: Hangzhou Jinhui Intellectual Property Agency Co.,Ltd. Address before: 325000 No. 138 Hualong Road, Qu Xi Town, Ouhai District, Wenzhou, Zhejiang Applicant before: Wu Guozhen Effective date of registration: 20181018 Address after: 315000 219 Huiquan Road, Fenghua District, Ningbo, Zhejiang Applicant after: NINGBO SHENXIN ELECTRONICS Co.,Ltd. Address before: 310009 Jiefang Road 1806, Shangcheng District, Hangzhou, Zhejiang, 1806 Applicant before: Hangzhou Jinhui Intellectual Property Agency Co.,Ltd. |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 315000 219 Huiquan Road, Fenghua District, Ningbo, Zhejiang Patentee after: Ningbo Shenxin Technology Co.,Ltd. Address before: 315000 219 Huiquan Road, Fenghua District, Ningbo, Zhejiang Patentee before: NINGBO SHENXIN ELECTRONICS Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20231012 Address after: No. 209 Huiquan Road, Jiangkou Street, Fenghua District, Ningbo City, Zhejiang Province, 315000 Patentee after: NINGBO TOPSMAKE TECHNOLOGY CO.,LTD. Address before: 315000 219 Huiquan Road, Fenghua District, Ningbo, Zhejiang Patentee before: Ningbo Shenxin Technology Co.,Ltd. |