CN104746082B - 一种水基铜防锈剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水基铜防锈剂及其制备方法，在非酸性条件下，通过采用一定量的双氧水氧化金属铜，形成一层致密氧化膜而又不会造成Cu腐蚀，并结合使用有机胺和螯合剂，通过对有机胺和螯合剂的配方进行优化，使防锈剂的有机物成分种类大大减少，同时防锈剂与铜表面结合性能好，防锈层更加连续致密，防锈效果更佳，生产成本低，环保节能，易于生产。
Description
技术领域
本发明涉及铜材防锈技术领域，具体说是一种水基铜防锈剂及其制备方法。
背景技术
金属加工件在生产加工及运输的过程中，很容易生锈，全世界每年钢铁总产量大约有几十亿吨，但因锈蚀而损失掉的约占四分之一，因此金属表面防锈是工业生产中的重要课题。传统的防锈液中含大量的亚硝酸钠，有致癌性，对人体和环境具有较大毒害，不便于废液的处理与排放，且防锈时间较短，而对于需要长期防锈材料，一般采用在其表面涂上硬膜防锈油，成膜透明美观，但是不稳定也易氧化变色，还需要有机溶剂溶解，带来易燃易爆的危险也不利于环保和健康。特别地，对于具有高性能、高精密度、高集成度、高微型化的高技术产品，对表面洁净度和防锈处理要求十分严格，微小的污染和锈斑都会对产品的性能、质量、可靠性产生严重的影响。因此，研究综合性能更加优异的防锈产品具有重大的研究意义。
CN 103695930A中提到了一种水基铜防锈剂，该防锈液具有较好的防锈效果，但由于有机物成分种类较多，制作工艺较为复杂，防锈效果仍有待提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种防锈效果好、易于生产的水基铜防锈剂及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案一为：
一种水基铜防锈剂，其特征在于，由以下重量百分比的组分组成：
所述表面活性剂选自烷基萘磺酸钠、椰油酸二乙醇酰胺和壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种；
所述含氮有机化合物选自乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基单乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、异丙醇胺、二异丙醇胺和三异丙醇胺中的一种或多种；
所述缓蚀剂选自苯并三唑、植酸和5-氨基-1H-四唑中的一种或多种；
所述PH调节剂选自甘氨酸、亮氨酸、谷氨酸、缬氨酸、磷酸二氢钠、乳酸、苹果酸和山梨酸中的一种或多种。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案二为：
一种如上所述的水基铜防锈剂的制备方法，包括以下步骤：将水、双氧水和添加剂在室温下溶解完全后，加入含氮有机化合物，搅拌10分钟，然后加入其他剩余组分，继续搅拌15分钟，即得。
本发明的有益效果在于：通过采用一定量的双氧水氧化金属铜，形成一层致密氧化膜而又不会造成Cu腐蚀，并结合使用有机胺和螯合剂，通过对有机胺和螯合剂的配方进行优化，使防锈剂的有机物成分种类大大减少，同时防锈剂与铜表面结合性能好，防锈层更加连续致密，防锈效果更佳，生产成本低，环保节能，易于生产。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。
本发明最关键的构思在于：非酸性条件下，利用一定量双氧水氧化金属铜，形成一层致密氧化膜而又不会造成Cu腐蚀，并结合使用有机胺和螯合剂，通过对有机胺和螯合剂的配方进行优化，使防锈剂的有机物成分种类大大减少，同时防锈剂与铜表面结合性能好，防锈层更加连续致密，防锈效果更佳。
具体的，本发明提供的水基铜防锈剂，由以下重量百分比的组分组成：
所述表面活性剂选自烷基萘磺酸钠、椰油酸二乙醇酰胺和壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种；
所述含氮有机化合物选自乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基单乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、异丙醇胺、二异丙醇胺和三异丙醇胺中的一种或多种；
所述缓蚀剂选自苯并三唑、植酸和5-氨基-1H-四唑中的一种或多种；
所述PH调节剂选自甘氨酸、亮氨酸、谷氨酸、缬氨酸、磷酸二氢钠、乳酸、苹果酸和山梨酸中的一种或多种。
本发明的技术原理如下：
本发明采用0.05-5％的双氧水主要作为氧化剂，使金属铜表面形成一层致密的氧化膜而又不会造成Cu腐蚀；采用0.05％-2％的表面活性剂主要是使防锈液的表面张力在45mN/m以下，从而提高对基板的润湿性和浸渗性，更有利于防锈液发挥作用；采用5-10％的含氮有机化合物作用主要是去除油性污垢、同时可促进防锈剂在铜金属材料表面的铺展，进而有效隔离环境中的酸化水、CO2等对Cu表面的腐蚀，另外含氮有机化合物的加入可以对防锈剂起到增稠的作用，避免防锈剂的流失，进一步增强了防锈剂在金属表面的附着；采用0.2-5％的添加剂(缓蚀剂和PH调节剂)主要是起到抑制金属腐蚀及调节PH的作用。通过上述各组分的协同作用，本发明所提供的水基铜防锈剂各项性能均可符合国家标准，防锈时间可达4-6个月，去污能力较强，同时对人体无毒、无害、满足环保要求，其防锈性能已接近或达到国外进口产品水平。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过采用一定量的双氧水氧化金属铜，形成一层致密氧化膜而又不会造成Cu腐蚀，并结合使用有机胺和螯合剂，通过对有机胺和螯合剂的配方进行优化，使防锈剂的有机物成分种类大大减少，同时防锈剂与铜表面结合性能好，防锈层更加连续致密，防锈效果更佳，生产成本低，环保节能，易于生产。
进一步的，本发明提供的水基铜防锈剂，由以下重量百分比的组分组成：
所述表面活性剂为椰油酸二乙醇酰胺或壬基酚聚氧乙烯醚；
所述含氮有机化合物为三乙醇胺、N-甲基单乙醇胺、N-甲基二乙醇胺或异丙醇胺；
所述缓蚀剂为苯并三唑、植酸或5-氨基-1H-四唑；
所述PH调节剂为谷氨酸、缬氨酸、乳酸或山梨酸。
实施例1
一种水基铜防锈液，由下列重量份(公斤)的原料制成：双氧水0.5、椰油酸二乙醇酰胺0.08、异丙醇胺5、BTA1.5、山梨酸1.0、水91.92。
所述水基铜防锈液的制备方法，包括以下步骤：将水、双氧水、山梨酸在室温下溶解完全后，加入异丙醇胺，搅拌10分钟；加入其他剩余成分，继续搅拌15分钟，即得。
实施例2
一种水基铜防锈液，由下列重量份(公斤)的原料制成：双氧水0.05、椰油酸二乙醇酰胺0.05、三乙醇胺5、ATZ1.5、乳酸1.0、水92.4。
所述水基铜防锈液的制备方法，包括以下步骤：将水、双氧水、乳酸在室温下溶解完全后，加入ATZ，搅拌10分钟；加入其他剩余成分，继续搅拌15分钟，即得。
实施例3
一种水基铜防锈液，由下列重量份(公斤)的原料制成：双氧水5、壬基酚聚氧乙烯醚2、N-甲基单乙醇胺10、植酸1.5、谷氨酸3.5、水78。
所述水基铜防锈液的制备方法，包括以下步骤：将水、双氧水、谷氨酸在室温下溶解完全后，加入N-甲基单乙醇胺，搅拌10分钟；加入其他剩余成分，继续搅拌15分钟，即得。
实施例4
一种水基铜防锈液，由下列重量份(公斤)的原料制成：双氧水1.5、壬基酚聚氧乙烯醚1.5、N-甲基二乙醇胺8、BTA0.9、缬氨酸0.1、水88。
所述水基铜防锈液的制备方法，包括以下步骤：将水、双氧水、缬氨酸在室温下溶解完全后，加入N-甲基二乙醇胺，搅拌10分钟；加入其他剩余成分，继续搅拌15分钟，即得。
对比例1
一种水基铜防锈液，由下列重量份(公斤)的原料制成：巯基苯并噻唑2.5、聚氧乙烯烷基醚3.5、顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠1.5、脂肪醇聚氧乙烯醚丙烯酸酯1.5、十二烷基磺酸钠1.5、碳酸钠2.5、2-甲基咪唑啉0.7、衣康酸13、EDTA二钠1.5、助剂4.5、水300。所述的助剂由下列重量份(公斤)的原料制成：聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯2、纳米二氧化钛0.1、碳酸氢钠2、二乙醇胺2、羧甲基纤维素3、聚乙烯醇2、桃胶1、硅酸钠2、尿素3、过硫酸铵1、水20；制备方法是将过硫酸铵溶于水后，再加入其它剩余物料，搅拌10-15分钟，加热至70-80℃，搅拌反应1-2小时，即得。
所述水基铜防锈液的制备方法，包括以下步骤：将水、聚氧乙烯烷基醚、顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚丙烯酸酯、十二烷基磺酸钠、碳酸钠混合，加热至45℃；加入衣康酸、EDTA二钠，继续加热到83℃，搅拌13分钟；加入其他剩余成分，继续搅拌18分钟，即得。
对比例1为CN103695930A中记载的具体实施例。
对比例2
一种水基铜防锈液，由下列重量份(公斤)的原料制成：双氧水8、椰油酸二乙醇酰胺0.08、异丙醇胺5、BTA1.5、山梨酸1.0、水84.42。
所述水基铜防锈液的制备方法，包括以下步骤：将水、双氧水、山梨酸在室温下溶解完全后，加入异丙醇胺，搅拌10分钟；加入其他剩余成分，继续搅拌15分钟，即得。
对比例2与实施例1的区别在于：双氧水的重量百分比为8％，大于0.05～5％。
对比例3
一种水基铜防锈液，由下列重量份(公斤)的原料制成：双氧水0.01、椰油酸二乙醇酰胺0.08、异丙醇胺5、BTA1.5、山梨酸1.0、水92.41。
所述水基铜防锈液的制备方法，包括以下步骤：将水、双氧水、山梨酸在室温下溶解完全后，加入异丙醇胺，搅拌10分钟；加入其他剩余成分，继续搅拌15分钟，即得。
对比例3与实施例1的区别在于：双氧水的重量百分比为0.01％，小于0.05～5％。
将上述实施例1-4及对比例1-3得到的水基铜防锈液各项性能指标按国家标准检测，并与进口防锈产品进行对比试验，检测其防锈效果：
高低温稳定性：按照JB/T4323.2-1999进行；
湿热防锈试验：将新加工成的钢板基体试片在50-70℃的防锈液中浸泡1-2min，取出在110℃下烘干，将试片放入干燥器的隔板上(底部注入1000mL的蒸馏水)，加盖后置于35-38℃条件下恒温放置，观察防锈时间。
腐蚀试验：按照JB/T4323.2-1999进行；
盐水浸渍试验：将新加工成的钢板基体试片在50-70℃的防锈液中浸泡1-2min，取出在110℃下烘干后，常温下浸渍在盐水中，观察防锈时间；
室内挂片试验：将所制备的水基铜防锈液刷涂在新加工成的钢板基体表面，置于室内，观察锈斑出现的时间；
封存防锈试验：将新加工成的钢板基体试片经防锈处理后，放入透明的密封塑料袋中，密封好定期观察试片的表面状况。
去污试验：将沾有油污的钢板基体在50-70℃的防锈液中浸泡12min，取出自然风干，观察油污是否去除干净。
检测结果如表1所示：
表1
由表1可以看出，本发明的防锈液的各项性能指标，均明显优于对比例1-3，防锈时间可达4-5个月，防锈效果更佳，去污能力较强，同时对人体无毒、无害、满足环保要求，其防锈性能已接近或达到国外进口产品水平。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (3)
1.一种水基铜防锈剂，其特征在于，由以下重量百分比的组分组成：
所述表面活性剂选自烷基萘磺酸钠、椰油酸二乙醇酰胺和壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种；
所述含氮有机化合物选自乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基单乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、异丙醇胺、二异丙醇胺和三异丙醇胺中的一种或多种；
所述缓蚀剂选自苯并三唑、植酸和5-氨基-1H-四唑中的一种或多种；
所述pH调节剂选自甘氨酸、亮氨酸、谷氨酸、缬氨酸、磷酸二氢钠、乳酸、苹果酸和山梨酸中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的水基铜防锈剂，其特征在于，由以下重量百分比的组分组成：
所述表面活性剂为椰油酸二乙醇酰胺或壬基酚聚氧乙烯醚；
所述含氮有机化合物为三乙醇胺、N-甲基单乙醇胺、N-甲基二乙醇胺或异丙醇胺；
所述缓蚀剂为苯并三唑、植酸或5-氨基-1H-四唑；
所述pH调节剂为谷氨酸、缬氨酸、乳酸或山梨酸。
3.一种如权利要求1或2所述的水基铜防锈剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将水、双氧水和pH调节剂在室温下溶解完全后，加入含氮有机化合物，搅拌10分钟，然后加入其他剩余组分，继续搅拌15分钟，即得。
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