CN104845727A - 水溶性抗磨防锈组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水溶性抗磨防锈组合物及其制备方法，所述水溶性抗磨防锈组合物由包括如下重量份的原料制备得到：高分子防锈剂7～9份、无机防锈剂4～9份、乳化剂9～14份、甘油3～5份、成膜剂6～9份、烷基磺酸钠8～15份和水35～55份。本发明还涉及所述水溶性抗磨防锈组合物在金属类防锈，尤其是铜或者铜合金防锈中的应用。

Description

水溶性抗磨防锈组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及金属防锈技术领域，更具体地，本发明涉及一种水溶性抗磨防锈组合物及其制备方法。

背景技术

金属在大气中，会与氧、水及其它杂质在一定条件下发生化学作用或电化学作用而产生金属腐蚀。金属的腐蚀是生产中经常遇到的问题，生锈或锈蚀是金属腐蚀中的一种。金属腐蚀不仅使金属材料本身在其外形、色泽以及机械性能方面受到破坏，更主要的是使其制品的质量等级下降、精度和灵敏度受损。正因如此，防锈剂的使用越来越广泛。钢铁制品的封存防锈多采用防锈油，但后续工序需进行除油处理，但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，使得开发水溶性防锈剂的研究具有非常重要的意义。然而，现有的水溶性防锈剂由于极性基团种类单一，难以利用不同极性基团的优势，因此防锈性能一般，此外，在切削液中使用时，还存在耐磨性能不好的问题。

因此，非常需要开发一种极性基团丰富、致密度高且抗磨性能好的水溶性抗磨防锈组合物。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供在长期保存金属部件时能够保持金属部件表面的清洁且防止生锈的抗磨防锈组合物以及防锈方法，此外，该抗磨防锈组合物还可在一定程度上提高防锈层的耐磨性能。

为此，本发明的一个方面提供了水溶性抗磨防锈组合物，由包括如下重量份的原料制备得到：高分子防锈剂7～9份、无机防锈剂4～9份、乳化剂9～14份、甘油3～5份、成 膜剂6～9份、烷基磺酸钠8～15份和水35～55份；所述高分子防锈剂的化学结构为：

优选地，所述水溶性抗磨防锈组合物，由包括如下重量份的组分制备得到：高分子防锈剂8份、无机防锈剂7份、乳化剂13份、甘油4份、成膜剂8份、烷基磺酸钠12份和水50份。

在一种实施方式中，所述高分子防锈剂由第一组分和第二组分制备得到，其中，

第一组分的化学结构为：

第二组分的化学结构为：

在一种实施方式中，所述无机防锈剂为磷酸铁锌、磷钼酸锌、钼酸钠、钼酸铵和癸二酸中的一种或其组合。

在一种实施方式中，所述乳化剂为油酸三乙醇胺皂、山梨醇醉单油酸醋(S-80)和烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10)中的任意一种或多种。

在一种实施方式中，所述成膜剂由包括苯乙烯磺酸钠、丙烯酸丁酯以及乙烯基咪唑的原料制备得到，其中，苯乙烯磺酸钠、丙烯酸丁酯以及乙烯基咪唑的摩尔比为1：3：(1～4)。

本发明的另一方面提供了制备所述水溶性抗磨防锈组合物的方法，包括如下步骤：

(1)将配方量的高分子防锈剂、乳化剂和烷基磺酸钠溶于配方量的水中，加热至100～120℃，完全溶解得到中间体A；

(2)将配方量的无机防锈剂加热至75～80℃，完全熔化后得到中间体B；

(3)向步骤(2)得到的中间体B中加入甘油和成膜剂，加热至80～90℃得到中间体C，将中间体A和中间体C混合，即得水溶性抗磨防锈组合物；

所述高分子防锈剂的化学结构为：

所述成膜剂由包括苯乙烯磺酸钠、丙烯酸丁酯以及乙烯基咪唑的原料制备得到。

本发明的另一方面提供了一种金属类的防锈方法，在金属类的表面上覆盖所述的水溶性抗磨防锈组合物时，以水系溶液的形式使用所述的水溶性抗磨防锈组合物。

在一种实施方式中，所述金属类是铜或者铜合金。

参考以下详细说明更易于理解本申请的上述以及其他特征、方面和优点。

具体实施方式

参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本公开内容。在以下说明书和权利要求书中会提及大量术语，这些术语被定义为具有以下含义。

单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。

“任选的”或者“任选地”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。

说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。

“防锈剂”是一种高效的合成渗透剂，它能强力渗入锈蚀物、腐蚀物、油污内从而轻松地将其清除掉，具有渗透除锈、松动润滑、抵制腐蚀、保护金属等性能。

本发明的一个方面提供了一种水溶性抗磨防锈组合物，由包括如下重量份的原料制备得到：高分子防锈剂7～9份、无机防锈剂4～9份、乳化剂9～14份、甘油3～5份、成膜剂6～9份、烷基磺酸钠8～15份和水35～55份；所述高分子防锈剂的化学结构为：

在一种实施方式中，所述水溶性抗磨防锈组合物，由包括如下重量份的组分制备得到：高分子防锈剂8份、无机防锈剂7份、乳化剂13份、甘油4份、成膜剂8份、烷基磺酸钠12份和水50份。

在一种实施方式中，所述高分子防锈剂由包括第一组分和第二组分的原料制备得到，其中，

第一组分的化学结构为：

第二组分的化学结构为：

具体合成路线如下：

将第一组分1mol，第二组分1mol以及100ml二甲基亚砜加入三口瓶中，通氮气保护并升温至140℃反应6h后，减压蒸馏得到所述高分子防锈剂。

在一种实施方式中，所述第二组分由二磺化氟苯以及对氨基苯酚制备得到，其合成路线如下：

所述第二组分中的二苯醚结构可以有效地提高防锈层的耐磨性能。

在一种实施方式中，所述无机防锈剂为磷酸铁锌、磷钼酸锌、钼酸钠、钼酸铵和癸二酸中的一种或其组合；优选地，所述无机防锈剂为磷酸铁锌、磷钼酸锌中的一种或其组合；更优选地，所述无机防锈剂为磷酸铁锌。

在一种实施方式中，所述乳化剂为油酸三乙醇胺皂、S-80和OP-10中的任意一种或多种。

在一种实施方式中，所述成膜剂由包括苯乙烯磺酸钠、丙烯酸丁酯以及乙烯基咪唑的原料制备得到。

咪唑基团可以与磺酸基团形成离子交联，既可以提高防锈层的致密性，又可以提高稳定性，因此可以提供本发明的有益技术效果。

在一种实施方式中，所述成膜剂由包括苯乙烯磺酸钠、丙烯酸丁酯以及乙烯基咪唑的原料制备得到，其中，苯乙烯磺酸钠、丙烯酸丁酯以及乙烯基咪唑的摩尔比为1：3：(1～4)；优选地，苯乙烯磺酸钠、丙烯酸丁酯以及乙烯基咪唑的摩尔比为1：3：(1.5～3)；更优选地，苯乙烯磺酸钠、丙烯酸丁酯以及乙烯基咪唑的摩尔比为1：3：2。

所述成膜剂的分子量可以通过通常的方法例如加入四氯化碳、月桂基硫醇、正十二烷 基硫醇、叔十二烷基硫醇、巯基乙酸辛酯、硫甘油等链转移剂或氢醌等制备抑制剂的方法进行调节。由此得到的共聚物的重均分子量通常为1000-200000，优选2000-150000，更优选为5000-50000。

在一种实施方式中，所述烷基磺酸钠选自十一烷基磺酸钠，十二烷基磺酸钠，十三烷基磺酸钠，十四烷基硫酸钠，十五烷基磺酸钠，十六烷基磺酸钠，水合正戊烷磺酸钠，以及十八烷基磺酸钠中的任意一种；优选地，所述烷基磺酸钠选自十一烷基磺酸钠，十二烷基磺酸钠，十三烷基磺酸钠中的任意一种；更优选地，所述烷基磺酸钠为十二烷基磺酸钠。

本发明的另一方面提供了制备所述水溶性抗磨防锈组合物的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将配方量的高分子防锈剂、乳化剂和烷基磺酸钠溶于配方量的水中，加热至100～120℃，完全溶解得到中间体A；

(2)将配方量的无机防锈剂加热至75～80℃，完全熔化后得到中间体B；

(3)向步骤(2)得到的中间体B中加入甘油和成膜剂，加热至80～90℃得到中间体C，将中间体A和中间体C混合，即得水溶性抗磨防锈组合物；

所述高分子防锈剂的化学结构为：

所述成膜剂由包括苯乙烯磺酸钠、丙烯酸丁酯以及乙烯基咪唑的原料制备得到。

本发明的抗磨防锈组合物中作为有效成分含有所述高分子防锈剂。该共聚物富于水溶性，可以以水系溶液的形式使用，还可以根据需要使用适当的分散剂、乳化剂等以分散液、乳化液的形式使用。上述中所谓的水系溶液是指水或者以水为主要溶剂的溶液，在后一种 情况下，在不妨碍水对所述高分子防锈剂的溶解作用的范围内也可以含有机溶剂。例如，在不影响防锈效果的范围内也可以含有在制造防锈性制备物时使用的溶剂。

在本发明的抗磨防锈组合物中，在不损害所述高分子防锈剂的防锈效果的范围内，也可以根据需要加入其它防锈剂、紫外线吸收剂、近红外线吸收剂、水溶性消光剂、抗氧化剂、萤光增白剂、润湿剂、表面张力调节剂、颜料、染料、色素、香料、金属钝化剂、造核剂、抗静电剂、阻燃剂、润滑剂、增稠剂、防霉剂、缓蚀剂、氧吸收剂或者加工助剂和其它以往向防锈剂组合物中添加的添加剂等。

本发明的抗磨防锈组合物对一般的金属类(铜、铁等金属或者合金)的防锈有效，而特别是对于铜和铜合金可显示出优良的防锈效果。

本发明的防锈方法可以通过如下方法实施，例如在需要防锈的金属表面上通过涂布、喷雾器喷雾含有本发明的抗磨防锈组合物的溶液来进行覆盖，或者将该金属浸渍于该溶液等进行处理后，使其干燥来进行覆盖的方法来实施。

本发明的抗磨防锈组合物可以以溶液的状态进行保存，但是考虑到流通的便利，也可以设法使其形成浓缩液，然后使用时再按照规定的浓度用水进行稀释。

如果采用本发明的防锈方法，可以非常简便地对金属类进行防锈处理，即使在盐水中、酸性气相中、高温多湿环境中、或者长期室外暴露的恶劣条件下也可以显著抑制生锈乃至腐蚀。另外，在用于电子设备的塑料制外壳时，可以获得与镍的无电解镀相同的效果。

在下文中，通过实施例对本发明进行更详细地描述，但应理解，这些实施例仅仅是例示的而非限制性的。如果没有其它说明，所用原料都是市售的。

原料：

A1：

B1:磷酸铁锌

B2：磷钼酸锌 

B3：钼酸钠

C1:油酸三乙醇胺皂

C2:S-80

C3:OP-10

D1:甘油

E1：苯乙烯磺酸钠/丙烯酸丁酯/乙烯基咪唑的摩尔比为1：3：1所得成膜剂(重均分子量为1500)

E2：苯乙烯磺酸钠/丙烯酸丁酯/乙烯基咪唑的摩尔比为1：3：2所得成膜剂(重均分子量为1500)

E3：苯乙烯磺酸钠/丙烯酸丁酯/乙烯基咪唑的摩尔比为1：3：3所得成膜剂(重均分子量为1500)

E4：苯乙烯磺酸钠/丙烯酸丁酯/乙烯基咪唑的摩尔比为1：3：2所得成膜剂(重均分子量为3500)

E5：苯乙烯磺酸钠/丙烯酸丁酯/乙烯基咪唑的摩尔比为1：3：2所得成膜剂(重均分子量为20000)

F1：十二烷基磺酸钠

G1：水

实施例1～8

本发明按照下表中的配方制备水溶性抗磨防锈组合物，制备方法如下(下述组分的用量均为重量份数)：

(1)将配方量的高分子防锈剂、乳化剂和烷基磺酸钠溶于配方量的水中，加热至100～120℃，完全溶解得到中间体A；

(2)将配方量的无机防锈剂加热至75～80℃，完全熔化后得到中间体B；

(3)向步骤(2)得到的中间体B中加入甘油和成膜剂，加热至80～90℃得到中间体C，将中间体A和中间体C混合，即得水溶性抗磨防锈组合物。

表1为水溶性抗磨防锈组合物的配方及用量(重量份数)。

表1

测试方法

防锈试验

如下所述地制作试验片：使用320号砂纸将铜板(JIS规格C1020P，0.5×30×70mm)的表面抛光后，浸渍于0.5％盐酸中5分钟，然后水洗1分钟。

试验液：将实施例1～8得到的抗磨防锈组合物作为试验液1～8。

比较试验液1：为对比本申请试验液1～8与其它水溶性抗磨防锈组合物的防锈能力的大小，选用亚硝酸钠无机盐防锈剂有机防锈剂作为对比。因为亚硝酸钠是工业上常用的水溶性无机防锈剂，其价格低廉、防锈性能良好。将比较试验液1配成与试验液7相同浓度 的防锈水，进行对比试验。

将上述试验片分别在20℃下浸渍于试验液1～8以及比较试验液1中2分钟，通过送风在60℃下干燥30分钟。向处理过的各试验片上，在35℃下喷雾5％食盐水24小时，确认表面状态。另外，用接触电阻值仪(三菱化学制，探测器：2个探针方式)测量试验前后的电阻值。在5个位置进行测量，并把其平均值作为表面电阻值。还有，对于作为参考在铜板表面上进行了镍无电解镀的材料也同样进行食盐水喷雾处理，并确认表面状态。

 表2示出了上述实验结果。

表2

摩擦性能测试

采用MS-800型四球摩擦磨损试验机模拟评定。试验条件:为了近似模拟切削工况，用测定短时间的磨痕直径来评定抗磨性，测试条件为:四球机转速为1490 r/min，载荷为519牛顿，时间为10秒，室温。所用钢球为上海钢球厂生产的GCr15二级钢球，直径为12.7 mm。测试结果见表3。

表3

从表2及表3可以看出，本发明制备的防锈组合物在具备优异防锈性能的同时，还具备良好的抗磨性能，因此提供了本发明的有益技术效果。

前述的实例仅是说明性的，用于解释本公开的特征的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。而且在科技上的进步将形成由于语言表达的不准确的原因而未被目前考虑的可能的等同物或子替换，且这些变化也应在可能的情况下被解释为被所附的权利要求覆盖。

Claims (10)

1.水溶性抗磨防锈组合物，其特征在于，由包括如下重量份的原料制备得到：高分子防锈剂7～9份、无机防锈剂4～9份、乳化剂9～14份、甘油3～5份、成膜剂6～9份、烷基磺酸钠8～15份和水35～55份；其中，所述高分子防锈剂的化学结构为：

2.如权利要求1所述的水溶性抗磨防锈组合物，其特征在于，由包括如下重量份的原料制备得到：高分子防锈剂8份、无机防锈剂7份、乳化剂13份、甘油4份、成膜剂8份、烷基磺酸钠12份和水50份；其中，所述高分子防锈剂的化学结构为：

3.如权利要求1所述的水溶性抗磨防锈组合物，其特征在于，所述高分子防锈剂由包括第一组分和第二组分的原料制备得到，其中，

第一组分的化学结构为：

第二组分的化学结构为：

4.如权利要求1所述的水溶性抗磨防锈组合物，其特征在于，所述无机防锈剂为磷酸铁锌、磷钼酸锌、钼酸钠、钼酸铵和癸二酸中的一种或几种。

5.如权利要求1所述的水溶性抗磨防锈组合物，其特征在于，所述乳化剂为油酸三乙醇胺皂、S-80和OP-10中的一种或几种。

6.如权利要求1所述的水溶性抗磨防锈组合物，其特征在于，所述成膜剂由包括苯乙烯磺酸钠、丙烯酸丁酯以及乙烯基咪唑的原料制备得到。

7.如权利要求6所述的水溶性抗磨防锈组合物，其特征在于，制备所述成膜剂的原料中，苯乙烯磺酸钠、丙烯酸丁酯和乙烯基咪唑的摩尔比为1：3：(1～4)。

8.权利要求1所述水溶性抗磨防锈组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将配方量的高分子防锈剂、乳化剂和烷基磺酸钠溶于配方量的水中，加热至100～120℃，完全溶解得到中间体A；

(2)将配方量的无机防锈剂加热至75～80℃，完全熔化后得到中间体B；

(3)向步骤(2)得到的中间体B中加入甘油和成膜剂，加热至80～90℃得到中间体C，将中间体A和中间体C混合，即得水溶性抗磨防锈组合物；

所述高分子防锈剂的化学结构为：

所述成膜剂由包括苯乙烯磺酸钠、丙烯酸丁酯以及乙烯基咪唑的原料制备得到。

9.一种金属类的防锈方法，其特征在于，在金属类的表面上覆盖权利要求1-7中任一项所述的水溶性抗磨防锈组合物，以水系溶液的形式使用权利要求1-7中任一项所述的水溶性抗磨防锈组合物。

10.如权利要求9所述的防锈方法，其特征在于，所述金属类是铜或者铜合金。