CN106011828A - 一种q235a碳素钢表面成膜剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种Q235A碳素钢表面成膜剂，由如下质量百分比的组分构成：去离子水19‑25%，莲藕汁14‑18%，混合醇10‑15%，盐酸2‑4%，糖水3‑6%，13%的单宁酸溶液12‑18%，山梨酸钾2‑3%，烷基硫代磷酸锌2‑4%，三乙醇胺6‑9%，聚异丁烯2‑5%，瓜尔胶2‑4%，黄原胶2‑6%，润湿剂2‑3%，消泡剂1‑2%，本发明选料精良，采用科学的加工方法，在钢铁表面形成保护膜，防止钢铁表面生锈，本发明以去离子水为分散介质，配合其他原料，绿色环保，无污染；不含甲苯、乙苯、二甲苯、铬酸、亚硝酸钠，低VOC、无甲醛，无刺激性气味，而且容易被深层组织吸收，可以有效地防止钢铁表面腐蚀、气蚀及结垢，形成细密、均匀的保护膜层，延长钢铁表面产生锈迹的时间，具有显著的环境效益、经济效益和社会效益。

Description

一种Q235A碳素钢表面成膜剂及其制备方法

技术领域

本发明属于钢铁表面处理剂技术领域，具体涉及一种Q235A碳素钢表面成膜剂及其制备方法。

背景技术

Q235A碳素钢是我国机械行业使用最广泛的钢之一，Q235A碳素钢韧性和塑性较好，有一定的伸长率，具有良好的焊接性能和热加工性，一般在热轧状态下使用，用其轧制的型钢、钢筋、钢板、钢管可用于制造各种焊接结构件、桥梁配件，为了提高Q235A碳素钢表面的耐蚀性，需要在Q235A碳素钢表面进行防锈处理，而目前我国的大部分防锈工艺多采用铬酸或重铬酸盐溶液处理，原料里含有六价铬和三价铬，对人体健康及环境造成严重危害，毒性大，达不到客户需求。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种Q235A碳素钢表面成膜剂及其制备方法，成本低，不含铬，能够在钢表面形成保护膜，保护钢表面，大幅延长被侵蚀的时间，防锈性能好。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种Q235A碳素钢表面成膜剂，其特征在于：由如下质量百分比的组分构成：去离子水19-25%，莲藕汁14-18%，混合醇10-15%，盐酸2-4%，糖水3-6%，13%的单宁酸溶液12-18%，山梨酸钾2-3%，烷基硫代磷酸锌2-4%，三乙醇胺6-9%，聚异丁烯2-5%，瓜尔胶2-4%，黄原胶2-6%，润湿剂2-3%，消泡剂1-2%。

本发明所述混合醇为异丙醇和乙二醇在温度80-90℃、压力300-400KPa下混合搅拌10-15分钟即得，所述异丙醇和乙二醇的质量百分比为70-80%：20-30%。

本发明所述糖水为葡萄糖、单糖、蒸馏水在60-70℃混合搅拌30-40分钟而成，所述葡萄糖精、单糖、蒸馏水的质量百分比为5-10%：20-30%：65-70%。

本发明所述润湿剂为纯净水和羊毛脂镁皂在温度70-78℃蒸馏25-30分钟，保温60-70分钟即得，所述纯净水和羊毛脂镁皂的质量百分比为80-90%：10-20%。

本发明所述消泡剂为有机硅消泡剂。

一种Q235A碳素钢表面成膜剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）按质量百分比准备以下组分：去离子水19-25%，莲藕汁14-18%，混合醇10-15%，盐酸2-4%，糖水3-6%，13%的单宁酸溶液12-18%，山梨酸钾2-3%，烷基硫代磷酸锌2-4%，三乙醇胺6-9%，聚异丁烯2-5%，瓜尔胶2-4%，黄原胶2-6%，润湿剂2-3%，消泡剂1-2%；

（2）莲藕汁、糖水搅拌均匀，105-110℃熬3-6分钟；

（3）往反应釜内加入1/2质量的混合醇，加热到50-60℃，加入1/2质量的去离子水、烷基硫代磷酸锌与步骤（2）后的混合物，滴入1/2质量的盐酸后搅拌，温度65-70℃压力950-1000Kpa反应2-3小时；

（4）加入瓜尔胶、田菁胶，剩余1/2质量的混合醇，搅拌均匀；

（5）加入剩余1/2质量的去离子水、聚异丁烯、山梨酸钾加入步骤（4）后的混合物，在温度70-80℃、压力500-600Kpa混合搅拌30-40分钟，搅拌速度1500-1800转/分，温度降至45-50℃保温保压50-60分钟；

（6）加入13%的单宁酸溶液，温度70-80℃搅拌12-20分钟，从反应釜底部充入氮气，氮气充入量5-8升/分钟，20-30分钟后倒出过滤，形成保护剂；

（7）往反应釜内加入步骤（6）后的保护剂、三乙醇胺混合搅拌5-10分钟，搅拌速度150-180转/分，升温到90-100℃加入润湿剂，搅拌10-20分钟；

（8）往反应釜内加入消泡剂，在温度20±5℃下搅拌10-20分钟，搅拌速度400-500转/分；

（9）滴入剩余1/2质量的盐酸调节PH值达1.2-1.5；

（10）检验、密封装桶入库。

作为本发明的一种改进，步骤（6）所述的过滤是用网眼为50-80μm的不锈钢过滤网筛过滤。

本发明的有益效果是：

本发明所述的一种Q235A碳素钢表面成膜剂，选料精良，采用科学的加工方法，在钢铁表面形成保护膜，防止钢铁表面生锈，本发明以去离子水为分散介质，配合其他原料，绿色环保，无污染；不含甲苯、乙苯、二甲苯、铬酸、亚硝酸钠等有害物质，低VOC、无甲醛，重金属含量低于国家强制标准，无刺激性气味，对人体无毒害，而且容易被深层组织吸收，可以有效地防止钢铁表面腐蚀、气蚀及结垢，形成细密、均匀的保护膜层，延长钢铁表面产生锈迹的时间，施工性能优良，具有显著的环境效益、经济效益和社会效益。

本发明的加工工艺里的步骤（2）-（6），采用莲藕汁、混合醇、盐酸、糖水、13%的单宁酸溶液、山梨酸钾、烷基硫代磷酸锌2-4%、聚异丁烯、瓜尔胶、黄原胶等原料，采用变化的温度与压力，科学配置成一种保护乳剂，成膜与防护形成一体，涂刷在钢表面能够形成双层防护，内层为防锈层紧附在Q235A碳素钢表面，防止锈斑产生，外层为保护膜，膜层细密、均匀，能够使蛋白质凝固，阻止细胞生长，防止空气进入，杀菌防腐，抑制金属腐蚀，单位质量内保护面积大，具有良好的耐蚀性、耐老化性和耐候性，其中耐蚀性为镀锌板的3-4倍，在实际使用过程中，刷涂以后最好在24h以内涂装面漆，效果更好，步骤（6）得到的保护剂与三乙醇胺复合使用，增加了溶液的渗透性，能够从根本上全面抑制Q235A碳素钢钢表面氧化，防止产生锈斑，保护Q235A碳素钢钢表面；而且保护剂与润湿剂（本发明所用的纯净水和羊毛脂镁皂复合溶液）复合使用，能够增加黏温特性和水溶性，涂刷到Q235A碳素钢表面可以提高润滑防锈效果，抗静电，乳化力提高，试验证实加入质量百分比为在2-3%的润湿剂可以使处理剂中润滑与防锈达到平衡，提高成膜剂品质。

本发明所述的一种Q235A碳素钢表面成膜剂，使用后能够在Q235A碳素钢钢表面形成保护膜，结合力高，耐蚀性强，在材料上采用混合醇、瓜尔胶、黄原胶、糖水形成主要成膜物质，与纯酸能够发生较强的交联反应，使保护膜的致密性加强，厚度提高，最终提高了封存剂的耐蚀性；加入2-5%的聚异丁烯，增加黏度指数，提高粘合力、柔韧性、耐老化性、气密性和电绝缘性，降低流动性，增加对Q235A碳素钢钢表面的粘附力，大幅延长保护膜被侵蚀的时间，提高Q235A碳素钢钢表面润滑防锈效果，其粘度大，无色，环保、安全、无毒，增加了整体的化学稳定性；13%的单宁酸溶液内含有大量的鞣酸，与保护剂复合后，增加渗透性，成膜剂更好的覆盖在钢表面，有很强的防腐蚀功能。

本发明加入山梨酸钾，能有效地抑制细菌生长，控制细菌的活性，进一步提高钢铁表面的防锈能力，而且能够延长本发明所述的Q235A碳素钢表面成膜剂的存放时间，是很好的酸性防腐剂；本发明以莲藕汁作为缓蚀剂，经过与糖水混合，高温熬制，可以防止或减缓钢表面被腐蚀，绿色环保，成本低；制备工艺最后使用有机硅消泡剂，1-2%的重量百分比能够达到很强的破泡和抑泡作用，减少空气接触的可能，强化防锈效果。

本发明的加工工艺里的步骤（6）在反应结束前，从反应釜底部对混合液充入氮气，高温充气，能够提高成膜剂的乳化延伸性能和与多类物质的络合能力，增加成膜剂的内聚力，提高溶液的表面张力，扩大保护范围，延长Q235A碳素钢钢的使用寿命，节约成本。

本发明所述的一种Q235A碳素钢表面成膜剂，其性能指标如下：

PH值：1.2-1.5，

密度(25℃)：1.67-1.88g/cm3，

总酸度：840-860点，

保护膜厚度（um）：9-13，

固化时间（h）：12-18，

粘度（cps）： 500-1000，

附着力：1级，

弯曲试验（mm）：≤2，

铅笔硬度（ H ）：1，

冲击强度（kg／cm）：66。

具体实施方式

实施例1

本实施例所述的一种Q235A碳素钢表面成膜剂，由如下质量百分比的组分构成：去离子水25%，莲藕汁16%，混合醇12%，盐酸3%，糖水5%，13%的单宁酸溶液16%，山梨酸钾2%，烷基硫代磷酸锌3%，三乙醇胺7%，聚异丁烯4%，瓜尔胶3%，黄原胶4%，润湿剂3%，有机硅消泡剂2%。

本实施例所述混合醇为异丙醇和乙二醇在温度85℃、压力350KPa下混合搅拌12分钟即得，所述异丙醇和乙二醇的质量百分比为77%：23%。

本实施例所述糖水为葡萄糖、单糖、蒸馏水在65℃混合搅拌35分钟而成，所述葡萄糖精、单糖、蒸馏水的质量百分比为8%：24%：68%。

本实施例所述润湿剂为纯净水和羊毛脂镁皂在温度76℃蒸馏28分钟，保温66分钟即得，所述纯净水和羊毛脂镁皂的质量百分比为83%：17%。

本实施例所述的一种Q235A碳素钢表面成膜剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）按质量百分比准备以下组分：去离子水25%，莲藕汁16%，混合醇12%，盐酸3%，糖水5%，13%的单宁酸溶液16%，山梨酸钾2%，烷基硫代磷酸锌3%，三乙醇胺7%，聚异丁烯4%，瓜尔胶3%，黄原胶4%，润湿剂3%，有机硅消泡剂2%；

（2）莲藕汁、糖水搅拌均匀，108℃熬5分钟；

（3）往反应釜内加入1/2质量的混合醇，加热到55℃，加入1/2质量的去离子水、烷基硫代磷酸锌与步骤（2）后的混合物，滴入1/2质量的盐酸后搅拌，温度66℃压力980Kpa反应2.5小时；

（4）加入瓜尔胶、田菁胶，剩余1/2质量的混合醇，搅拌均匀；

（5）加入剩余1/2质量的去离子水、聚异丁烯、山梨酸钾加入步骤（4）后的混合物，在温度75℃、压力550Kpa混合搅拌36分钟，搅拌速度1600转/分，温度降至47℃保温保压55分钟；

（6）加入13%的单宁酸溶液，温度77℃搅拌17分钟，从反应釜底部充入氮气，氮气充入量7升/分钟，27分钟后倒出用网眼为60μm的不锈钢过滤网筛过滤，形成保护剂；

（7）往反应釜内加入步骤（6）后的保护剂、三乙醇胺混合搅拌7分钟，搅拌速度170转/分，升温到97℃加入润湿剂，搅拌17分钟；

（8）往反应釜内加入有机硅消泡剂，在温度20℃下搅拌14分钟，搅拌速度465转/分；

（9）滴入剩余1/2质量的盐酸调节PH值达1.3；

（10）检验、密封装桶入库。

使用效果：

在中性盐雾内腐蚀58小时无锈点，

超过90小时锈斑面积小于5%，

耐腐蚀时间超过一般水性成膜剂2倍。

实施例2

本实施例所述的一种Q235A碳素钢表面成膜剂，由如下质量百分比的组分构成：去离子水24%，莲藕汁14%，混合醇15%，盐酸2%，糖水6%，13%的单宁酸溶液12%，山梨酸钾3%，烷基硫代磷酸锌2%，三乙醇胺9%，聚异丁烯2%，瓜尔胶4%，黄原胶2%，润湿剂3%，有机硅消泡剂2%。

本实施例所述混合醇为异丙醇和乙二醇在温度80℃、压力400KPa下混合搅拌10分钟即得，所述异丙醇和乙二醇的质量百分比为80%：20%。

本实施例所述糖水为葡萄糖、单糖、蒸馏水在70℃混合搅拌30分钟而成，所述葡萄糖精、单糖、蒸馏水的质量百分比为10%：20%：70%。

本实施例所述润湿剂为纯净水和羊毛脂镁皂在温度70℃蒸馏30分钟，保温60分钟即得，所述纯净水和羊毛脂镁皂的质量百分比为90%：10%。

本实施例所述的一种Q235A碳素钢表面成膜剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）按质量百分比准备以下组分：去离子水24%，莲藕汁14%，混合醇15%，盐酸2%，糖水6%，13%的单宁酸溶液12%，山梨酸钾3%，烷基硫代磷酸锌2%，三乙醇胺9%，聚异丁烯2%，瓜尔胶4%，黄原胶2%，润湿剂3%，有机硅消泡剂2%；

（2）莲藕汁、糖水搅拌均匀，105℃熬6分钟；

（3）往反应釜内加入1/2质量的混合醇，加热到50℃，加入1/2质量的去离子水、烷基硫代磷酸锌与步骤（2）后的混合物，滴入1/2质量的盐酸后搅拌，温度70℃压力950Kpa反应3小时；

（4）加入瓜尔胶、田菁胶，剩余1/2质量的混合醇，搅拌均匀；

（5）加入剩余1/2质量的去离子水、聚异丁烯、山梨酸钾加入步骤（4）后的混合物，在温度70℃、压力600Kpa混合搅拌30分钟，搅拌速度1800转/分，温度降至45℃保温保压60分钟；

（6）加入13%的单宁酸溶液，温度70℃搅拌20分钟，从反应釜底部充入氮气，氮气充入量5升/分钟，30分钟后倒出用网眼为50μm的不锈钢过滤网筛过滤，形成保护剂；

（7）往反应釜内加入步骤（6）后的保护剂、三乙醇胺混合搅拌10分钟，搅拌速度150转/分，升温到100℃加入润湿剂，搅拌10分钟；

（8）往反应釜内加入有机硅消泡剂，在温度25℃下搅拌10分钟，搅拌速度500转/分；

（9）滴入剩余1/2质量的盐酸调节PH值达1.2；

（10）检验、密封装桶入库。

使用效果：

在中性盐雾内腐蚀55小时无锈点，

超过86小时锈斑面积小于5%，

耐腐蚀时间超过一般水性成膜剂2倍。

实施例3

本实施例所述的一种Q235A碳素钢表面成膜剂，由如下质量百分比的组分构成：去离子水19%，莲藕汁18%，混合醇10%，盐酸4%，糖水3%，13%的单宁酸溶液18%，山梨酸钾2%，烷基硫代磷酸锌4%，三乙醇胺6%，聚异丁烯5%，瓜尔胶2%，黄原胶6%，润湿剂2%，有机硅消泡剂1%。

本实施例所述混合醇为异丙醇和乙二醇在温度90℃、压力300KPa下混合搅拌15分钟即得，所述异丙醇和乙二醇的质量百分比为70%：30%。

本实施例所述糖水为葡萄糖、单糖、蒸馏水在60℃混合搅拌40分钟而成，所述葡萄糖精、单糖、蒸馏水的质量百分比为5%：30%：65%。

本实施例所述润湿剂为纯净水和羊毛脂镁皂在温度78℃蒸馏25分钟，保温70分钟即得，所述纯净水和羊毛脂镁皂的质量百分比为80%：20%。

本实施例所述的一种Q235A碳素钢表面成膜剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）按质量百分比准备以下组分：去离子水19%，莲藕汁18%，混合醇10%，盐酸4%，糖水3%，13%的单宁酸溶液18%，山梨酸钾2%，烷基硫代磷酸锌4%，三乙醇胺6%，聚异丁烯5%，瓜尔胶2%，黄原胶6%，润湿剂2%，有机硅消泡剂1；

（2）莲藕汁、糖水搅拌均匀，110℃熬3分钟；

（3）往反应釜内加入1/2质量的混合醇，加热到60℃，加入1/2质量的去离子水、烷基硫代磷酸锌与步骤（2）后的混合物，滴入1/2质量的盐酸后搅拌，温度65℃压力1000Kpa反应2小时；

（4）加入瓜尔胶、田菁胶，剩余1/2质量的混合醇，搅拌均匀；

（5）加入剩余1/2质量的去离子水、聚异丁烯、山梨酸钾加入步骤（4）后的混合物，在温度80℃、压力500Kpa混合搅拌40分钟，搅拌速度1500转/分，温度降至50℃保温保压50分钟；

（6）加入13%的单宁酸溶液，温度80℃搅拌12分钟，从反应釜底部充入氮气，氮气充入量8升/分钟，20分钟后倒出用网眼为80μm的不锈钢过滤网筛过滤，形成保护剂；

（7）往反应釜内加入步骤（6）后的保护剂、三乙醇胺混合搅拌5分钟，搅拌速度180转/分，升温到90℃加入润湿剂，搅拌20分钟；

（8）往反应釜内加入有机硅消泡剂，在温度15℃下搅拌20分钟，搅拌速度400转/分；

（9）滴入剩余1/2质量的盐酸调节PH值达1.5；

（10）检验、密封装桶入库。

使用效果：

在中性盐雾内腐蚀56小时无锈点，

超过90小时锈斑面积小于5%，

耐腐蚀时间超过一般水性成膜剂2倍。

Claims (7)

1.一种Q235A碳素钢表面成膜剂，其特征在于：由如下质量百分比的组分构成：去离子水19-25%，莲藕汁14-18%，混合醇10-15%，盐酸2-4%，糖水3-6%，13%的单宁酸溶液12-18%，山梨酸钾2-3%，烷基硫代磷酸锌2-4%，三乙醇胺6-9%，聚异丁烯2-5%，瓜尔胶2-4%，黄原胶2-6%，润湿剂2-3%，消泡剂1-2%。

2.根据权利要求1所述的一种Q235A碳素钢表面成膜剂，其特征在于：所述混合醇为异丙醇和乙二醇在温度80-90℃、压力300-400KPa下混合搅拌10-15分钟即得，所述异丙醇和乙二醇的质量百分比为70-80%：20-30%。

3.根据权利要求1所述的一种Q235A碳素钢表面成膜剂，其特征在于：所述糖水为葡萄糖、单糖、蒸馏水在60-70℃混合搅拌30-40分钟而成，所述葡萄糖精、单糖、蒸馏水的质量百分比为5-10%：20-30%：65-70%。

4.根据权利要求1所述的一种Q235A碳素钢表面成膜剂，其特征在于：所述润湿剂为纯净水和羊毛脂镁皂在温度70-78℃蒸馏25-30分钟，保温60-70分钟即得，所述纯净水和羊毛脂镁皂的质量百分比为80-90%：10-20%。

5.根据权利要求1所述的一种Q235A碳素钢表面成膜剂，其特征在于：所述消泡剂为有机硅消泡剂。

6.一种Q235A碳素钢表面成膜剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）按质量百分比准备以下组分：去离子水19-25%，莲藕汁14-18%，混合醇10-15%，盐酸2-4%，糖水3-6%，13%的单宁酸溶液12-18%，山梨酸钾2-3%，烷基硫代磷酸锌2-4%，三乙醇胺6-9%，聚异丁烯2-5%，瓜尔胶2-4%，黄原胶2-6%，润湿剂2-3%，消泡剂1-2%；

（2）莲藕汁、糖水搅拌均匀，105-110℃熬3-6分钟；

（3）往反应釜内加入1/2质量的混合醇，加热到50-60℃，加入1/2质量的去离子水、烷基硫代磷酸锌与步骤（2）后的混合物，滴入1/2质量的盐酸后搅拌，温度65-70℃压力950-1000Kpa反应2-3小时；

（4）加入瓜尔胶、田菁胶，剩余1/2质量的混合醇，搅拌均匀；

（5）加入剩余1/2质量的去离子水、聚异丁烯、山梨酸钾加入步骤（4）后的混合物，在温度70-80℃、压力500-600Kpa混合搅拌30-40分钟，搅拌速度1500-1800转/分，温度降至45-50℃保温保压50-60分钟；

（6）加入13%的单宁酸溶液，温度70-80℃搅拌12-20分钟，从反应釜底部充入氮气，氮气充入量5-8升/分钟，20-30分钟后倒出过滤，形成保护剂；

（7）往反应釜内加入步骤（6）后的保护剂、三乙醇胺混合搅拌5-10分钟，搅拌速度150-180转/分，升温到90-100℃加入润湿剂，搅拌10-20分钟；

（8）往反应釜内加入消泡剂，在温度20±5℃下搅拌10-20分钟，搅拌速度400-500转/分；

（9）滴入剩余1/2质量的盐酸调节PH值达1.2-1.5；

检验、密封装桶入库。

7.根据权利要求6所述的一种Q235A碳素钢表面成膜剂的制备方法，其特征在于：步骤（6）所述的过滤是用网眼为50-80μm的不锈钢过滤网筛过滤。