CN106367759A - 铝缓蚀剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铝缓蚀剂及其制备方法和应用。该铝缓蚀剂以重量百分比计，由以下原料制备而成:C4‑C20羧酸酐30‑60％、异己二醇30‑60％、咪唑啉类化合物5‑25％。其制备方法包括以下步骤：将咪唑啉类化合物、C4‑C20羧酸酐和异己二醇混合，升温至60‑140℃，保温反应至酸值不再下降，降温，即得。该铝缓蚀剂不仅具有很好的铝缓蚀效果，且满足绿色环保的要求。

Description

铝缓蚀剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及金属缓蚀领域，特别是涉及一种铝缓蚀剂及其制备方法和应用。
背景技术
缓蚀剂是一种以适当的浓度和形式存在于环境(介质)中时，可以防止或减缓腐蚀的化学物质或几种化学物质的混合物。一般来说，缓蚀剂是指那些用在金属表面起防护作用的物质，加入微量或少量这类化学物质可使金属材料在该介质中的腐蚀速度明显降低直至为零。合理使用缓蚀剂是防止金属及其合金在环境介质中发生腐蚀的有效方法。缓蚀剂技术由于具有良好的效果和较高的经济效益，已成为防腐蚀技术中应用最广泛的方法之一。尤其在石油产品的生产加工、化学清洗、大气环境、工业用水、机器、仪表制造及石油化工生产过程中，缓蚀技术已成为主要的防腐蚀手段之一。
缓蚀剂的应用条件有非常高的选择性，针对不同介质有不同的缓蚀剂，甚至同一种介质当操作条件(如温度，浓度，流速)改变时，所应使用的缓蚀剂也会发生改变。虽然具有缓蚀作用的物质很多，但真正能够用于工业生产的缓蚀剂却非常有限。首先是因为商品缓蚀剂需要具备较高的缓蚀效率，价格要合理，原料来源要广泛，此外，工业应用的不同环境和工艺也对工业缓蚀剂提出了许多具体的要求。
金属铝合金在许多的领域有着广泛的应用，尤其是汽车与航天飞机的制造。卓越的强度/重量比与抗腐蚀性的完美结合使得这些合金成为节能交通工具的理想选择。制造铝合金零部件的问题之一就是它们在与水性金属加工液接触时容易生锈，水本身就会腐蚀铝，而氨基醇等各种添加剂也是如此。生锈会影响成品零部件的外观，是所有加工企业极力避免的情况。锈蚀也是镀锌钢和退火镀锌钢存在的一个亟待解决的问题。
金属加工液(切削液)的铝缓蚀剂有亚硝酸盐，钼酸盐，铬酸盐，硅酸盐类和磷酸酯类。但亚硝酸根离子，钼元素，铬元素都对人体有极大的危害，硅酸盐是基础的铝缓蚀剂，但在水中时间长会出现絮状物，主要是水解造成的，浓度略高时就会出现表面的结晶，在加工电子产品过程中，会形成硅酸盐沉淀出来，对后续工艺造成影响，如对加工面划伤等，增加不良率，并且缓蚀效果不够理想。磷酸盐类缓蚀剂因为磷元素会引起水体的富营养化，带来环境问题。当含磷型铝缓蚀剂应用于切削液时，易使切屑液长菌发臭，严重影响切削液的寿命和质量。
发明内容
基于此，本发明提供了一种铝缓蚀剂，对铝合金具有较好的缓蚀效果，且安全环保。
具体技术方案如下：
一种铝缓蚀剂，以重量百分比计，由以下原料制备而成:
C4-C20羧酸酐 30-60％
异己二醇 30-60％
咪唑啉类化合物 5-25％。
在其中一些实施例中，所述C4-C20羧酸酐选自顺丁烯二酸酐和丁二酸酐中的至少一种。
在其中一些实施例中，所述咪唑啉类化合物选自2-甲基咪唑啉、2-乙基咪唑啉和2-异丙基咪唑啉中的至少一种。
在其中一些实施例中，以重量百分比计，所述的铝缓蚀剂由以下原料制备而成:
C4-C20羧酸酐 40-50％
异己二醇 40-50％
咪唑啉类化合物 5-15％。
在其中一些实施例中，以重量百分比计，所述的铝缓蚀剂由以下原料制备而成:
C4-C20羧酸酐 43-47％
异己二醇 43-47％
咪唑啉类化合物 8-12％。
本发明还提供了一种上述铝缓蚀剂的制备方法。
具体技术方案如下。
一种上述铝缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：将咪唑啉类化合物、C4-C20羧酸酐和异己二醇混合，升温至60-140℃，保温反应至酸值不再下降，降温，即得。
在其中一些实施例中，所述保温反应的温度为70-130℃，所述保温反应的时间为2-8小时。
在其中一些实施例中，所述铝缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：将2-甲基咪唑啉、丁二酸酐和异己二醇混合，升温至85-95℃，保温反应4-6小时，降温，即得。
本发明还提供了上述铝缓蚀剂的应用。
具体技术方案如下：
上述铝缓蚀剂在配制用于铝加工的切削液中的应用。
本发明还提供了一种用于铝加工的切削液。
具体技术方案如下：
一种用于铝加工的切削液，包括有上述的铝缓蚀剂。
本发明的铝缓蚀剂及其制备方法和应用具有以下优点和有益效果：
发明人以其在本领域内的长期经验积累通过大量的创造性实验研究发现，咪唑啉类化合物与C4-C20羧酸酐和异己二醇进行反应后所得产物可作为一种效果良好的铝缓蚀剂，将该缓蚀剂用于铝加工的切削液中，不仅仅具有很好的铝缓蚀效果，且满足绿色环保的要求。本发明的铝缓蚀剂不含硅酸盐和磷，克服了硅酸盐型铝缓蚀剂造成加工面划伤的问题和磷酸盐类缓蚀剂的环境问题，本发明的铝缓蚀剂不仅对铝合金具备极佳的防腐蚀功能，而且适合于长效抗生物配方中，安全环保，易于进行废物处理。
本发明的铝缓蚀剂的制备方法简单，条件易于控制，易于应用于工业化生产中。
附图说明
图1为铝试片在C，D切削液中的铝腐蚀情况示意图，其中，C为添加实施例9的铝缓蚀剂的结果，D为添加含硅型铝缓蚀剂NEUF 815的结果；
图2为用C，D切削液对铝工件进行现场加工时，工件划伤情况示意图，其中，C为添加实施例9的铝缓蚀剂的结果，D为添加含硅型铝缓蚀剂NEUF 815的结果；
图3为铝试片在E，F，G切削液中的铝腐蚀情况示意图，其中，E为添加实施例9的铝缓蚀剂的结果，F为不添加铝缓蚀剂的结果，G为添加2-甲基-2-咪唑啉缓蚀剂的结果。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的铝缓蚀剂及其制备方法和应用进行更详细的说明。
实施例1
本实施例的铝缓蚀剂由以下方法制备得到：
将顺丁烯二酸酐450g，异己二醇450g，2-甲基咪唑啉100g混合，缓慢升温至90℃，保温反应5小时，酸值基本不再降低。降温，出料，即得所述铝缓蚀剂。
实施例2
本实施例的铝缓蚀剂由以下方法制备得到：
将顺丁烯二酸酐450g，异己二醇450g，2-乙基咪唑啉100g混合，缓慢升温至90℃，保温反应5小时，酸值基本不再降低。降温，出料，即得所述铝缓蚀剂。
实施例3
本实施例的铝缓蚀剂由以下方法制备得到：
将顺丁烯二酸酐450g，异己二醇450g，2-异丙基咪唑啉100g混合，缓慢升温至90℃，保温反应5小时，酸值基本不再降低。降温，出料，即得所述铝缓蚀剂。
实施例4
本实施例的铝缓蚀剂由以下方法制备得到：
将顺丁烯二酸酐450g，异己二醇450g，2-甲基咪唑啉100g混合，缓慢升温至70℃，保温反应8小时，酸值基本不再降低。降温，出料，即得所述铝缓蚀剂。
实施例5
本实施例的铝缓蚀剂由以下方法制备得到：
将顺丁烯二酸酐450g，异己二醇450g，2-甲基咪唑啉100g混合，缓慢升温至130℃，保温反应2小时，酸值基本不再降低。降温，出料，即得所述铝缓蚀剂。
实施例6
本实施例的铝缓蚀剂由以下方法制备得到：
将顺丁烯二酸酐600g，异己二醇350g，2-甲基咪唑啉50g混合，缓慢升温至90℃，保温反应5小时，酸值基本不再降低。降温，出料，即得所述铝缓蚀剂。
实施例7
本实施例的铝缓蚀剂由以下方法制备得到：
将顺丁烯二酸酐500g，异己二醇350g，2-甲基咪唑啉150g混合，缓慢升温至90℃，保温反应5小时，酸值基本不再降低。降温，出料，即得所述铝缓蚀剂。
实施例8
本实施例的铝缓蚀剂由以下方法制备得到：
将顺丁烯二酸酐300g，异己二醇350g，2-异丙基咪唑啉250g混合，缓慢升温至90℃，保温反应5小时，酸值基本不再降低。降温，出料，即得所述铝缓蚀剂。
实施例9
本实施例的铝缓蚀剂由以下方法制备得到：
将丁二酸酐450g，异己二醇450g，2-甲基咪唑啉100g混合，缓慢升温至90℃，保温反应5小时，酸值基本不再降低。降温，出料，即得所述铝缓蚀剂。
实施例10缓蚀性能测试
对实施例1-9所合成的铝缓蚀剂，取较优的实施例9合成的铝缓蚀剂与含硅型铝缓蚀剂NEUF 815进行对比，以评估本发明的铝缓蚀剂的性能。
以下实验中的铝腐蚀测试方法如下：用砂纸将铝试片磨砂至新表面，并配置5％的工作液。用酒精清洗好已磨砂好的铝试片并风干，再放入配好的工作液中，呈半浸泡式，再放入烘箱，烘箱的设定温度为55℃，4小时后，从烘箱取出铝试片，记录好铝试片的现象，做出评估。浸泡面与非浸泡面均为光亮如新的，即为合格，若浸泡面出现发黄发黑或白点等均为不合格。
一、实施例9合成的铝缓蚀剂与NEUF 815的对比实验
本实施例采用全合成的切削液，先将铝缓蚀剂与切削液配方中的其它添加剂按比例充分混合配制铝切削液，再1:20兑水配成5wt％的工作液做铝腐蚀测试；1:9配液配成铝加工液在现场加工使用。铝切削液的配方比例如表3所示。
表1切削液配方表
注：硅型铝缓蚀剂NEUF 815：硅氧烷酮，可从诺泰生物科技有限公司获得；
MDEA：N-甲基二乙醇胺，可从广州宽华化工有限公司获得；
新癸酸：2-乙基-2,5-二甲基己酸，可从上海映泰贸易有限公司获得；
ANTA-CAR 210XR：三元羧酸胺型防锈剂，广州米奇化工有限公司自有产品；
RPE-1740：反式嵌段聚醚，可从巴斯夫(basf)获得；
FUNTAG CJ118：季胺化合物，广州米奇化工有限公司自有产品；
甘油：丙三醇，可从印尼春金集团(Musim Mas)获得。
测试结果如表2、图1和图2所示。结果显示本实施例9铝缓蚀剂与切削液配方中其它添加剂很好地配伍好之后，有较好的铝缓蚀效果，其缓蚀效果与含硅铝缓蚀剂的效果相当；且本发明的铝缓蚀剂不会造成工件的不良影响，而添加了含硅铝缓蚀剂NEUF 815后，则易造成产品有划痕现象。
表2铝腐蚀测试以及现场加工使用的结果
二、实施例9合成的铝缓蚀剂与2-甲基-2-咪唑啉缓蚀剂的对比实验
本实施例采用半合成的切削液，先将实施例9的铝缓蚀剂或………与切削液配方中的其它添加剂按比例充分混合配制铝切削液，再1:20兑水配成5wt％的工作液做铝腐蚀测试。铝切削液的配方比例如表3所示。
表3切削液配方表
注：ANTA-BOR 230ME：硼酸酰胺，广州米奇化工有限公司自有产品；
ANTA-CAR 210XR：三元羧酸胺型防锈剂，广州米奇化工有限公司自有产品；
M28B：妥尔油脂肪酸，可从亚利桑那(Arizona)获得；
AMIDEMA 321：脂肪酸二异丙醇酰胺，广州米奇化工有限公司自有产品；
VEGIMIR 180：自乳化酯，广州米奇化工有限公司自有产品；
EXTRIMIR 165：季戊四醇型多功能挤压润滑剂，广州米奇化工有限公司自有产品；
30#低凝油：环烷基基础油，可从卡拉玛依或北方沥青燃料有限公司获得；
BIT-20：异噻咪唑啉酮类，可从德国舒美获得；
G-16：格尔伯特醇，可从沙索(sasol)获得；
2-甲基-2-咪唑啉缓蚀剂：可从安耐吉化学获得。
测试结果如表4和图3所示。结果显示本发明的铝缓蚀剂与切削液配方中其它添加剂很好地配伍好之后，有较好的铝缓蚀效果，且优于2-甲基-2-咪唑啉缓蚀剂。
表4铝腐蚀测试的结果
由以上结果可见，实施例9的铝缓蚀剂在各种铝切削液中均具有良好的抗腐蚀性能，本发明其它实施例的铝缓蚀剂具有相似的铝缓蚀性能。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种铝缓蚀剂，其特征在于，以重量百分比计，由以下原料制备而成:
C4-C20羧酸酐 30-60％
异己二醇 30-60％
咪唑啉类化合物 5-25％。
2.根据权利要求1所述的铝缓蚀剂，其特征在于，所述C4-C20羧酸酐选自顺丁烯二酸酐和丁二酸酐中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的铝缓蚀剂，其特征在于，所述咪唑啉类化合物选自2-甲基咪唑啉、2-乙基咪唑啉和2-异丙基咪唑啉中的至少一种。
4.根据权利要求1-3任一项所述的铝缓蚀剂，其特征在于，以重量百分比计，由以下原料制备而成:
C4-C20羧酸酐 40-50％
异己二醇 40-50％
咪唑啉类化合物 5-15％。
5.根据权利要求4所述的铝缓蚀剂，其特征在于，以重量百分比计，由以下原料制备而成:
C4-C20羧酸酐 43-47％
异己二醇 43-47％
咪唑啉类化合物 8-12％。
6.一种权利要求1-5任一项所述的铝缓蚀剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将咪唑啉类化合物、C4-C20羧酸酐和异己二醇混合，升温至60-140℃，保温反应至酸值不再下降，降温，即得。
7.根据权利要求6所述的铝缓蚀剂的制备方法，其特征在于，所述保温反应的温度为70-130℃，所述保温反应的时间为2-8小时。
8.根据权利要求7所述的铝缓蚀剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将2-甲基咪唑啉、丁二酸酐和异己二醇混合，升温至85-95℃，保温反应4-6小时，降温，即得。
9.权利要求1-5任一项所述的铝缓蚀剂在配制用于铝加工的切削液中的应用。
10.一种用于铝加工的切削液，其特征在于，包括有权利要求1-5任一项所述的铝缓蚀剂。
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