CN107794535A - 一种金属离子液体除锈剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金属防腐领域，公开了一种金属离子液体除锈剂。该除锈剂含有以下组分：40‑55wt%有机酸，8‑20wt%金属离子液体，余量为水。本发明配方无毒、无污染，环境友好，工艺简单，成本低廉，除锈效果显著，而且使用除锈剂处理后，有一定的防反锈作用。另外配方中成本较高的金属离子液体使用后可回收，回收工艺简单，适用于工业化生产。

Description

一种金属离子液体除锈剂
技术领域
本发明涉及金属防腐领域，尤其涉及一种金属离子液体除锈剂。
背景技术
常用的金属材料使用过程中容易发生锈蚀。传统的化学除锈通常使用强酸，酸能与铁锈及金属氧化物发生化学反应，生成可溶性盐类，从而达到除锈的目的，除锈的同时，酸又能和基础金属发生反应放出氢，氢能对铁锈和难溶的氧化皮产生压力，有利于他们的剥落和高价铁的还原，加速酸洗的过程，但传统的酸液处理方法也存在着明显的缺陷：即处理过程中大量氢气的产生会使钢材产生氢脆现象，引起金属的力学性能下降，影响钢铁本身的强度；同时易形成酸雾，影响操作人员的健康和腐蚀周围的设备及环境；酸液的消耗量也较大，增加处理成本；这类酸会对钢材形成过腐蚀。此外，大量的产生残渣，需经常排放，既严重腐蚀工业管道，又污染土壤和环境。
申请号为201510579235.5的中国专利公开了一种中性环保除锈剂及其制备方法，在具有良好除锈能力的同时，还具有优秀的防锈能力。但是此除锈剂配方复杂，对工艺要求较高。
申请号为201510749039.8的中国专利公开了一种除锈剂制备方法，该除锈剂由羟基乙叉二磷酸HEDP、聚丙烯酸PAA、片碱NaOH、苯并三氮唑、亚硫酸钠、水和其他助剂组成，以其优良的安全、环保的性能无疑为工作人员的安全、周围环境环保问题的解决提供了极佳方案。但是此除锈剂相对于传统酸性清洗剂的除锈速度，单独的除锈速度较慢，不适用于自动化生产。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种金属离子液体除锈剂，除锈速度快，配方简单，还具有优秀的防锈能力，是一种高效环保的金属除锈剂。
本发明的具体技术方案为：该除锈剂含有以下组分：40-55wt％有机酸，8-20wt％金属离子液体，余量为水。
作为优选，所述金属离子液体为具有以下结构的化合物：
其中R1为C1-C4的脂肪烃，R2为C4-C12的脂肪烃，M为Cu2+，Mn2+，Fe2+，Zn2+，Ni2+和Co2+中的一种。
采用有机酸为主要除锈成分，对环境无毒无污染。但是由于有机酸酸性相比与盐酸或硫酸较弱，因此加入金属离子液体作为促进剂。金属离子液体含有亲水的极性部分，也含有疏水的非极性部分，能够很好的润湿金属表面，帮助有机酸渗透，促进除锈过程的进行。同时金属离子液体的阳离子部分含有长脂肪链，能够防止有机酸之间相互聚集，增大作用面积。另外咪唑环上的N原子含有孤对电子，可以和金属表面配位吸附，形成吸附膜，具有缓蚀的作用，因此本发明的配方具有非常好的除锈防锈的功能。
作为优选，所述有机酸为柠檬酸或乳酸。
作为优选，该除锈剂含有以下组分：45-50wt％有机酸，10-15wt％金属离子液体，余量为水。
作为优选，所述金属离子液体的制备方法包括以下步骤：
1)将六氟乙酰丙酮与氨气在有机溶剂中混合，发生中和反应；
2)反应结束后加入二价金属氯化物、溴化物、硫酸盐或硝酸盐中的一种进行配位反应；
3)加入含下列通式中阳离子的氯化盐、溴化盐、硫酸盐、硝酸盐中的一种，通过过滤，去除溶剂得到粗产品；
4)将得到的粗产品溶于有机溶剂，然后加入等体积的水，振荡3-10分钟，静止分层，分液去掉水层，重复以上步骤3-5次，收集富离子液体相；
5)蒸发去除有机溶剂，所得产品真空干燥22-26h即得到金属离子液体。
金属离子液体不溶于水，但是能与任何有机溶剂混溶，因此除锈剂使用前，由于有机酸的存在，除锈剂是均一的溶液，当除锈剂使用过后，有机酸被大量消耗，生成金属盐和水等产物后，金属离子液体溶解度降低，能够直接分层，便于回收再利用，降低成本，对环境无污染。
作为优选，所述步骤1)中的六氟乙酰丙酮与氨气的摩尔比为1∶1.1-2。
作为优选，所述步骤1)中的中和反应温度为25-40℃。
作为优选，所述步骤2)中的配位反应温度为50-80℃。
作为优选，所述步骤1)或2)中的反应时间为10-32h。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：本发明配方无毒、无污染，环境友好，工艺简单，成本低廉，除锈效果显著，而且使用除锈剂处理后，有一定的防反锈作用。另外配方中成本较高的金属离子液体使用后可回收，回收工艺简单，适用于工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
将1mmol六氟乙酰丙酮与1.5mmol氨水在乙腈中混合，30℃中和反应30h；反应结束后加入氯化铜进行配位反应；60℃下反应10h后加入含有1-十四烷基3-甲基咪唑氯化盐，去除溶剂得到粗产品；将得到的粗产品溶于乙酸乙酯，然后加入等体积的水，振荡5分钟，静止分层，分液去掉水层，重复以上步骤3次，收集富离子液体相；旋转蒸发去除乙酸乙酯，所得产品真空干燥24h即得到金属离子液体。
将45wt％柠檬酸，10wt％金属离子液体，45wt％水混合搅拌均匀，即得天然环保金属除锈剂。
实施例2
将1mmol六氟乙酰丙酮与2mmol氨水在丙酮中混合，40℃中和反应20h；反应结束后加入氯化亚铁进行配位反应；80℃下反应20h后加入含有1-十六烷基3-甲基咪唑氯化盐，去除溶剂得到粗产品；将得到的粗产品溶于乙醚，然后加入等体积的水，振荡10分钟，静止分层，分液去掉水层，重复以上步骤5次，收集富离子液体相；旋转蒸发去除乙醚，所得产品真空干燥22h即得到金属离子液体。
将50wt％柠檬酸，20wt％金属离子液体，30wt％水混合搅拌均匀，即得天然环保金属除锈剂。
实施例3
将1mmol六氟乙酰丙酮与1.1mmol氨水在丙酮中混合，25℃中和反应10h；反应结束后加入氯化锰进行配位反应；50℃下反应32h后加入含有1-十二烷基3-甲基咪唑氯化盐，去除溶剂得到粗产品；将得到的粗产品溶于乙酸乙酯，然后加入等体积的水，振荡3分钟，静止分层，分液去掉水层，重复以上步骤4次，收集富离子液体相；旋转蒸发去除乙酸乙酯，所得产品真空干燥26h即得到金属离子液体。
将55wt％柠檬酸，8wt％金属离子液体，37wt％水混合搅拌均匀，即得天然环保金属除锈剂。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种金属离子液体除锈剂，其特征在于：该除锈剂含有以下组分：40-55wt％有机酸，8-20wt％金属离子液体，余量为水。
2.如权利要求1所述的金属离子液体除锈剂，其特征在于，所述金属离子液体为具有以下结构的化合物：
其中R1为C1-C4的脂肪烃，R2为C4-C12的脂肪烃，M为Cu2+，Mn2+，Fe2+，Zn2+，Ni2+和Co2+中的一种。
3.如权利要求1所述的金属离子液体除锈剂，其特征在于，所述有机酸为柠檬酸或乳酸。
4.如权利要求1所述的金属离子液体除锈剂，其特征在于，该除锈剂含有以下组分：45-50wt％有机酸，10-15wt％金属离子液体，余量为水。
5.如权利要求1或2所述的金属离子液体除锈剂，其特征在于，所述金属离子液体的制备方法包括以下步骤：
1)将六氟乙酰丙酮与氨气在有机溶剂中混合，发生中和反应；
2)反应结束后加入二价金属氯化物、溴化物、硫酸盐或硝酸盐中的一种进行配位反应；
3)加入含下列通式中阳离子的氯化盐、溴化盐、硫酸盐、硝酸盐中的一种，通过过滤，去除溶剂得到粗产品；
4)将得到的粗产品溶于有机溶剂，然后加入等体积的水，振荡3-10分钟，静止分层，分液去掉水层，重复以上步骤3-5次，收集富离子液体相；
5)蒸发去除有机溶剂，所得产品真空干燥22-26h即得到金属离子液体。
6.如权利要求5所述的金属离子液体除锈剂，其特征在于，所述步骤1)中的六氟乙酰丙酮与氨气的摩尔比为1∶1.1-2。
7.如权利要求5所述的金属离子液体除锈剂，其特征在于，所述步骤1)中的中和反应温度为25-40℃。
8.如权利要求5所述的金属离子液体除锈剂，其特征在于，所述步骤2)中的配位反应温度为50-80℃。
9.如权利要求5所述的金属离子液体除锈剂，其特征在于，所述步骤1)或2)中的反应时间为10-32h。
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CN102304054A (zh) * 2011-05-10 2012-01-04 浙江大学 螯合型离子液体及其制备纯化方法
CN105463480A (zh) * 2015-12-18 2016-04-06 南京巨鲨显示科技有限公司 一种无磷高效除锈剂

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Title
屈冠伟 等: "离子液体缓蚀剂的研究进展", 《煤炭与化工》 *

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