CN108642499A

CN108642499A - 一种除锈剂的制备方法

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Publication number: CN108642499A
Application number: CN201810478747.6A
Authority: CN
Inventors: 赵建平; 陈炎; 刘红妹
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-05-18
Filing date: 2018-05-18
Publication date: 2018-10-12

Abstract

本发明公开了一种除锈剂的制备方法，属于化工领域。本发明于20~25℃，按质量份数计，取含钼化合物、生物炭活性物、助剂，水，混合搅拌，升温至50~60℃，加入分散剂、石墨烯复合材料，混合搅拌，持续20~30min，后冷至室温，调节pH，加入聚天冬氨酸、柠檬酸钠，超声波分散30~40min，真空减压蒸发至原体积的40~50%，即得除锈剂。本发明解决了目前除锈剂安全性不高，无机酸含量高、强酸气味浓重、内含致癌物对人体健康存在不可忽视的潜在威胁的问题。

Description

一种除锈剂的制备方法

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及一种除锈剂的制备方法。

背景技术

随着循环冷却水技术的发展及反渗透应用的越来越广泛，金属钢材等的锈蚀问题日益突出，全世界每年由于腐蚀而报废的金属材料和设备的重量约为金属年产量的20份以上，对金属制品采取各种防腐措施前除锈是首要的工艺步骤。金属置于室外或露天条件下容易生锈，不但影响外观质量，还会影响喷漆、粘接等工艺的正常进行，这些铁锈严重影响后续工艺的操作以及产品的质量，如不及时处理，更会造成材料的报废，导致不必要的经济损失。因此，除锈是表面处理工程中前处理环节的必须工序，也是表面处理的第一道关口。

从工艺上讲，除锈不彻底直接影响到下一个工序的操作，并且可能污染后续生产线；从涂层质量来讲，除锈不彻底会降低涂膜的附着力，还会影响到涂层的其它性能。工业生产中经常碰到的，比如常温发黑膜层不均匀、颜色不一致、局部发黑不上，化学镀漏镀、结合力不好，针孔等问题都与前处理除锈不彻底有直接关系。可以说，正常情况下，50~70％的表面处理质量问题是由于除锈不彻底造成的，所以工件表面锈渍必须清洗干净。

当前，除锈的方法主要包括物理方法和化学方法两类。从pH值划分为酸性和中性，酸性除锈剂由一种或多种强酸及添加剂制成，酸性除锈工艺简称酸洗；中性除锈剂由一种或多种螯合剂及添加剂制成，但螯合反应相对较弱，这些除锈剂虽然有一定效果，但是安全性不高，无机酸含量高、强酸气味浓重、内含致癌物（三价或六价铬）对人体健康存在不可忽视的潜在威胁。因此，提供一种能有效解决上述问题的除锈剂刻不容缓。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前除锈剂安全性不高，无机酸含量高、强酸气味浓重、内含致癌物对人体健康存在不可忽视的潜在威胁的问题，提供一种除锈剂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

一种除锈剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：

S1.按质量比2：1：5~7取二硫化钼、仲烷基磺酸钠、水混合搅拌，超声波分散30~40min，静置20~24h后，离心处理，取上清液真空蒸发至原体积的30~40%，得基液，取基液加入基液质量6~10%的乌洛托品、基液质量4~8%的乙三醇胺，于50~60℃，混合搅拌30~40min，微波辐射10~15min，即得含钼化合物；

S2.按质量比3：1~2：7取氧化石墨烯粉、碳纳米管、水，搅拌混合，超声波处理3~4h，得混合液，取混合液加入混合液质量的7~12%的氢氧化镍、混合液质量的5~8%的硝酸镍，混合搅拌2~3h，得混合液，加入混合液质量的2~5%的水合联氨，搅拌40~50min，转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，于50~65℃，反应30~50min，过滤，取滤渣用滤渣质量2~3倍的无水乙醇冲洗、后用滤渣质量2~3倍的去离子水冲洗，取洗净的滤渣于90~100℃干燥，即得石墨烯复合材料；

S3.取污泥干燥，粉碎过筛，取过筛颗粒按质量比1：2~4加入预处理农作物，混合均匀，以600~700℃处理5~6h，冷却到室温后取出，粉碎过筛，收集过筛颗粒，即为生物炭活性物；

S4.于20~25℃，按质量份数计，取15~20份含钼化合物、8~15份生物炭活性物、4~8份助剂，25~30份水，混合搅拌，升温至50~60℃，加入8~14份分散剂、20~40份石墨烯复合材料，混合搅拌，持续20~30min，后冷至室温，调节pH，加入15~25份聚天冬氨酸、6~12份柠檬酸钠，超声波分散30~40min，真空减压蒸发至原体积的40~50%，即得除锈剂。

所述步骤S3中预处理农副物为，取玉米秸秆、玉米芯、棉花秸秆、芦苇中的一种或几种，粗粉碎过筛，取过筛颗粒按质量比1：3~4浸于PBS缓冲液3~4h，过滤，取滤渣干燥，即得预处理农副物。

所述步骤S4中助剂为按质量比2:1:1:5~7取乙三醇胺、NaCl、KCl、水混合搅拌，即得助剂。

所述步骤S4中分散剂按质量比2:1:0.2取月桂醇聚醚硫酸酯钠、十二烷基苯磺酸钠、NaCl混合，即得分散剂。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明以二硫化钼为原料，在仲烷基磺酸钠、乌洛托品、乙三醇胺的复配作用，使得钼能部分取代铁而形成铬铁羟基氧化物，使锈层具有阳离子选择性，阻止Cl^-、SO₄ ^2-向基体表面渗透，降低成锈的可能，在石墨烯材料的作用下，固溶态钼在锈体晶界偏聚，因溶质拖曳作用可阻碍锈体晶粒的长大，钼的碳化物亦可钉扎晶界而阻碍锈体晶粒的长大，细化锈体晶粒，持久除锈；

（2）本发明以石墨烯、碳纳米管等为原料，形成共轭结构，层层叠加形成致密的隔绝层，阻隔水分浸润与渗透起物理防腐作用，石墨烯复合材料与金属基体间接触，降低表面能，使之界面结合力降低，易于除锈，改性石墨烯可与聚天冬氨酸协同作用，减少电化学腐蚀导致的铁锈的产生，钢铁底材阳极反应使Fe失去电子逐步腐蚀，改性石墨烯可阻止Fe→Fe³⁺的反应，防止铁锈生成，而聚天冬氨酸极性基团较多，如羧基、羰基、氨基，其中的氧原子和氮原子都含有孤对电子，而且数量较多，羰基中的氧原子还含有π键，均可与Cu、Fe原子的d空轨道产生化学吸附，使这些极性基团在金属表面作定向排列，而非极性基团则产生较大的空间位阻作用，阻碍 H⁺向金属表面扩散而抑制阴极的还原反应，因此，阻碍阳极金属的腐蚀；

（3）本发明以农作物和污泥为原料制得生物炭活性物，表面积和孔径增大，表面官能团多，结合天冬氨酸，有很强的除锈性能，聚天冬氨酸溶于水，形成负电荷分子链可与钙离子形成溶于水的络合物，提高溶解度，提高了水中钙离子的允许浓度，起到阻垢作用，羧基密集，阻碍了相邻原子的自由旋转作用，相对固定了相邻碳原子上羧基的空间位置，增加了它们与钙离子晶格的缔合程度，提高除锈能力，且所用各组分毒性小，可生物降解性能好。

具体实施方式

聚天冬氨酸：购于湖北鑫鸣泰化学有限公司。

乌洛托品：购于河南云强化工产品有限公司。

助剂：按质量比2:1:1:5~7取乙三醇胺、NaCl、KCl、水混合搅拌，即得助剂。

分散剂：按质量比2:1:0.2取月桂醇聚醚硫酸酯钠、十二烷基苯磺酸钠、NaCl混合，即得分散剂。

预处理农副物为，取玉米秸秆、玉米芯、棉花秸秆、芦苇中的一种或几种，粗粉碎，过60目筛，取取过筛颗粒按质量比1：3~4浸于PBS缓冲液持续3~4h，过滤，取滤渣干燥，即得预处理农副物。

一种除锈剂的制备方法，包括如下步骤：

S1.按质量比2：1：5~7取二硫化钼、仲烷基磺酸钠、水混合搅拌，超声波分散30~40min，静置20~24h后，以900~1000r/min离心处理，取上清液真空蒸发至原体积的30~40%，得基液，取基液加入基液质量6~10%的乌洛托品、基液质量4~8%的乙三醇胺，于50~60℃，300~350r/min搅拌30~40min，微波辐射10~15min，即得含钼化合物；

S2.按质量比3：1~2：7取氧化石墨烯粉、碳纳米管、水，搅拌混合，超声波处理3~4h，得混合液，取混合液加入混合液质量的7~12%的氢氧化镍、混合液质量的5~8%的硝酸镍，以200~250r/min搅拌2~3h，加入混合液质量的2~5%的水合联氨，搅拌40~50min，转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，于50~65℃，反应30~50min，过滤，取滤渣用滤渣质量2~3倍的无水乙醇冲洗、后用滤渣质量2~3倍的去离子水冲洗，将洗净的滤渣于90~100℃干燥至含水量在1%以下，即得石墨烯复合材料；

S3.取污泥于60~70℃干燥，粉碎过100目筛，取过筛颗粒按质量比1：2~4加入预处理农作物，混合均匀，放入马弗炉以600~700℃处理5~6 h，冷却到室温后取出，粉碎过120目筛，收集过筛颗粒，即为生物炭活性物；

S4.于20~25℃，按质量份数计，取15~20份含钼化合物、8~15份生物炭活性物、4~8份助剂，25~30份水，以200~250r/min混合搅拌40~60min，升温至50~60℃，加入8~14份分散剂、20~40份石墨烯复合材料，混合搅拌，持续20~30min，后冷至室温，加入0.1mol/L的HCl溶液，调节pH至4~5，加入15~25份聚天冬氨酸、6~12份柠檬酸钠，超声波分散30~40min，真空减压蒸发至原体积的40~50%，即得除锈剂。

聚天冬氨酸：购于湖北鑫鸣泰化学有限公司。

乌洛托品：购于河南云强化工产品有限公司。

助剂：按质量比2:1:1:5取乙三醇胺、NaCl、KCl、水混合搅拌，即得助剂。

预处理农副物为，取玉米秸秆，粗粉碎，过60目筛，取取过筛颗粒按质量比1：3浸于PBS缓冲液持续3h，过滤，取滤渣干燥，即得预处理农副物。

一种除锈剂的制备方法，包括如下步骤：

S1.按质量比2：1：5取二硫化钼、仲烷基磺酸钠、水混合搅拌，超声波分散30min，静置20h后，以900r/min离心处理，取上清液真空蒸发至原体积的30%，得基液，取基液加入基液质量6%的乌洛托品、基液质量4%的乙三醇胺，于50℃，300r/min搅拌30min，微波辐射10min，即得含钼化合物；

S2.按质量比3：1：7取氧化石墨烯粉、碳纳米管、水，搅拌混合，超声波处理3h，得混合液，取混合液加入混合液质量的7%的氢氧化镍、混合液质量的5%的硝酸镍，以200r/min搅拌2h，加入混合液质量的2%的水合联氨，搅拌40min，转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，于50℃，反应30min，过滤，取滤渣用滤渣质量2倍的无水乙醇冲洗、后用滤渣质量2倍的去离子水冲洗，将洗净的滤渣于90℃干燥至含水量在1%以下，即得石墨烯复合材料；

S3.取污泥于60℃干燥，粉碎过100目筛，取过筛颗粒按质量比1：2加入预处理农作物，混合均匀，放入马弗炉以600℃处理5h，冷却到室温后取出，粉碎过120目筛，收集过筛颗粒，即为生物炭活性物；

S4.于20℃，按质量份数计，取15份含钼化合物、8份生物炭活性物、4份助剂，25份水，以200r/min混合搅拌40min，升温至50℃，加入8份分散剂、20份石墨烯复合材料，混合搅拌，持续20min，后冷至室温，加入0.1mol/L的HCl溶液，调节pH至4，加入15份聚天冬氨酸、6份柠檬酸钠，超声波分散30min，真空减压蒸发至原体积的40%，即得除锈剂。

聚天冬氨酸：购于湖北鑫鸣泰化学有限公司。

乌洛托品：购于河南云强化工产品有限公司。

助剂：按质量比2:1:1:7取乙三醇胺、NaCl、KCl、水混合搅拌，即得助剂。

预处理农副物为，取玉米芯，粗粉碎，过60目筛，取取过筛颗粒按质量比1：4浸于PBS缓冲液持续4h，过滤，取滤渣干燥，即得预处理农副物。

一种除锈剂的制备方法，包括如下步骤：

S1.按质量比2：1：7取二硫化钼、仲烷基磺酸钠、水混合搅拌，超声波分散40min，静置24h后，以1000r/min离心处理，取上清液真空蒸发至原体积的40%，得基液，取基液加入基液质量10%的乌洛托品、基液质量8%的乙三醇胺，于60℃，350r/min搅拌40min，微波辐射10~15min，即得含钼化合物；

S2.按质量比3：2：7取氧化石墨烯粉、碳纳米管、水，搅拌混合，超声波处理4h，得混合液，取混合液加入混合液质量的12%的氢氧化镍、混合液质量的8%的硝酸镍，以250r/min搅拌3h，加入混合液质量的5%的水合联氨，搅拌50min，转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，于65℃，反应50min，过滤，取滤渣用滤渣质量3倍的无水乙醇冲洗、后用滤渣质量3倍的去离子水冲洗，将洗净的滤渣于100℃干燥至含水量在1%以下，即得石墨烯复合材料；

S3.取污泥于70℃干燥，粉碎过100目筛，取过筛颗粒按质量比1：4加入预处理农作物，混合均匀，放入马弗炉以700℃处理6h，冷却到室温后取出，粉碎过120目筛，收集过筛颗粒，即为生物炭活性物；

S4.于25℃，按质量份数计，取20份含钼化合物、15份生物炭活性物、8份助剂，30份水，以250r/min混合搅拌60min，升温至60℃，加入14份分散剂、40份石墨烯复合材料，混合搅拌，持续30min，后冷至室温，加入0.1mol/L的HCl溶液，调节pH至5，加入25份聚天冬氨酸、12份柠檬酸钠，超声波分散40min，真空减压蒸发至原体积的50%，即得除锈剂。

聚天冬氨酸：购于湖北鑫鸣泰化学有限公司。

乌洛托品：购于河南云强化工产品有限公司。

助剂：按质量比2:1:1:6取乙三醇胺、NaCl、KCl、水混合搅拌，即得助剂。

预处理农副物为，取棉花秸秆，粗粉碎，过60目筛，取取过筛颗粒按质量比1：3浸于PBS缓冲液持续3h，过滤，取滤渣干燥，即得预处理农副物。

一种除锈剂的制备方法，包括如下步骤：

S1.按质量比2：1：6取二硫化钼、仲烷基磺酸钠、水混合搅拌，超声波分散35min，静置22h后，以950r/min离心处理，取上清液真空蒸发至原体积的35%，得基液，取基液加入基液质量7%的乌洛托品、基液质量6%的乙三醇胺，于55℃，325r/min搅拌35min，微波辐射13min，即得含钼化合物；

S2.按质量比3：1：7取氧化石墨烯粉、碳纳米管、水，搅拌混合，超声波处理3h，得混合液，取混合液加入混合液质量的9%的氢氧化镍、混合液质量的7%的硝酸镍，以225r/min搅拌2h，加入混合液质量的3%的水合联氨，搅拌45min，转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，于57℃，反应40min，过滤，取滤渣用滤渣质量2倍的无水乙醇冲洗、后用滤渣质量2倍的去离子水冲洗，将洗净的滤渣于95℃干燥至含水量在1%以下，即得石墨烯复合材料；

S3.取污泥于65℃干燥，粉碎过100目筛，取过筛颗粒按质量比1：3加入预处理农作物，混合均匀，放入马弗炉以650℃处理5h，冷却到室温后取出，粉碎过120目筛，收集过筛颗粒，即为生物炭活性物；

S4.于23℃，按质量份数计，取17份含钼化合物、11份生物炭活性物、6份助剂，27份水，以225r/min混合搅拌50min，升温至55℃，加入11份分散剂、30份石墨烯复合材料，混合搅拌，持续25min，后冷至室温，加入0.1mol/L的HCl溶液，调节pH至4，加入20份聚天冬氨酸、9份柠檬酸钠，超声波分散35min，真空减压蒸发至原体积的45%，即得除锈剂。

对比例：杭州市某公司生产的除锈剂。

分别将表面具有锈迹的金属片放置于本发明的除锈剂以及对比例的除锈剂中浸泡60分钟，观察其锈迹情况。观察结果如表1。

表1：

测试项目	实施例1	实施例2	实施例3	对比例
					除锈率（%）	79.5	80.3	81.3	68.5

除锈率=1m²面积的钢材除锈质量/1m²面积的钢材产锈质量×100%。

安全性测试：选取白鼠10只以本发明0.1mg/10g剂量每天灌胃三次，观察21天。21天后白鼠活动正常，进食正常，二便正常，说明本发明为无毒或低毒试剂。

综合上述，本发明的除锈剂除锈效果好，且对人体安全无威胁，值得大力推广。

Claims

1.一种除锈剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：

S2.按质量比3：1~2：7取氧化石墨烯粉、碳纳米管、水，搅拌混合，超声波处理3~4h，得混合液，取混合液加入混合液质量的7~12%的氢氧化镍、混合液质量的5~8%的硝酸镍，混合搅拌2~3h，得混合液，加入混合液质量的2~5%的水合联氨，搅拌40~50min，转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，于50~65℃，反应30~50min，过滤，取滤渣用滤渣质量2~3倍的无水乙醇冲洗、后用滤渣质量2~3倍的去离子水冲洗，取洗净的滤渣干燥，即得石墨烯复合材料；

2.根据权利要求1所述除锈剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中预处理农副物为，取玉米秸秆、玉米芯、棉花秸秆、芦苇中的一种或几种，粗粉碎过筛，取过筛颗粒按质量比1：3~4浸于PBS缓冲液3~4h，过滤，取滤渣干燥，即得预处理农副物。

3.根据权利要求1所述除锈剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中助剂为按质量比2:1:1:5~7取乙三醇胺、NaCl、KCl、水混合搅拌，即得助剂。

4.根据权利要求1所述除锈剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中分散剂按质量比2:1:0.2取月桂醇聚醚硫酸酯钠、十二烷基苯磺酸钠、NaCl混合，即得分散剂。