CN108754500A - 一种水性金属防锈液 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水性金属防锈液，属于金属防护技术领域。本发明研制的水性金属防锈液包括聚乙烯醇溶液、壳聚糖酶解液、对苯二甲醛、聚酰胺改性氢化蓖麻油、铬盐、有机酸、有机胺和乳化剂，在配制时，先将聚乙烯醇溶液和壳聚糖酶解液搅拌混合，再依次加入有机酸、有机胺、乳化剂、聚酰胺改性氢化蓖麻油和铬盐，继续搅拌混合后，加入对苯二甲醛，加热搅拌反应，出料，即得水性金属防锈液。本发明技术方案制备的水性金属防锈液具有防锈持效性长、粘附性佳、防锈效果优异的特点，在金属防护技术行业的发展中具有广阔的前景。
Description
技术领域
本发明公开了一种水性金属防锈液，属于金属防护技术领域。
背景技术
防锈剂是指金属制品在流运过程（生产、储运）中采用的暂时性的抗腐蚀剂。金属防锈剂主要是通过在金属表面形成一层保护膜与环境中的空气、水份等隔离，辅以一些金属膜剂化剂，以减弱金属活性、减缓金属氧化、锈蚀的速度，通过选用不同的成膜剂和分散剂达到防锈和保护金属的效果。水性金属防锈液是一种水基防锈溶液，可有效的保护钢、铁等材料，防止生锈。根据防锈期要求的不同，和水按一定比混合使用，其特点是具有优秀的防锈性；使用方便,可浸泡操作；对黑色金属或有色金属都是优良选择,尤其是铸铁工件,不会玷污零件表面；完全水溶性,无毒无味,不燃烧,安全可靠；成本低廉,可代替防锈油；工件美观,不留痕迹,不影响精度。过去使用的金属水基防锈液大多数都含有亚硝酸钠，亚硝酸盐型水基防锈液具有价廉、效果良好及使用方便、易去除等明显优点，故被广泛使用，但亚硝酸盐能转化成致癌物而使其使用和排放受到严格限制，由于环保等原因，多年来一直在致力于非亚硝酸盐环保型水基防锈剂的研究。防锈油防锈性虽好，但成本高，而且给钢铁制品后期处理带来困难。而传统的水性金属防锈液防锈持效性短、粘附性不佳、防锈效果无法进一步提高的缺点，给实际应用带来一定的困难，因此这也是目前在水性金属防锈液方面急需解决的问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统金属防锈液持效性短、粘附性不佳、防锈效果无法进一步提高的缺点，提供了一种水性金属防锈液。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种水性金属防锈液，包括以下重量份数的原料：
聚乙烯醇溶液 80～100份
壳聚糖酶解液 30～40份
对苯二甲醛 8～10份
聚酰胺改性氢化蓖麻油 8～10份
铬盐 0.1～0.3份
有机酸 6～10份
有机胺 6～10份
乳化剂 3～5份
所述水性金属防锈液的配制过程为：
（1）按原料组成称量各组分；
（2）先将聚乙烯醇溶液和壳聚糖酶解液搅拌混合，再依次加入有机酸、有机胺、乳化剂、聚酰胺改性氢化蓖麻油和铬盐，继续搅拌混合后，加入对苯二甲醛，加热搅拌反应，出料，即得水性金属防锈液。
所述聚乙烯醇溶液是由聚乙烯醇和水按质量比为1：8～1：10配制而成。
所述壳聚糖酶解液制备过程为：将脱乙酰度为85～90%的壳聚糖和水按质量比为1：10～1：15搅拌混合后，静置溶胀，再经加热搅拌溶解，冷却，再加入壳聚糖质量1～5%的壳聚糖酶，恒温搅拌酶解后，升温灭酶，得壳聚糖酶解液。
所述铬盐为硝酸铬或氯化铬中的任意一种。
所述有机酸为亚麻酸、亚油酸、苹果酸或柠檬酸中的任意一种。
所述有机胺为三乙醇胺、二乙醇胺、3-丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺或苯胺中的任意一种。
所述乳化剂为乳化剂OP-10、十二烷基苯磺酸钠、吐温-60或斯潘-80中的任意一种。
本发明的有益效果是：
（1）本发明技术方案通过添加有机酸和有机胺，在产品制备过程中，有机酸和有机胺可发生化学反应，生成对应的盐，从而提供良好的防锈效果，另外，有机酸和有机胺可在加热反应过程中进一步反应，生成肽胺，从而对产品起到良好的增稠效果，有利于产品在金属基材表面粘附，避免产品流失，从而提高产品防锈的持效性；
（2）本发明技术方案通过添加铬盐，在水中可电离出铬离子，从而铬离子作为催化剂，催化乳化体系形成微交联网络，从而形成泡沫状的凝胶体系，再配合聚乙烯醇和酶解壳聚糖在对苯二甲醛作用下形成的凝胶网络，可有效在金属基材表面形成覆盖型凝胶，泡沫状凝胶的存在保障了产品良好的乳化润湿作用，从而可有效在金属基材表面铺展，而聚乙烯醇和酶解壳聚糖形成的凝胶网络具有良好的力学性能，可有效避免凝胶失效，避免产品流失，提高防锈的持效性，另外，对苯二甲醛作为交联剂，它的加入可在凝胶网络结构中引入苯环，通过分子中的π键，更容易在金属表面吸附，从而使产品对金属基材的粘附性能进一步提升，避免产品的流失而导致防锈性能下降；
（3）本发明通过添加聚酰胺改性氢化蓖麻油，一方面，可提供产品良好的流变性能，另一方面，聚酰胺改性氢化蓖麻油分子结构中同时具有亲水部分和疏水部分，亲水部分可很好的和水相容，而疏水部分则可以在金属基材表面形成隔水层，防止金属基材与水接触，从而切断了腐蚀所发生的必要条件，从而提高产品的防锈效果。
具体实施方式
将聚乙烯醇和水按质量比为1：8～1：10混合倒入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合10～15min后，于室温条件下静置溶胀3～5h，再将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为90～95℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌溶解45～60min，得聚乙烯醇溶液；将脱乙酰度为85～90%的壳聚糖和水按质量比为1：10～1：15混合倒入2号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合5～10min后，于室温条件下静置溶胀6～8h，再将2号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为85～90℃条件下，恒温搅拌溶解1～2h后，自然冷却至室温，再向2号烧杯中加入壳聚糖质量3～5%的壳聚糖酶，于温度为35～40℃条件下，恒温搅拌酶解20～30min后，加热升温至90～95℃，保温灭酶5～10min，出料，得壳聚糖酶解液；按重量份数计，依次取80～100份聚乙烯醇溶液，30～40份壳聚糖酶解液，8～10份对苯二甲醛，8～10份聚酰胺改性氢化蓖麻油，0.1～0.3份铬盐，6～10份有机酸，6～10份有机胺，3～5份乳化剂，先将聚乙烯醇溶液和壳聚糖酶解液混合倒入反应釜中，于温度为55～65℃，转速为600～800r/min条件下，恒温搅拌混合3～5h，再向反应釜中依次加入有机酸、有机胺、乳化剂、聚酰胺改性氢化蓖麻油和铬盐，继续于温度为55～65℃，转速为800～1000r/min条件下，恒温搅拌混合45～60min后，再加入对苯二甲醛，随后于温度为75～80℃，转速为1000～1200r/min条件下，加热搅拌反应2～4h后，出料，冷却，即得水性金属防锈液。所述铬盐为硝酸铬或氯化铬中的任意一种。所述有机酸为亚麻酸、亚油酸、苹果酸或柠檬酸中的任意一种。所述有机胺为三乙醇胺、二乙醇胺、3-丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺或苯胺中的任意一种。所述乳化剂为乳化剂OP-10、十二烷基苯磺酸钠、吐温-60或斯潘-80中的任意一种。
实例1
将聚乙烯醇和水按质量比为1：10混合倒入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合15min后，于室温条件下静置溶胀5h，再将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌溶解60min，得聚乙烯醇溶液；将脱乙酰度为90%的壳聚糖和水按质量比为1：15混合倒入2号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合10min后，于室温条件下静置溶胀8h，再将2号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为90℃条件下，恒温搅拌溶解2h后，自然冷却至室温，再向2号烧杯中加入壳聚糖质量5%的壳聚糖酶，于温度为40℃条件下，恒温搅拌酶解30min后，加热升温至95℃，保温灭酶10min，出料，得壳聚糖酶解液；按重量份数计，依次取100份聚乙烯醇溶液，40份壳聚糖酶解液，10份对苯二甲醛，10份聚酰胺改性氢化蓖麻油，0.3份铬盐，10份有机酸，10份有机胺，5份乳化剂，先将聚乙烯醇溶液和壳聚糖酶解液混合倒入反应釜中，于温度为65℃，转速为800r/min条件下，恒温搅拌混合5h，再向反应釜中依次加入有机酸、有机胺、乳化剂、聚酰胺改性氢化蓖麻油和铬盐，继续于温度为65℃，转速为1000r/min条件下，恒温搅拌混合60min后，再加入对苯二甲醛，随后于温度为80℃，转速为1200r/min条件下，加热搅拌反应4h后，出料，冷却，即得水性金属防锈液。所述铬盐为硝酸铬。所述有机酸为亚麻酸。所述有机胺为三乙醇胺。所述乳化剂为乳化剂OP-10。
实例2
将聚乙烯醇和水按质量比为1：10混合倒入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合15min后，于室温条件下静置溶胀5h，再将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌溶解60min，得聚乙烯醇溶液；将脱乙酰度为90%的壳聚糖和水按质量比为1：15混合倒入2号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合10min后，于室温条件下静置溶胀8h，再将2号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为90℃条件下，恒温搅拌溶解2h后，自然冷却至室温，再向2号烧杯中加入壳聚糖质量5%的壳聚糖酶，于温度为40℃条件下，恒温搅拌酶解30min后，加热升温至95℃，保温灭酶10min，出料，得壳聚糖酶解液；按重量份数计，依次取100份聚乙烯醇溶液，40份壳聚糖酶解液，10份戊二醛，10份聚酰胺改性氢化蓖麻油，0.3份铬盐，10份有机酸，10份有机胺，5份乳化剂，先将聚乙烯醇溶液和壳聚糖酶解液混合倒入反应釜中，于温度为65℃，转速为800r/min条件下，恒温搅拌混合5h，再向反应釜中依次加入有机酸、有机胺、乳化剂、聚酰胺改性氢化蓖麻油和铬盐，继续于温度为65℃，转速为1000r/min条件下，恒温搅拌混合60min后，再加入戊二醛，随后于温度为80℃，转速为1200r/min条件下，加热搅拌反应4h后，出料，冷却，即得水性金属防锈液。所述铬盐为硝酸铬。所述有机酸为亚麻酸。所述有机胺为三乙醇胺。所述乳化剂为乳化剂OP-10。
实例3
将聚乙烯醇和水按质量比为1：10混合倒入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合15min后，于室温条件下静置溶胀5h，再将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌溶解60min，得聚乙烯醇溶液；按重量份数计，依次取100份聚乙烯醇溶液，10份对苯二甲醛，10份聚酰胺改性氢化蓖麻油，0.3份铬盐，10份有机酸，10份有机胺，5份乳化剂，先将聚乙烯醇溶液倒入反应釜中，于温度为65℃，转速为800r/min条件下，恒温搅拌混合5h，再向反应釜中依次加入有机酸、有机胺、乳化剂、聚酰胺改性氢化蓖麻油和铬盐，继续于温度为65℃，转速为1000r/min条件下，恒温搅拌混合60min后，再加入对苯二甲醛，随后于温度为80℃，转速为1200r/min条件下，加热搅拌反应4h后，出料，冷却，即得水性金属防锈液。所述铬盐为硝酸铬。所述有机酸为亚麻酸。所述有机胺为三乙醇胺。所述乳化剂为乳化剂OP-10。
实例4
将聚乙烯醇和水按质量比为1：10混合倒入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合15min后，于室温条件下静置溶胀5h，再将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌溶解60min，得聚乙烯醇溶液；将脱乙酰度为90%的壳聚糖和水按质量比为1：15混合倒入2号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合10min后，于室温条件下静置溶胀8h，再将2号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为90℃条件下，恒温搅拌溶解2h后，自然冷却至室温，再向2号烧杯中加入壳聚糖质量5%的壳聚糖酶，于温度为40℃条件下，恒温搅拌酶解30min后，加热升温至95℃，保温灭酶10min，出料，得壳聚糖酶解液；按重量份数计，依次取100份聚乙烯醇溶液，40份壳聚糖酶解液，10份对苯二甲醛，10份氢化蓖麻油，0.3份铬盐，10份有机酸，10份有机胺，5份乳化剂，先将聚乙烯醇溶液和壳聚糖酶解液混合倒入反应釜中，于温度为65℃，转速为800r/min条件下，恒温搅拌混合5h，再向反应釜中依次加入有机酸、有机胺、乳化剂、氢化蓖麻油和铬盐，继续于温度为65℃，转速为1000r/min条件下，恒温搅拌混合60min后，再加入对苯二甲醛，随后于温度为80℃，转速为1200r/min条件下，加热搅拌反应4h后，出料，冷却，即得水性金属防锈液。所述铬盐为硝酸铬。所述有机酸为亚麻酸。所述有机胺为三乙醇胺。所述乳化剂为乳化剂OP-10。
实例5
将聚乙烯醇和水按质量比为1：10混合倒入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合15min后，于室温条件下静置溶胀5h，再将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌溶解60min，得聚乙烯醇溶液；将脱乙酰度为90%的壳聚糖和水按质量比为1：15混合倒入2号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合10min后，于室温条件下静置溶胀8h，再将2号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为90℃条件下，恒温搅拌溶解2h后，自然冷却至室温，再向2号烧杯中加入壳聚糖质量5%的壳聚糖酶，于温度为40℃条件下，恒温搅拌酶解30min后，加热升温至95℃，保温灭酶10min，出料，得壳聚糖酶解液；按重量份数计，依次取100份聚乙烯醇溶液，40份壳聚糖酶解液，10份对苯二甲醛，10份聚酰胺改性氢化蓖麻油，10份有机酸，10份有机胺，5份乳化剂，先将聚乙烯醇溶液和壳聚糖酶解液混合倒入反应釜中，于温度为65℃，转速为800r/min条件下，恒温搅拌混合5h，再向反应釜中依次加入有机酸、有机胺、乳化剂、聚酰胺改性氢化蓖麻油，继续于温度为65℃，转速为1000r/min条件下，恒温搅拌混合60min后，再加入对苯二甲醛，随后于温度为80℃，转速为1200r/min条件下，加热搅拌反应4h后，出料，冷却，即得水性金属防锈液。所述有机酸为亚麻酸。所述有机胺为三乙醇胺。所述乳化剂为乳化剂OP-10。
实例6
将聚乙烯醇和水按质量比为1：10混合倒入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合15min后，于室温条件下静置溶胀5h，再将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌溶解60min，得聚乙烯醇溶液；将脱乙酰度为90%的壳聚糖和水按质量比为1：15混合倒入2号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合10min后，于室温条件下静置溶胀8h，再将2号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为90℃条件下，恒温搅拌溶解2h后，自然冷却至室温，再向2号烧杯中加入壳聚糖质量5%的壳聚糖酶，于温度为40℃条件下，恒温搅拌酶解30min后，加热升温至95℃，保温灭酶10min，出料，得壳聚糖酶解液；按重量份数计，依次取100份聚乙烯醇溶液，40份壳聚糖酶解液，10份对苯二甲醛，10份聚酰胺改性氢化蓖麻油，0.3份铬盐，10份有机酸，5份乳化剂，先将聚乙烯醇溶液和壳聚糖酶解液混合倒入反应釜中，于温度为65℃，转速为800r/min条件下，恒温搅拌混合5h，再向反应釜中依次加入有机酸、乳化剂、聚酰胺改性氢化蓖麻油和铬盐，继续于温度为65℃，转速为1000r/min条件下，恒温搅拌混合60min后，再加入对苯二甲醛，随后于温度为80℃，转速为1200r/min条件下，加热搅拌反应4h后，出料，冷却，即得水性金属防锈液。所述铬盐为硝酸铬。所述有机酸为亚麻酸。所述乳化剂为乳化剂OP-10。
实例7
将聚乙烯醇和水按质量比为1：10混合倒入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合15min后，于室温条件下静置溶胀5h，再将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌溶解60min，得聚乙烯醇溶液；将脱乙酰度为90%的壳聚糖和水按质量比为1：15混合倒入2号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合10min后，于室温条件下静置溶胀8h，再将2号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为90℃条件下，恒温搅拌溶解2h后，自然冷却至室温，再向2号烧杯中加入壳聚糖质量5%的壳聚糖酶，于温度为40℃条件下，恒温搅拌酶解30min后，加热升温至95℃，保温灭酶10min，出料，得壳聚糖酶解液；按重量份数计，依次取100份聚乙烯醇溶液，40份壳聚糖酶解液，10份对苯二甲醛，10份聚酰胺改性氢化蓖麻油，0.3份铬盐，10份有机胺，5份乳化剂，先将聚乙烯醇溶液和壳聚糖酶解液混合倒入反应釜中，于温度为65℃，转速为800r/min条件下，恒温搅拌混合5h，再向反应釜中依次加入有机胺、乳化剂、聚酰胺改性氢化蓖麻油和铬盐，继续于温度为65℃，转速为1000r/min条件下，恒温搅拌混合60min后，再加入对苯二甲醛，随后于温度为80℃，转速为1200r/min条件下，加热搅拌反应4h后，出料，冷却，即得水性金属防锈液。所述铬盐为硝酸铬。所述有机胺为三乙醇胺。所述乳化剂为乳化剂OP-10。
对比例：广东某化工有限公司生产的金属防锈液。
将实例1至实例7所得的水性金属防锈液及对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
选用85mm×160mm×15mm的Q450NQR1钢板，用砂纸预打磨除去钢板表面厚重的铁锈及氧化皮，用二甲苯溶剂浸泡清洁油污，再用15%HCl浸泡钢板10～15min，直到锈蚀及氧化皮完全去除，然后用干净自来水冲洗1～3min；放入2%Na2CO3溶液浸泡3min，取出用蒸馏水冲洗，至表面pH值为6～7合格。将清洗合格的钢板放入调配好的防锈剂中，浸泡3min后取出，在无腐蚀气氛的室温条件下悬挂放置。
耐盐雾：防锈剂处理试板耐盐雾按以上方法制备防锈试板，干燥8h进行盐雾试验。制备防锈样板，放置3d后喷涂2道醇酸底漆，总厚75μm。漆膜干燥7d后进行盐雾试验。将试板沿对角线划十字交叉划痕，露出金属底层，并用石蜡封边；盐雾溶液为5%NaCl溶液，pH值为6.5～7.2，喷雾量为2mL/(80cm2·h)，连续喷雾，盐雾箱内温度35℃。
附着力：防锈剂处理试板放于35℃试验温度下，待试板表面的扩散基本稳定后测定接触角。试验接触角采用POW EREACH TM JC2000A接触角测量仪测定。
具体检测结果如表1所示：
表1水性金属防锈液具体检测结果
由表1检测结果可知，本发明技术方案制备的水性金属防锈液具有防锈持效性长、粘附性佳、防锈效果优异的特点，在金属防护技术行业的发展中具有广阔的前景。
Claims (7)
1.一种水性金属防锈液，其特征在于，包括以下重量份数的原料：
聚乙烯醇溶液 80～100份
壳聚糖酶解液 30～40份
对苯二甲醛 8～10份
聚酰胺改性氢化蓖麻油 8～10份
铬盐 0.1～0.3份
有机酸 6～10份
有机胺 6～10份
乳化剂 3～5份
所述水性金属防锈液的配制过程为：
（1）按原料组成称量各组分；
（2）先将聚乙烯醇溶液和壳聚糖酶解液搅拌混合，再依次加入有机酸、有机胺、乳化剂、聚酰胺改性氢化蓖麻油和铬盐，继续搅拌混合后，加入对苯二甲醛，加热搅拌反应，出料，即得水性金属防锈液。
2.根据权利要求1所述的一种水性金属防锈液，其特征在于，所述聚乙烯醇溶液是由聚乙烯醇和水按质量比为1：8～1：10配制而成。
3.根据权利要求1所述的一种水性金属防锈液，其特征在于，所述壳聚糖酶解液制备过程为：将脱乙酰度为85～90%的壳聚糖和水按质量比为1：10～1：15搅拌混合后，静置溶胀，再经加热搅拌溶解，冷却，再加入壳聚糖质量1～5%的壳聚糖酶，恒温搅拌酶解后，升温灭酶，得壳聚糖酶解液。
4.根据权利要求1所述的一种水性金属防锈液，其特征在于，所述铬盐为硝酸铬或氯化铬中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种水性金属防锈液，其特征在于，所述有机酸为亚麻酸、亚油酸、苹果酸或柠檬酸中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种水性金属防锈液，其特征在于，所述有机胺为三乙醇胺、二乙醇胺、3-丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺或苯胺中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种水性金属防锈液，其特征在于，所述乳化剂为乳化剂OP-10、十二烷基苯磺酸钠、吐温-60或斯潘-80中的任意一种。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN111253789A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-06-09 | 南通永余防锈材料有限公司 | 一种水性防锈液及其制备方法 |
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| CN114150319B (zh) * | 2021-11-29 | 2023-08-29 | 沈阳理工大学 | 一种水基环保钢板防锈处理液及其制备与使用方法 |
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