CN109594094A - 一种通用易处理环保型水基乳化防锈剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通用易处理环保型水基乳化防锈剂，包括复合防锈剂、主乳化剂、助乳化剂、水基防锈剂、耦合剂和添加剂。本发明中，产品原料易得，成本低廉，安全环保健康无污染；通过合理的工艺控制，完全可以具备常规需要的的防锈能力；由于其含有部分表面活性剂成分，清洗性能大幅改善。

Description

一种通用易处理环保型水基乳化防锈剂及其制备方法

技术领域

本发明属于防锈剂制造技术领域，尤其是一种通用易处理环保型水基乳化防锈剂及其制备方法。

背景技术

金属在机械加工之后，进行组装之前，常常需要进行较长期的贮存、运输和使用过程。为了避免或降低在上述过程中金属锈蚀导致金属工件的外观、性能、功能性发生变化导致的不良影响，在机械加工之后，进行组装之前，一般需要对加工后的工件表面进行清洗-干燥-防锈-包装的工艺流程。冗长的处理工艺补进对设备、场地要求较高，增加了人力使用成本，而且在清洗过程产生了大量的废液排放。清洗后，中长期防锈一般使用防锈油作为常规防锈手段。当前使用的防锈油一般为溶剂挥发型防锈油，其油膜分布均匀，防锈效果好，产品不油腻、不粘手、不会污染产品。但占比防锈油体系80％以上的挥发性溶剂挥发到环境中，对我们赖以生存的环境造成了极大的污染、给工人的身体带来了巨大的伤害、也造成了数量可观的物质浪费。当前所使用的水基乳化防锈剂一般使用脂肪醇聚氧乙烯醚、石油磺酸盐、脂肪醇酯等作为助乳化剂，其主要来源均为非可再生的石油产品。烷醇酰胺类表面活性剂虽主要来源于天然产物，但应用范围最广的二乙醇酰胺类产品在欧洲各国被认为对人体有害，从而被禁止使用，并且烷醇酰胺类表活抗硬水性较差，且发泡性好，在工业乳化体系使用中存在着较大的问题。经过检索，未发现与本发明相同的专利文献。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供以谁为溶剂、引入糖苷仲胺型表面活性剂作为助乳化剂、低味无灰且金属加工性能好、防锈性能佳的一种通用易处理环保型水基乳化防锈剂。

本发明采取的技术方案是：

一种通用易处理环保型水基乳化防锈剂，其特征在于：包括按重量百分比混合的以下组分：

再有，所述复合防锈剂由A、B和C三种组分构成；

所述A组分为32#白油、15#机油、150SN油、KN22油或H25油中的一种或两种的混合物；

所述B组分为石油磺酸钙、N-十八烷基新癸酰胺、N-十八烷基油酰胺、N-十六烷基硬脂酰胺、蓖麻油酸、肉桂酸环己酯、氧化石油脂、二壬基萘磺酸钙、硬脂酸或N-十八烷基异辛酸胺中的一种、两种的混合物或三种的混合物；

所述C组分为羊毛脂、松香树脂、酚醛树脂、石油树脂、醇酸清漆、萜烯树脂、丁苯橡胶或乙丙橡胶中的一种、两种的混合物或三种的混合物。

再有，所述主乳化剂为油酸、SP85、AEO3、AEO9、NP10、tw80、SP80、EL20或环烷酸锌中的一种、两种的混合物或三种的混合物。

再有，所述助乳化剂为油醇基糖苷三乙胺季铵盐、格尔伯特醇基糖苷三乙胺季铵盐、肉桂醇基糖苷三乙胺季铵盐、椰油醇基糖苷三甲胺季铵盐或月桂醇基糖苷三甲胺季铵盐中的一种或两种的混合物。

再有，所述水基防锈剂为蒸馏水、去离子水、十二烯基丁二酸、三元聚羧酸、十一碳二元酸、十二碳二元酸、硼酸、氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾、单乙醇胺、三乙醇胺或单异丙醇胺中的一种、两种的混合物、三种的混合物或四种的混合物。

再有，所述耦合剂为无水乙醇、乙二醇、丙三醇、聚乙二醇、正辛酸、异壬酸或新癸酸中的一种或两种的混合物。

再有，所述添加剂为抗氧剂、消泡剂、染料、流平助剂或抑菌剂中的一种、两种的混合物、三种的混合物或四种的混合物。

本发明的另一个目的是提供一种如权利要求1～7任意一项所述的通用易处理环保型水基乳化防锈剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

⑴将水基防锈剂的各组分混合至均一稳定的透明溶液；

⑵将复合防锈剂各组分加入反应釜，再依次将主乳化剂、助乳化剂、耦合剂、添加剂和步骤⑴的产物依次加入反应釜，升温后搅拌；

⑶步骤⑵变为体系均一透明后制得成品。

再有，步骤⑴的反应温度为40～50℃。

再有，步骤⑵所述的升温的温度为45～55℃。

本发明的优点和积极效果是：

本发明中，引入了糖苷仲胺型表面活性剂作为助乳化剂，如后续需清洗时，由于其含有部分表面活性剂成分，清洗性能大幅改善；通过合理的工艺控制，完全具备常规需要的中长期防锈能力。另外，成品低味无灰，通过助乳化剂可以较快的破坏体系稳定性，可以使得废液油水分离，容易处理达到排放要求，产生的废液易于使用化学法进行处理，经简单工艺能较快速降低处理液COD值至2000ppm以下，使用一定倍率自来水稀释后即可直接排放。低浓度稀释(5wt％)时金属加工性能良好，防锈性能较佳，稀释浓度达到一定程度后(10-30wt％)对金属防护性能极佳，避免了溶剂带来的浪费、对环境的危害、以及安全风险，可作为黑色金属和部分有色金属的中期防锈过程使用；用做金属加工的后续防锈过程时一般不需对工件进行清洗。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。

一种通用易处理环保型水基乳化防锈剂，本发明的创新在于：包括按重量百分比混合的以下组分：

其中，复合防锈剂由A、B和C三种组分构成；

所述A组分为32#白油、15#机油、150SN油、KN22油或H25油中的一种或两种的混合物；

所述B组分为石油磺酸钙、N-十八烷基新癸酰胺、N-十八烷基油酰胺、N-十六烷基硬脂酰胺、蓖麻油酸、肉桂酸环己酯、氧化石油脂、二壬基萘磺酸钙、硬脂酸或N-十八烷基异辛酸胺中的一种、两种的混合物或三种的混合物；

所述C组分为羊毛脂、松香树脂、酚醛树脂、石油树脂、醇酸清漆、萜烯树脂、丁苯橡胶或乙丙橡胶中的一种、两种的混合物或三种的混合物。

主乳化剂为油酸、SP85、AEO3、AEO9、NP10、tw80、SP80、EL20或环烷酸锌中的一种、两种的混合物或三种的混合物。

助乳化剂为油醇基糖苷三乙胺季铵盐、格尔伯特醇基糖苷三乙胺季铵盐、肉桂醇基糖苷三乙胺季铵盐、椰油醇基糖苷三甲胺季铵盐或月桂醇基糖苷三甲胺季铵盐中的一种或两种的混合物。

水基防锈剂为蒸馏水、去离子水、十二烯基丁二酸、三元聚羧酸、十一碳二元酸、十二碳二元酸、硼酸、氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾、单乙醇胺、三乙醇胺或单异丙醇胺中的一种、两种的混合物、三种的混合物或四种的混合物。

耦合剂为无水乙醇、乙二醇、丙三醇、聚乙二醇、正辛酸、异壬酸或新癸酸中的一种或两种的混合物。添加剂为抗氧剂、消泡剂、染料、流平助剂或抑菌剂中的一种、两种的混合物、三种的混合物或四种的混合物。

抗氧剂是2,6-二叔丁基对甲酚、330或MEB。消泡剂是B-458、N-10或575。染料是荧光黄或监牢翠蓝。流平助剂是SMK661或TEGO410。抑菌剂是IPBC、MBM、BK或BBIT。

助乳化剂由天然产物自合成，包括：1.以叔胺盐酸盐与环氧氯丙烷合成N-(3-氯-2-羟丙基)季铵盐；2.以长链脂肪醇与半乳糖进行直接苷化反应得到半乳糖苷；3.制备表面活性剂。

具体过程是：

1.打开冷凝水，在四口烧瓶中依次加入适当量的叔胺盐酸盐，分散于适当量的乙醇，1M的氢氧化钠水溶液中，开动搅拌和温控，保持体系温度在30-40℃，使用恒压滴液漏斗在20-30min内逐滴滴入环氧氯丙烷，搅拌反应60min后，依次使用乙醇、蒸馏水清洗、过滤，得到N-(3-氯-2-羟丙基)季铵盐。

2.在四口烧瓶中，将适当量的中链醇、半乳糖分散在无水乙醇中,降温至0℃，开动搅拌，保持0℃状态，30min内逐滴滴入浓硫酸，缓慢提升体系温度至20-25℃，反应24h，得到半乳糖苷。

3.上述N-(3-氯-2-羟丙基)季铵盐与半乳糖苷分散在异丙醇中，升温至60℃，经8h恒温反应，80℃旋蒸纯化后，得到表面活性剂脂肪醇基糖苷季铵盐产物。

上述通用易处理环保型水基乳化防锈剂的制备方法包括以下步骤：

⑴将水基防锈剂的各组分混合至均一稳定的透明溶液；

⑵将复合防锈剂各组分加入反应釜，再依次将主乳化剂、助乳化剂、耦合剂、添加剂和步骤⑴的产物依次加入反应釜，升温后搅拌；

⑶搅拌到步骤⑵变为体系均一透明后制得成品，搅拌时间大于等于4小时。

其中，步骤⑴的反应温度为40～50℃。步骤⑵所述的升温的温度为45～55℃。

实施例1

实施例2

实施例3

实施例4

实施例5

实施例6

实施例7

实施例8

实施例9

实施例10

产品使用水稀释原液使用，适用于一般金属表面的防锈过程，具体配液浓度需要根据客户要求验证确定。

使用时：

1.必须边搅拌边将乳化防锈剂产品投入水中，具体比例依据对防锈性能的要求酌情增减(如产品在10wt％条件下对45#钢盐雾试验时间8h后A级，产品在20wt％条件下对45#钢盐雾试验时间24h后A级)，可以有效延长稀释液寿命；

2.使用时保持空气或机械搅拌，以保证乳化体系的稳定性；

3.如果使用较低浓度的本产品进行机械加工过程，则在机加工与防锈过程之间不需要进行清洗过程；

4.建议保持防锈工作液使用温度在50-60℃之间，可以有效缩短工件干燥时间并有效降低体系腐败速度；

5.根据工艺要求，采用浸涂、刷涂、喷涂等涂油方式均可；

6.如采用浸涂工艺时，工件浸泡时间应大于20s，并辅以一定程度的震动或翻转以确保工作液对工件表面附着的充分性；

7.工件经过工作液浸泡后，可在80-90℃之间热风烘干5min左右，但一定要进行2h以上的晾干再进行包装(请关注干燥间的通风及湿度)；

8.完全干燥成膜后，可采用聚乙烯薄膜包装，包装及贮放时，应尽量避免工件间的相互碰撞，以免损伤油膜的完整；

9.每天进行工作液的折光以及pH值检测，每周依据SH/T 0081对工作液进行45#钢片以及工件材质的盐雾性能检测；

10.每周需要对工作液进行8h以上的静置过程，将底部约20％左右的工作液从体系中分离出来；

11.助乳化剂“脂肪醇基糖苷季铵盐”生物降解迅速并且彻底，降解后的乳化液不稳定且较快发生油水分离，水层经简单处理COD指标可以迅速低于2000ppm。

实施例1产品相关性能指标见表1：

表1：水基乳化防锈剂相关性能指标

某国际品牌同类产品相关性能指标见表2：

表2某国际品牌产品相关性能指标

与同类产品相对比，本发明防锈性能优异，适用金属材质广，且使用后容易处理，在当前的环保趋势下，更好的满足了客户的废液处理诉求。

成品的原料易得，成本低廉，安全环保健康无污染；通过合理的工艺控制，完全可以具备常规需要的的防锈能力；由于其含有部分表面活性剂成分，清洗性能大幅改善。

本发明中，引入了糖苷仲胺型表面活性剂作为助乳化剂，如后续需清洗时，由于其含有部分表面活性剂成分，清洗性能大幅改善；通过合理的工艺控制，完全具备常规需要的中长期防锈能力。另外，成品低味无灰，通过助乳化剂可以较快的破坏体系稳定性，可以使得废液油水分离，容易处理达到排放要求，产生的废液易于使用化学法进行处理，经简单工艺能较快速降低处理液COD值至2000ppm以下，使用一定倍率自来水稀释后即可直接排放。低浓度稀释(5wt％)时金属加工性能良好，防锈性能较佳，稀释浓度达到一定程度后(10-30wt％)对金属防护性能极佳，避免了溶剂带来的浪费、对环境的危害、以及安全风险，可作为黑色金属和部分有色金属的中期防锈过程使用；用做金属加工的后续防锈过程时一般不需对工件进行清洗。

Claims (10)

1.一种通用易处理环保型水基乳化防锈剂，其特征在于：包括按重量百分比混合的以下组分：

2.根据权利要求1所述的一种通用易处理环保型水基乳化防锈剂，其特征在于：所述复合防锈组分由A、B和C三种组分构成；

所述A组分为32#白油、15#机油、150SN油、KN22油或H25油中的一种或两种的混合物；

所述B组分为石油磺酸钙、N-十八烷基新癸酰胺、N-十八烷基油酰胺、N-十六烷基硬脂酰胺、蓖麻油酸、肉桂酸环己酯、氧化石油脂、二壬基萘磺酸钙、硬脂酸或N-十八烷基异辛酸胺中的一种、两种的混合物或三种的混合物；

所述C组分为羊毛脂、松香树脂、酚醛树脂、石油树脂、醇酸清漆、萜烯树脂、丁苯橡胶或乙丙橡胶中的一种、两种的混合物或三种的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种通用易处理环保型水基乳化防锈剂，其特征在于：所述主乳化剂为油酸、SP85、AEO3、AEO9、NP10、tw80、SP80、EL20或环烷酸锌中的一种、两种的混合物或三种的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种通用易处理环保型水基乳化防锈剂，其特征在于：所述助乳化剂为油醇基糖苷三乙胺季铵盐、格尔伯特醇基糖苷三乙胺季铵盐、肉桂醇基糖苷三乙胺季铵盐、椰油醇基糖苷三甲胺季铵盐或月桂醇基糖苷三甲胺季铵盐中的一种或两种的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种通用易处理环保型水基乳化防锈剂，其特征在于：所述水基防锈剂为蒸馏水、去离子水、十二烯基丁二酸、三元聚羧酸、十一碳二元酸、十二碳二元酸、硼酸、氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾、单乙醇胺、三乙醇胺或单异丙醇胺中的一种、两种的混合物、三种的混合物或四种的混合物。

6.根据权利要求1所述的一种通用易处理环保型水基乳化防锈剂，其特征在于：所述耦合剂为无水乙醇、乙二醇、丙三醇、聚乙二醇、正辛酸、异壬酸或新癸酸中的一种或两种的混合物。

7.根据权利要求1所述的一种通用易处理环保型水基乳化防锈剂，其特征在于：所述添加剂为抗氧剂、消泡剂、染料、流平助剂或抑菌剂中的一种、两种的混合物、三种的混合物或四种的混合物。

8.一种如权利要求1～7任意一项所述的通用易处理环保型水基乳化防锈剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

⑴将水基防锈剂的各组分混合至均一稳定的透明溶液；

⑵将复合防锈剂各组分加入反应釜，再依次将主乳化剂、助乳化剂、耦合剂、添加剂和步骤⑴的产物依次加入反应釜，升温后搅拌；

⑶步骤⑵变为体系均一透明后制得成品。

9.根据权利要求8所述的一种通用易处理环保型水基乳化防锈剂的制备方法，其特征在于：步骤⑴的反应温度为40～50℃。

10.根据权利要求8所述的一种通用易处理环保型水基乳化防锈剂的制备方法，其特征在于：步骤⑵所述的升温的温度为45～55℃。