CN109762646A - 一种水性铝材防锈剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水性铝材防锈剂及其制备方法，涉及金属材料防腐技术领域，本发明提供一种水性铝材防锈剂，以三乙醇胺硼酸酯、聚三元羧酸酯和有机胺酯为主料，并添加聚丙烯酸钠、五水偏硅酸钠粉和其他辅助剂，减少重金属的添加，有利于保护使用的安全性，主要成分均是易溶于水的，有利于成分之间的融合均匀，提高制备防锈剂的均匀性，有利于后续成膜的致密性；直接采用超声进行分散混合，超声的机械效应和空化效应，有利于个成分之间的均匀混合和融合，制备方法简单，有利于工业化生产。

Description

一种水性铝材防锈剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及金属材料防腐技术领域，特别是指一种水性铝材防锈 剂及其制备方法。

背景技术

金属腐蚀是金属材料由于外部原因导致材质的毁坏和变质，是金 属材料面临的主要破坏因素，而锈蚀是金属腐蚀中最常见的腐蚀形 态。由于金属腐蚀会给工程、人类带来巨大的损失，因此越来越多的 学者致力于研究不同的金属保护方法，根据金属材料的不同选择不同 的防锈方法，应用较为广泛的是表面防腐技术，包括：电化学保护、 电镀技术、热浸镀技术、热喷涂技术、金属表面转化法、涂层技术及 防锈剂技术等，而涂层技术由于操作简单，形成的保护膜致密度高， 且能够为金属材料增加色泽和光滑度，而被广泛应用。

发明人在研究金属防锈剂中发现，目前的防锈剂品种混杂，缺乏 针对性，现有的防锈剂中由于添加有大量的有机试剂和重金属，而不 利于人体健康，且水性较差，不利于后续的使用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种水性铝材防锈剂及其制备 方法，以克服现有技术中的全部或者部分不足。

基于上述目的本发明提供的一种水性铝材防锈剂，该防锈剂包括 如下重量份成分：三乙醇胺硼酸酯5-10份，五水偏硅酸钠粉2-5份， 聚三元羧酸酯5-10份，有机胺酯5-10份，聚丙烯酸钠2-5份，铝材 缓蚀剂1-3份，螯合剂1-3份，余量水。

在一些可选实施例中，该防锈剂包括如下重量份成分：三乙醇胺 硼酸酯8份，五水偏硅酸钠粉3.5份，聚三元羧酸酯7.5份，有机胺 酯8份，聚丙烯酸钠4份，铝材缓蚀剂1.5份，螯合剂2份，余量水。

在一些可选实施例中，所述聚丙烯酸钠的固含量≥30％，pH 6-8， 游离单体≤0.5wt.％。

在一些可选实施例中，所述有机胺酯的有效成分≥96％，pH 7-9。

在一些可选实施例中，所述防锈剂在使用时采用与水1:20进行 稀释使用。

在一些可选实施例中，所述铝材缓蚀剂为合肥诺泰815。

从上面所述可以看出，本发明的其一目的是提供一种水性铝材防 锈剂，以三乙醇胺硼酸酯、聚三元羧酸酯和有机胺酯为主料，并添加 聚丙烯酸钠、五水偏硅酸钠粉和其他辅助剂，一方面减少重金属的添 加，有利于保护使用的安全性，另一方面主要成分均是易溶于水的， 有利于成分之间的融合均匀，提高制备防锈剂的均匀性，有利于后续 成膜的致密性。

一种水性铝材防锈剂的制备方法，制备方法如下：按配方称取各 组分，将五水偏硅酸钠粉、聚三元羧酸酯和三乙醇胺硼酸酯依次加入 到水中，超声分散10-30min，然后依次加入有机胺酯和聚丙烯酸钠， 继续超声分散5-15min，最后加入铝材缓蚀剂和螯合剂，超声分散 3-10min。

在一些可选实施例中，所述超声功率为50-120w，频率为 20-25kHz。

从上面所述可以看出，本发明的其二目的是提供一种水性铝材防 锈剂的制备方法，直接采用超声进行分散混合，超声的机械效应和空 化效应，有利于个成分之间的均匀混合和融合，制备方法简单，有利 于工业化生产。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具 体实施例，对本发明进一步详细说明。

为了降低防锈剂中重金属的添加，提升防锈剂的环保绿色性能， 本发明实施例提供了一种水性铝材防锈剂，该防锈剂包括如下重量份 成分：三乙醇胺硼酸酯5-10份，五水偏硅酸钠粉2-5份，聚三元羧酸 酯5-10份，有机胺酯5-10份，聚丙烯酸钠2-5份，铝材缓蚀剂1-3 份，螯合剂1-3份，余量水。

同时，为了解决防锈剂个组分的混合和融合问题，本发明实施例 还提供了一种水性铝材防锈剂的制备方法，制备方法如下：按配方称 取各组分，将五水偏硅酸钠粉、聚三元羧酸酯和三乙醇胺硼酸酯依次 加入到水中，超声分散10-30min，然后依次加入有机胺酯和聚丙烯酸 钠，继续超声分散5-15min，最后加入铝材缓蚀剂和螯合剂，超声分 散3-10min。

在一些可选实施例中，本发明实施例中一种水性铝材防锈剂，防 锈剂包括如下重量份成分：三乙醇胺硼酸酯8份，五水偏硅酸钠粉 3.5份，聚三元羧酸酯7.5份，有机胺酯8份，聚丙烯酸钠4份，铝 材缓蚀剂1.5份，螯合剂2份，余量水。

其中，聚丙烯酸钠为无色，且固含量≥30％，pH 6-8，游离单体 (以CH₂＝CH-COOH计)≤0.5wt.％，且在20℃下密度为1.15g/cm³； 有机胺酯为无色，有效成分≥96％，pH 7-9；铝材缓蚀剂为合肥诺泰 815，其他化学试剂均为化学纯，水为蒸馏水。

本发明实施例中一种水性铝材防锈剂的制备方法如下：按配方称 取各组分，将五水偏硅酸钠粉、聚三元羧酸酯和三乙醇胺硼酸酯依次 加入到水中，在超声功率为100w，频率为23kHz分散25min，然后 依次加入有机胺酯和聚丙烯酸钠，继续在超声功率为100w，频率为 23kHz超声分散10min，最后加入铝材缓蚀剂和螯合剂，在超声功率 为100w，频率为23kHz超声分散5min，制得水性铝材防锈剂。

在上述可选实施例制备方法的工艺条件不变的情况下，对采用不 同成分含量制备的防锈剂进行性能测试。选取6系铝合金，在防锈处 理前，进行清洗除去铝合金表面的油污，干燥后，称取铝合金的质量， 然后将铝合金迅速浸入按1:20稀释后的防锈剂溶液内，浸泡5-10min， 取出室温干燥，在铝合金样品表面形成一层防锈涂层。

大气暴露腐蚀测试：将未防锈处理与防锈处理后的铝合金样品称 重后，置于普通的大气暴露环境下，观察记录铝合金样品的锈蚀情况， 隔一段时间记录腐蚀情况。测试结果见表1-2。

表1不同有机胺酯含量下防锈剂的缓蚀率

编号	重量(份)	减重量(mg)	缓蚀率(％)
				1	0	105.68	---
2	5	86.21	18.42％
				3	7	71.63	32.22％
4	8	41.56	60.67％
				5	9	49.89	52.79％
6	10	65.71	37.82％

表1的数据显示，不同的有机胺酯的含量对防锈剂的缓蚀率的影 响不同，当有机胺酯的含量为8份时，缓蚀率最大为60.67％。有机 胺酯能与多种金属离子形成稳定的络合物，能溶解金属表面的氧化 物，有良好的缓蚀作用。

保持有机胺酯含量为8份，对添加不同聚丙烯酸钠的防锈剂的缓 蚀率进行测定，结果见表2。

表2不同聚丙烯酸钠含量下防锈剂的缓蚀率

编号	重量(份)	减重量(mg)	缓蚀率(％)
				1	0	103.41	---
2	2	81.45	21.24％
				3	3	74.98	27.49％
4	4	53.68	48.09％
				5	5	62.13	39.92％

表2的数据显示，不同的聚丙烯酸钠的含量对防锈剂的缓蚀率的 影响不同，当有聚丙烯酸钠的含量为4份时，缓蚀率最大为48.09％。 聚丙烯酸钠能将碳酸钙、硫酸钙等盐类的微晶或泥沙分散于水中不沉 淀从而达到阻垢的目的，聚丙烯酸钠被用作分散剂，有利于其他成分 的分散，提高除锈剂体系的稳定性。

有机防锈剂是一种既含有极性基团又含有非极性基团的有机物。 极性基团中通常含有氮、磷、氧、硫等元素，这些元素的共同特点就 是均具有孤对电子，有很大的电负性。所以通过极性基团，有机防锈 剂分子能够牢固吸附于金属表面，而非极性基团排列于腐蚀介质中， 有效地阻隔了金属与电解质之间的接触，阻碍了腐蚀反应的发生。同 时还改变双电层结构，提高腐蚀反应的活化能，抑制了腐蚀反应的进 行。有机防锈剂的防锈能力由分子中含有的极性基团在金属表面吸附 的强度所决定，极性基团在金属表面既可以物理吸附也可以化学吸 附，通常是两者皆有。大多数有机防锈剂与金属表面的吸附主要是化 学吸附，其实质是防锈剂分子或离子与金属表面形成了配位键，与物 理吸附相比，化学吸附的强度更高且更稳定。

在确定的配方下，制备出的防锈剂基本性能测试如表3，

表3防锈剂的基本性能

外观	淡黄色透明液体
		密度(g/cm)	1.05-1.15
pH	8.5-9.5
		粘度(40℃)	7

在研究超声对制备防锈剂的影响时发现，超声功率对防锈剂的稳 定性影响不大，但随着超声频率的增加，防锈剂的稳定性增加，当超 声频率为23kHz时，防锈剂的稳定性最好，存放90天仍未见分层现 象，未采用超声处理的出线分层现象，但当超声频率继续增加时，稳 定性稍变差，但仍然比未超声处理的稳定性好，这可能是因为超声的 机械效应对组分的分子结构进行不可逆的破坏，导致除锈剂的各组分 之间无法达到融合平衡，导致稳定性下降。

从上面所述可以看出，本发明的其一目的是提供一种水性铝材防 锈剂，以三乙醇胺硼酸酯、聚三元羧酸酯和有机胺酯为主料，并添加 聚丙烯酸钠、五水偏硅酸钠粉和其他辅助剂，一方面减少重金属的添 加，有利于保护使用的安全性，另一方面主要成分均是易溶于水的， 有利于成分之间的融合均匀，提高制备防锈剂的均匀性，有利于后续 成膜的致密性。本发明的其二目的是提供一种水性铝材防锈剂的制备 方法，直接采用超声进行分散混合，超声的机械效应和空化效应，有 利于个成分之间的均匀混合和融合，制备方法简单，有利于工业化生 产。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为 示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些 例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征 之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的 本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提 供。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的 所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内， 所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。

Claims (8)

1.一种水性铝材防锈剂，其特征在于，该防锈剂包括如下重量份成分：三乙醇胺硼酸酯5-10份，五水偏硅酸钠粉2-5份，聚三元羧酸酯5-10份，有机胺酯5-10份，聚丙烯酸钠2-5份，铝材缓蚀剂1-3份，螯合剂1-3份，余量水。

2.根据权利要求1所述的水性铝材防锈剂，其特征在于，该防锈剂包括如下重量份成分：三乙醇胺硼酸酯8份，五水偏硅酸钠粉3.5份，聚三元羧酸酯7.5份，有机胺酯8份，聚丙烯酸钠4份，铝材缓蚀剂1.5份，螯合剂2份，余量水。

3.根据权利要求1所述的水性铝材防锈剂，其特征在于，所述聚丙烯酸钠的固含量≥30％，pH 6-8，游离单体≤0.5wt.％。

4.根据权利要求1所述的水性铝材防锈剂，其特征在于，所述有机胺酯的有效成分≥96％，pH 7-9。

5.根据权利要求1所述的水性铝材防锈剂，其特征在于，所述防锈剂在使用时采用与水1:20进行稀释使用。

6.根据权利要求1所述的水性铝材防锈剂，其特征在于，所述铝材缓蚀剂为合肥诺泰815。

7.一种权利要求1-6任一所述的水性铝材防锈剂的制备方法，其特征在于，制备方法如下：按配方称取各组分，将五水偏硅酸钠粉、聚三元羧酸酯和三乙醇胺硼酸酯依次加入到水中，超声分散10-30min，然后依次加入有机胺酯和聚丙烯酸钠，继续超声分散5-15min，最后加入铝材缓蚀剂和螯合剂，超声分散3-10min。

8.根据权利要求7所述的水性铝材防锈剂的制备方法，其特征在于，所述超声功率为50-120w，频率为20-25kHz。