CN109763120A - 环保型多金属水基防锈剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种环保型多金属水基防锈剂，原料含有水溶性树脂、硅烷偶联剂、钝化剂、硅溶胶、pH调节剂、表面活性剂、植物缓蚀剂、复配金属缓蚀剂和去离子水，本发明还提供了上述防锈剂的制备方法。本发明的环保型多金属水基防锈剂，以水溶性树脂为支架，有机硅烷和硅溶胶为成膜剂，辅以特殊复配的金属缓蚀剂和从植物中提取的缓蚀剂，绿色，环保，经济实用，本发明防锈剂能在金属表面生成极薄的防护膜，防止大气中有害物对金属的侵蚀，实现对黑色金属、铝合金、铜等多种金属的防护，亦可用于金属涂装前的防护，能提高涂料的附着力，增强金属表面的耐腐蚀性。

Description

环保型多金属水基防锈剂及制备方法

技术领域

本发明属于金属防锈技术领域，具体涉及环保型多金属水基防锈剂及制备方法。

背景技术

金属的锈蚀是生产中经常遇到的问题，金属在大气中，与氧、水分及其它杂质在一定条件下发生化学变化作用或电化学作用而产生锈蚀。

在对金属材料进行防锈处理，采用油性类防锈剂涂于材料表面，在进行焊接、油漆和电镀前必须除油，但油性类防锈剂的去除难度相当大，而且防锈油的主要成分来自石油，价格昂贵，为不可再生资源，应尽量减少其使用。因此人们开发了水基防锈剂。

水基防锈剂指在水溶剂中加入一定量的防锈剂，从而阻止化学或电化学反应的发生，金属水基防锈剂因价廉、使用方便、效果良好和易去除等优点，而得到广泛应用。CN104451695A 公开了一种汽车铸铁发动机内腔水基防锈剂，其中原料主要有植酸、十一二元酸、苯甲酸钠、三乙醇胺、单乙醇胺、碳酸钠、亚硝酸钠和水等。该类防锈剂涂于金属表面后，液膜易流淌，待水分挥发后，还会在金属表面形成一层白霜，失去应用的防锈效果，而且亚硝酸盐型水基防锈剂有毒，严重污染环境，是国际上公认的致癌物质，工业发达国家在环保法规上，对亚硝酸盐的使用和排放都有严格限制。因此，人们开发了不含亚硝酸盐的水基防锈剂。 CN103255400B公开了一种环保型水基防锈剂，该防锈剂原料含有甘油、二甘醇胺、酒石酸、衣康酸、钨酸钠、椰油酸二乙醇酰胺、无水碳酸钠和水等，制备时将原料混合后，加热搅拌即可，该发明的环保型水基防锈剂不含亚硝酸盐、磷，对人体安全，符合环保的要求。CN102181854B公开了一种环保型钢铁水基防锈剂，原料主要含有葡萄糖酸盐、三乙醇胺、有机磷酸、苯甲酸钠、非离子表面活性剂和水，其制备方法为将各组分依次加入去离子水中，混合均匀后即可，该发明各成分均来源于市售成品，成本低廉，无亚硝酸盐，绿色环保，制备方法简单。然而，上述水基防锈剂的适用范围较窄，防锈效果还可以进一步提升。

因此，仍需开发一种新的环保水基防锈剂。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的之一是提供一种环保型多金属水基防锈剂。

本发明的目的之二是提供上述环保型多金属水基防锈剂的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

环保型多金属水基防锈剂，原料包含以下重量份计的组分：

水溶性树脂2～10份，

硅烷偶联剂1～10份，

钝化剂3～5份，

硅溶胶1～5份，

pH调节剂0.1～5份，

表面活性剂1～5份，

植物缓蚀剂2～10份，

复配金属缓蚀剂0.1～0.3份，

去离子水50～90份。

优选地，所述水溶性树脂为MD系列特种水性树脂。

进一步优选地，所述MD系列特种水性树脂为江阴明迪特种油剂厂的MD系列特种水性树脂。

优选地，所述硅烷偶联剂为KH151、KH792、KH550和KH560中的一种或两种的混合物。

优选地，所述钝化剂为钼酸和/或钒酸的碱金属盐和/或氨盐。

进一步优选地，所述钝化剂为钼酸铵和/或钒酸钠。

优选钒酸盐，是因钒酸盐具有与铬酸盐相似的自修复功能，且当转化膜受到机械损伤后具有自修复功能。

优选地，硅溶胶为纳米级的二氧化硅颗粒在水中或溶剂中的分散液。

优选地，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠和OP-10中的一种或两种的混合物。

优选地，所述植物缓蚀剂为醇提苦丁茶提取物。

苦丁茶提取物的主要成分为醛、酮、酯物质，分子中含有以N和O原子在内的官能团(例如C＝O、N-H/O-H、C-O、C-N、C＝C)和苯环，这些官能团可以作为缓蚀剂分子吸附的活性中心，与金属表面空的3d轨道相互作用，通过物理或化学吸附等作用在金属表面吸附成膜，抑制金属的腐蚀，该缓蚀剂为植物提取物，完全无毒，能完全生物降解，为环境友好型产品。

优选地，复配金属缓蚀剂为硅酸钠、聚环氧琥珀酸、苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑和锌盐按质量比为(50～70)：(30～50)：1:1：(5～15)的混合物，该复配金属缓蚀剂对黑色金属和有色金属都有很好的缓蚀效果。

进一步优选地，所述锌盐为磷酸氢二锌或硫酸锌。

基苯并三氮唑(TTA)是苯并三氮唑(BTA)的衍生物，在分子结构上，TTA比BTA多一个非极性的甲基，所以其形成的单分子层膜的疏水性更好。两者复配后共同作用对铜等有包金属的保护作用比单一使用BTA更好。

本发明的环保型多金属水基防锈剂，以水溶性树脂为支架，有机硅烷和硅溶胶为成膜剂，辅以特殊复配的金属缓蚀剂和从植物中提取的缓蚀剂，绿色，环保，经济实用。

本发明防锈剂能在金属表面生成极薄的防护膜，防止大气中有害物对金属的侵蚀，实现对黑色金属、铝合金、铜等多种金属的防护，亦可用于金属涂装前的防护，能提高涂料的附着力，增强金属表面的耐腐蚀性。

上述环保型多金属水基防锈剂的制备方法，步骤包括：

(1)按配比称取所述水溶性树脂、硅烷偶联剂、钝化剂、硅溶胶、pH调节剂、表面活性剂、植物缓蚀剂、复配金属缓蚀剂和去离子水，向反应釜内加入部分去离子水，再加入硅溶胶分散后依次加入水溶性树脂、钝化剂和表面活性剂搅拌至溶液清澈；

(2)向步骤(1)的溶液中加入硅烷偶联剂搅拌至溶液清澈；

(3)向步骤(2)的溶液中加入pH调节剂和剩余去离子水，调节pH后混匀。

优选地，步骤(3)所述调节pH的范围是10～11。

本发明的有益效果

1、本发明的环保型多金属水基防锈剂，以水溶性树脂为支架，有机硅烷和硅溶胶为成膜剂，辅以特殊复配的金属缓蚀剂和从植物中提取的缓蚀剂，绿色，环保，经济实用；

2、本发明防锈剂能在金属表面生成极薄的防护膜，防止大气中有害物对金属的侵蚀，实现对黑色金属、铝合金、铜等多种金属的防护，亦可用于金属涂装前的防护，能提高涂料的附着力，增强金属表面的耐腐蚀性；

3、本发明防锈剂在金属表面的附着性好，由高、中、低温多种缓蚀剂有机组合，协同增效，能耐高温，防锈效果优于现有防锈剂。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，并结合实施例对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

本实施例提供了三种环保型多金属水基防锈剂配方，具体如表1所示。

表1三种防锈剂原料配比(重量份)

实施例2

环保型多金属水基防锈剂的制备方法，步骤包括：

(1)按配比称取所述水溶性树脂、硅烷偶联剂、钝化剂、硅溶胶、pH调节剂、表面活性剂、植物缓蚀剂、复配金属缓蚀剂和去离子水，向反应釜内加入部分去离子水，再加入硅溶胶分散后依次加入水溶性树脂、钝化剂和表面活性剂搅拌至溶液清澈；

(2)向步骤(1)的溶液中加入硅烷偶联剂搅拌至溶液清澈；

(3)向步骤(2)的溶液中加入pH调节剂和剩余去离子水，调节pH后混匀。

其中，步骤(3)所述调节pH的范围是10～11。

对比例1

本实施例提供了三种防锈剂配方，具体如表2所示。

表2三种防锈剂原料配比(重量份)

检测例1

根据实施例1提供的三种配方，和对比例1提供的五种配方，采用实施例2提供的方法，制备得到了八种对应编号的防锈剂，将防锈剂分别涂于不同金属式样表面，测试其中性和酸性条件下的耐蚀性能。其中：

中性盐雾试验用中性NaCl溶液的盐雾加速腐蚀，采用连续喷雾的方式按GB10125-1997 方法进测试。

醋酸铅点滴试验根据GB9791—2003，在室温下用介质为5wt％的醋酸铅水溶液加速样板腐蚀。溶液pH值为5.5-6.8，在醋酸铅溶液配制过程的初期存在的白色沉淀，在溶液pH值不低于5.5的前提下，可以加少量的醋酸溶解。将醋酸铅溶液用滴管滴在样板的表面上，观察测试液滴的颜色变化，用秒表记录出现黑点及完全变黑的时间，该时间长短可近似反映复合膜的存在情况和膜层耐腐蚀性能的优劣。试样上液滴变黑的时间用3个测试点的平均值表示。

未经防锈剂处理的试样(镀锌板)作为空白样对照，结果如表3所示。

表3耐蚀性比较结果

由表3可知，经本发明环保型多金属水基防锈剂处理的镀锌板，中性盐雾试验72小时腐蚀率小于5％，符合据GB/T 5944-1986《轻工产品金属镀层腐蚀试验结果的评价》，达到工业要求。

还测试了八种防锈剂酸性条件下的腐蚀率，结果如表4所示。

表4腐蚀率测试结果

由上表可知，经本品处理的铜片，酸性盐雾试验24小时腐蚀率小于5％，腐蚀情况得到很好的控制。

检测例2

按GB/T 9791-2003的标准测试防护膜与基板之间的附着力。具体为：持无砂橡皮擦，以通常所用的压力来回反复的摩擦试样表面，未对涂膜造成破坏的最多摩擦次数为标准，但低于10次为不合格。本检测例在样板表面来回擦拭了11次后，再对该样板进行盐雾和醋酸铅点滴试验，检测其耐蚀性能。

用A、B、C三种不同配比的防锈剂处理后的金属材料试样，和未经处理液处理的试样(镀锌板)的附着力结果比较如下表5所示。

表5防护膜附着情况测试

由表5可知，经过72h中性盐雾试验，擦拭后的防护膜板的腐蚀面积虽然比未擦拭的高出4％(表1中数据)，但基板12h中性盐雾试验后就已100％腐蚀，说明防护膜未出现完全脱落的现象。在醋酸铅点滴试验中，擦拭11次后的样板开始变黑和完全变黑分别为55s和723s，较未擦拭的防护膜样板有下降，但相对于空白裸板的6s和73s，说明膜层没有遭到完全破坏，防护膜仍然存在并具有良好耐蚀性。中性盐雾试验和醋酸铅点蚀测试结果一致，表明防护合膜的附着性能良好。

Claims (10)

1.环保型多金属水基防锈剂，其特征在于，原料包含以下重量份计的组分：

水溶性树脂2～10份，

硅烷偶联剂1～10份，

钝化剂3～5份，

硅溶胶1～5份，

pH调节剂0.1～5份，

表面活性剂1～5份，

植物缓蚀剂2～10份，

复配金属缓蚀剂0.1～0.3份，

去离子水50～90份。

2.根据权利要求1所述环保型多金属水基防锈剂，其特征在于，所述水溶性树脂为MD系列特种水性树脂。

3.根据权利要求1所述环保型多金属水基防锈剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂为KH151、KH792、KH550和KH560中的一种或两种的混合物。

4.根据权利要求1所述环保型多金属水基防锈剂，其特征在于，所述钝化剂为钼酸和/或钒酸的碱金属盐和/或氨盐。

5.根据权利要求4所述环保型多金属水基防锈剂，其特征在于，所述钝化剂为钼酸铵和/或钒酸钠。

6.根据权利要求1所述环保型多金属水基防锈剂，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠和OP-10中的一种或两种的混合物。

7.根据权利要求1所述环保型多金属水基防锈剂，其特征在于，所述植物缓蚀剂为醇提苦丁茶提取物。

8.根据权利要求1所述环保型多金属水基防锈剂，其特征在于，复配金属缓蚀剂为硅酸钠、聚环氧琥珀酸、苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑和锌盐按质量比为(50～70)：(30～50)：1:1：(5～15)的混合物。

9.根据权利要求1～8任一项所述环保型多金属水基防锈剂的制备方法，其特征在于，步骤包括：

(1)按配比称取所述水溶性树脂、硅烷偶联剂、钝化剂、硅溶胶、pH调节剂、表面活性剂、植物缓蚀剂、复配金属缓蚀剂和去离子水，向反应釜内加入部分去离子水，再加入硅溶胶分散后依次加入水溶性树脂、钝化剂和表面活性剂搅拌至溶液清澈；

(2)向步骤(1)的溶液中加入硅烷偶联剂搅拌至溶液清澈；

(3)向步骤(2)的溶液中加入pH调节剂和剩余去离子水，调节pH后混匀。

10.根据权利要求9所述环保型多金属水基防锈剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述调节pH的范围是10～11。