CN111826659A - 绿色环保防锈剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了绿色环保防锈剂前体，其特征在于：由包含绞股蓝组合物制备而成；所述的绞股蓝组合物由绞股蓝干燥品；多元醇、水等原料制备而成：其制备方法为：步骤一：将晒干或烘干的绞股蓝(包括藤茎、叶)放入粉碎机中破碎；步骤二：取经粉碎的绞股蓝与多元醇水溶液在90‑95℃温度下用超声波浸提1‑2小时；此步骤使用超声波浸提，可以提高有效成分浸出率，缩短浸提时间；步骤三：将上述步骤二产物进行压榨、过滤后的溶液即为绞股蓝组合物，即绿色环保防锈剂前体；此工艺不使用干燥工艺可以最大限度的利用浸提使用的醇，降低水电等资源的消耗。
Description
技术领域
本发明属于防锈技术领域，具体涉及一种绿色环保防锈剂及其制备方法。
背景技术
绞股蓝(学名：Gynostemma pentaphyllum(Thunb.)Makino)葫芦科、绞股蓝属草质攀援植物；茎细弱，具分枝，具纵棱及槽，无毛或疏被短柔毛。绞股蓝喜阴湿温和的气候，多野生在林下、小溪边等荫蔽处，多年生攀援草本。在中国主要分布在湖北、湖南、贵州、云南、广西、福建、浙江等省区，民间称其为神奇的“不老长寿药草”。
绞股蓝主要有效成份是绞股蓝皂甙、绞股蓝糖甙(多糖)、水溶性氨基酸、黄酮类、多种维生素、微量元素、矿物质等。如将其作为工业化原料规模生产种植，可以增加当地农民的收入。
据统计，世界上每年因腐蚀、生锈原因而不能使用的金属制品重量大约相当于金属年产量的15％。金属腐蚀能够造成机器设备的维修和提前更换，金属制品的锈蚀则降低了设备的精度和灵敏度，影响设备的使用，甚至造成设备的报废。随着经济全球化进程的日益加快，中国企业面临国内国外两个市场的巨大商机，给我国制造装备业带来了空前的发展机遇，但金属锈蚀问题却一直困扰着制造业的产品加工、运输、储藏等。腐蚀带来的经济损失相当可观。据资料显示，我国的机械行业在锈蚀方面的损失金额占机械工业总产值的7.2％左右。金属锈蚀带来的直接、间接损失不可忽视。
所谓的锈是由于氧和水作用在金属表面生成氧化物和氢氧化物的混合物。机械在运行和贮存中很难不与空气中的氧、水或其他腐蚀性介质接触，这些物质在金属表面将发生电化学腐蚀而生锈，要防止锈蚀就得阻止以上物质与金属接触。
为了避免锈蚀，减少损失，采用了各种各样的方法，其中选用防锈剂是保护金属制品最常见的方法之一。但传统的防锈剂，特别是性的防锈剂往往含有亚硝酸盐、重铬酸盐等对人体有相当毒害的物质。
由于绞股蓝提取物中富含-OH、-NH2等活性基团，容易在金属表面形成保护层，研究含绞股蓝提取物的制备防锈剂是一项有趣的课题。
发明内容
本发明旨在克服上述缺陷，提供一种绿色环保防锈剂。
本发明提供的绿色环保防锈剂前体，其特征在于：由包含绞股蓝组合物制备而成。所述的绞股蓝组合物由以下原料重量份数比制备而成：
干绞股蓝(包括藤茎、叶) 100；
多元醇 300-500；
水 300-500。
上述多元醇选自乙二醇、二乙二醇、丙二醇、甘油、丁二醇、季戊四醇中的一种或几种混合物。
上述丙二醇优选1,3-丙二醇；丁二醇优选1，4-丁二醇。
上述提取绞股蓝有效物时使用多元醇水溶液(而不使用传统乙醇水溶液)的好处是多元醇具有较高的沸点，在90-95℃温度下不挥发，同时也出于环保考虑，进行绿色环保防锈剂制备时多元醇可以与二聚酸反应生成多羟基聚合酯，原料不浪费。
上述的绞股蓝组合物的制备方法为：
步骤一：将晒干(或烘干)的绞股蓝(包括藤茎、叶)放入粉碎机中破碎；
步骤二：取经粉碎的绞股蓝(包括藤茎、叶)与多元醇水溶液(浓度40～60％)在90-95℃温度下用超声波浸提1-2小时；
上述步骤使用超声波浸提，可以提高有效成分浸出率，缩短浸提时间。
步骤三：将上述步骤二产物进行压榨、过滤后的溶液即为绞股蓝组合物，即绿色环保防锈剂前体。
上述工艺不使用干燥工艺可以最大限度的利用浸提使用的醇，降低水电等资源的消耗。
上述绞股蓝组合物可以选用商品绞股蓝提取物(使用乙醇、水提取干燥后的成品，目前西安晋恒化工、宝鸡润德康生物等企业有成品绞股蓝提取物出售)可按重量比加10-20倍的多元醇水溶液作为绿色环保防锈剂前体使用。
一种绿色环保防锈剂，其特征还在于：由如下质量百分比的原料制备而成：
上述二聚酸可以选用21C二聚酸，也可以选用36C二聚酸；
上述21C二聚酸是由丙烯酸和油酸聚合而成的；所述36C二聚酸是由二个分子油酸或油酸与亚油酸聚合而成的。
上述过硼酸盐选用过硼酸钠和/或过硼酸钾。
上述绿色环保防锈剂的制备方法：
将绿色环保防锈剂前体和尿素加入反应釜中，在常温下混合搅拌至无明显颗粒物时，加入二聚酸、过硼酸盐，在140-150℃反应4-5小时，反应期间减压排水2-3次，降温到100℃以下时加入苯并三氮唑搅拌均匀，即为一种绿色环保防锈剂。
上述反应采用140-150℃的较低反应温度并不利于完全酯化反应，但在本发明中仅需多元醇和二聚酸发生部分酯化反应即可，同时较低的反应温度有利于亚酰胺(-CONH-)类化合物的生成，绞股蓝和尿素在此温度下不容易分解成其他物质。
上述绿色环保防锈剂前体主要为多元醇和绞股蓝皂甙、绞股蓝糖甙、氨基酸的混合物，可以和二聚酸反生酯化反应生成多羟基聚合酯、亚酰胺(-CONH-)类化合物，其中多羟基聚合酯由于分子结构中空余多个-OH，很容易在金属表面形成快速隔离水和O2的附着层，阻止金属表面继续腐蚀，而亚酰胺(-CONH-)类化合物有很好的防止金属腐蚀的作用。
上述二聚酸-COOH可以和绿色环保防锈剂前体的-OH结合，生成多羟基聚合酯，和绿色环保防锈剂前体的-NH2及尿素反应生成亚酰胺(-CONH-)类化合物，快速隔离水和O2，防止金属腐蚀。
上述尿素可以和绿色环保防锈剂前体的绞股蓝组合物中的氨基酸、二聚酸的-COOH反应生成亚酰胺(-CONH-)类化合物防止金属腐蚀。
上述过硼酸盐可以在绿色环保防锈剂前体和二聚酸的酯化反应过程中充当催化剂作用，反应后形成的硼酸酯盐，有良好的防锈效果，无需进行分离，节省分离催化剂的化学品和水电等资源消耗。
上述苯并三氮唑主要提供有色金属特别是铜及其合金的缓蚀保护效果。
本发明还提供了一种绿色环保防锈剂的使用方法，其特征在于：加0-50倍的水稀释后使用。
本发明的作用与效果
在本发明方案中，绿色环保防锈剂前体采用多元醇而不采用常规的乙醇进行提取，主要考虑下一步绿色环保防锈剂前体和二聚酸发生酯化反应时，可以得到目标产物多羟基聚合酯，同时由于多元醇的沸点较高，在提取绞股蓝和制备多羟基聚合酯不易挥发损失，造成环境不利影响和资源的浪费。
在本发明方案中，绿色环保防锈剂前体主要为多元醇和绞股蓝皂甙、绞股蓝糖甙、氨基酸的混合物，可以和二聚酸反生酯化反应生成多羟基聚合酯、亚酰胺(-CONH-)类化合物，其中多羟基聚合酯由于分子结构中空余多个-OH，很容易在金属表面形成快速隔离水和O2附着物，阻止金属表面腐蚀，而亚酰胺(-CONH-)类化合物有很好的防止金属腐蚀的作用。
在本发明方案中，二聚酸-COOH可以和绿色环保防锈剂前体的-OH结合，生成多羟基聚合酯，和绿色环保防锈剂前体的-NH2及尿素反应生成亚酰胺(-CONH-)类化合物，快速隔离水和O2，防止金属腐蚀。
在本发明方案中，尿素可以和绿色环保防锈剂前体的绞股蓝组合物中的氨基酸、二聚酸的-COOH反应生成亚酰胺(-CONH-)类化合物防止金属腐蚀。
在本发明中，过硼酸盐可以在绿色环保防锈剂前体和二聚酸的酯化反应过程中充当催化剂作用，反应后形成的硼酸酯盐，有良好的防锈效果，无需进行分离，节省分离催化剂的化学品和水电等资源消耗。
在本发明中，苯并三氮唑主要提供有色金属特别是铜及其合金的缓蚀保护效果。
上述各组分发挥其应有效能的同时，可产生协同效应，提高产品的综合性能，减少对自然环境的污染，且能进一步的获得寿命长、提高防锈性能的特点。
具体实施方式
实施例一
称取100g干绞股蓝(包括藤茎、叶)放入粉碎机中破碎；取经粉碎的绞股蓝与乙二醇水溶液(乙二醇300g/水500g)在95℃温度下用超声波浸提1小时；将浸提物进行压榨、过滤后的溶液即为绞股蓝组合物，即绿色环保防锈剂前体。
将上述制备的绿色环保防锈剂前体500g和100g尿素加入反应釜中，在常温下混合搅拌至无明显颗粒物时，加入390g二聚酸(C36)、过硼酸钠5g，在140℃反应5小时，反应期间减压排水3次，降温到100℃以下时加入5g苯并三氮唑搅拌均匀，即为一种绿色环保防锈剂。
将上述绿色环保防锈剂按GB/T2361进行防锈湿热试验结果：48小时/0级。
将上述绿色环保防锈剂按SY2757-76S试验方法盐雾实验：9天/0级。
将上述健康环保防锈剂按GB/T5096试验方法进行铜片腐蚀实验结果：1a(3h，50℃)。
实施例二
称取100g干绞股蓝(包括藤茎、叶)放入粉碎机中破碎；取经粉碎的绞股蓝与二乙二醇水溶液(二乙二醇500g/水300g)在90℃温度下用超声波浸提2小时；将浸提物进行压榨、过滤后的溶液即为绞股蓝组合物，即绿色环保防锈剂前体。
将上述制备的绿色环保防锈剂前体600g和50g尿素加入反应釜中，在常温下混合搅拌至无明显颗粒物时，加入340g二聚酸(C21)、过硼酸钠10g，在150℃反应4小时，反应期间减压排水2次，自然降温，即为一种绿色环保防锈剂。
将上述绿色环保防锈剂加20倍去离子水稀释后按GB/T2361进行防锈湿热试验结果：24小时/1级。
将上述绿色环保防锈剂加20倍去离子水稀释后按SY2757-76S试验方法盐雾实验结果：1天/0级。
实施例三
称取100g干绞股蓝(包括藤茎、叶)放入粉碎机中破碎；取经粉碎的绞股蓝与丙二醇水溶液(1，3-丙二醇400g/水400g)在95℃温度下用超声波浸提1.5小时；将浸提物进行压榨、过滤后的溶液即为绞股蓝组合物，即绿色环保防锈剂前体。
将上述制备的绿色环保防锈剂前体550g和80g尿素加入反应釜中，在常温下混合搅拌至无明显颗粒物时，加入360g二聚酸(C36)、过硼酸钾8g，在145℃反应4.5小时，反应期间减压排水3次，降温到100℃以下时加入2g苯并三氮唑搅拌均匀，即为一种绿色环保防锈剂。
将上述绿色环保防锈剂加10倍的去离子水稀释后按GB/T2361进行防锈湿热试验结果：24小时/0级。
将上述绿色环保防锈剂加10倍的去离子水稀释后按SY2757-76S试验方法盐雾实验：1天/0级。
将上述健康环保防锈剂加10倍的去离子水稀释后按GB/T5096试验方法进行铜片腐蚀实验结果(3h，50℃)：1a。
实施例四
称取100g干绞股蓝(包括藤茎、叶)放入粉碎机中破碎；取经粉碎的绞股蓝与甘油水溶液(甘油400g/水500g)在90℃温度下用超声波浸提1小时；将浸提物进行压榨、过滤后的溶液即为绞股蓝组合物，即绿色环保防锈剂前体。
将上述制备的绿色环保防锈剂前体550g和60g尿素加入反应釜中，在常温下混合搅拌至无明显颗粒物时，加入380g二聚酸(C36)、过硼酸钾6g，在145℃反应5小时，反应期间减压排水3次，降温到100℃以下时加入4g苯并三氮唑搅拌均匀，即为一种绿色环保防锈剂。
将上述绿色环保防锈剂加入50倍去离子水GB/T11143-2008试验方法做液相锈蚀实验，结果为：合格。
实施例五
称取100g干绞股蓝(包括藤茎、叶)放入粉碎机中破碎；取经粉碎的绞股蓝与丁二醇水溶液(1，4-丁二醇500g/水400g)在95℃温度下用超声波浸提1小时；将浸提物进行压榨、过滤后的溶液即为绞股蓝组合物，即绿色环保防锈剂前体。
将上述制备的绿色环保防锈剂前体530g和70g尿素加入反应釜中，在常温下混合搅拌至无明显颗粒物时，加入370g二聚酸(C21)、过硼酸钠7g，在140℃反应5小时，反应期间减压排水3次，降温到100℃以下时加入3g苯并三氮唑搅拌均匀，即为一种绿色环保防锈剂。
将上述种绿色环保防锈剂加入30倍去离子水混合搅拌后按GB/T2361进行防锈湿热试验结果：8小时，0级。
实施例六
称取100g干绞股蓝(包括藤茎、叶)放入粉碎机中破碎；取经粉碎的绞股蓝与季戊四醇水溶液(季戊四醇500g/水500g)在90℃温度下用超声波浸提1小时；将浸提物进行压榨、过滤后的溶液即为绞股蓝组合物，即绿色环保防锈剂前体。
将上述制备的绿色环保防锈剂前体570g和60g尿素加入反应釜中，在常温下混合搅拌至无明显颗粒物时，加入360g二聚酸、过硼酸钾9g，在140℃反应5小时，反应期间减压排水3次，降温到100℃以下时加入1g苯并三氮唑搅拌均匀，即为一种绿色环保防锈剂。
Claims (10)
1.一种绿色环保防锈剂前体，其特征在于：由包含绞股蓝组合物制备而成；所述的绞股蓝组合物由以下原料重量份数比制备而成：
干绞股蓝 100；
多元醇 300-500；
水 300-500。
2.如权利要求1所述的一种绿色环保防锈剂前体，其特征在于：
所述的干绞股蓝包括：藤茎、叶。
3.如权利要求1所述的一种绿色环保防锈剂前体，其特征在于：
所述的述多元醇选自乙二醇、二乙二醇、丙二醇、甘油、丁二醇、季戊四醇中的一种或几种混合物。
4.如权利要求1所述的一种绿色环保防锈剂前体，其特征在于：
所述的绞股蓝组合物的制备方法为：
步骤一：将干绞股蓝放入粉碎机中破碎；
步骤二：取经粉碎的绞股蓝与多元醇水溶液在90-95℃温度下用超声波浸提1-2小时；
步骤三：将上述步骤二产物进行压榨、过滤后的溶液即为绞股蓝组合物，即绿色环保防锈剂前体。
5.如权利要求1-4任一项所述的一种绿色环保防锈剂前体制造的绿色环保防锈剂，由如下质量百分比的原料制备而成：
6.如权利要求5所述的一种绿色环保防锈剂，其特征在于：
所述二聚酸可以选用21C二聚酸，也可以选用36C二聚酸。
7.如权利要求5所述的一种绿色环保防锈剂，其特征在于：
所述21C二聚酸是由丙烯酸和油酸聚合而成的；所述36C二聚酸是由二个分子油酸或油酸与亚油酸聚合而成的。
8.如权利要求5所述的一种绿色环保防锈剂，其特征在于：
所述过硼酸盐选用过硼酸钠和/或过硼酸钾。
9.如权利要求5-8任一所述的一种绿色环保防锈剂，其特征在于：所述绿色环保防锈剂的制备方法：
将绿色环保防锈剂前体和尿素加入反应釜中，在常温下混合搅拌至无明显颗粒物时，加入二聚酸、过硼酸盐，在140-150℃反应4-5小时，反应期间减压排水2-3次，降温到100℃以下时加入苯并三氮唑搅拌均匀，即为一种绿色环保防锈剂。
10.如权利要求5-8任一所述的一种绿色环保防锈剂，其特征在于，所述绿色环保防锈剂的使用方法：加0-50倍的水稀释后使用。
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