CN112176355B - 一种环境友好型中性除锈剂及其制备方法 - Google Patents
一种环境友好型中性除锈剂及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及金属表面除锈技术领域，具体涉及一种环境友好型中性除锈剂，其重量份组成为：有机酸12‑25％，酸性中和剂3‑15％，苯甲酸钠1‑6％，D‑葡萄糖酸钠2‑6％，草酸钾1‑6％，聚天冬氨酸钠3‑8％，DL‑酒石酸钠1‑4％，苯丙三氮睉0.1‑2％，表面活性剂0.3‑1％，其余量为纯水，制备方法为：烧杯中取少量水，将有机酸溶解水中，搅拌均匀，将酸性中和剂、聚天冬氨酸钠、苯甲酸钠、D‑葡萄糖酸钠、草酸钾、DL‑酒石酸钠、苯并三氮睉和表面活性剂逐个加入，搅拌获得均相溶液；加纯水至全量，进行搅拌5‑10min，进行定容、陈化；检验合格后将溶液封装待用。所述除锈剂的pH为中性，可长时间放置，原料生物降解性高；并且除锈速度快，对金属基底不会造成破坏，在常温下即可完成除锈。
Description
技术领域
本发明涉及金属表面除锈技术领域，具体涉及一种环境友好型中性除锈剂及其制备方法。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
当金属在户外环境中暴露时容易发生腐蚀，同时会在表面生成锈，不仅会影响工件的美观也会影响后续喷漆工艺的进行。常规除锈剂通常用盐酸和硝酸等腐蚀性较强的酸，不仅对人危害性大，而且在除锈的同时也会对基底产生腐蚀，甚至造成氢蚀；机械法除锈虽然不会造成基底上的腐蚀，但操作过于费时费力，并不能作为一种除锈的好方法。
现有技术中已经公开了一些以有机酸和其他原料制备的中性除锈剂，但是发明人发现，现有技术中的中性除锈剂往往存在常温条件下除锈效果差、清洗时间较长等问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种环境友好型中性除锈剂，该除锈剂的pH为中性，可长时间放置，原料生物降解性高；并且除锈速度快，对金属基底不会造成破坏，在常温下即可完成除锈。
为了实现以上技术效果，具体地，本发明的技术方案如下所述：
在本发明的第一方面，提供一种环境友好型中性除锈剂，其组成成分及其重量百分比：有机酸12-25％，酸性中和剂3-15％，苯甲酸钠1-6％，D-葡萄糖酸钠2-6％，草酸钾1-6％，聚天冬氨酸钠3-8％，DL-酒石酸钠1-4％，苯丙三氮唑0.1-2％，表面活性剂0.3-1％，其余量为纯水。
优选的，所述有机酸为氨基三甲叉膦酸、磺基水杨酸、羟基乙叉二膦酸、聚丙烯酸、柠檬酸、丁二酸和乙二胺四乙酸中的一种或几种；
进一步优选为氨基三甲叉膦酸、磺基水杨酸、羟基乙叉二膦酸和聚丙烯酸复配，或氨基三甲叉膦酸、磺基水杨酸、羟基乙叉二膦酸、丁二酸复配；或氨基三甲叉膦酸、磺基水杨酸、聚丙烯酸复配；或磺基水杨酸、羟基乙叉二膦酸、丁二酸复配；或氨基三甲叉膦酸、磺基水杨酸、羟基乙叉二膦酸、丁二酸、乙二胺四乙酸复配；
优选的，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和壬基酚聚氧乙烯醚中的一种；进一步优选为十二烷基苯磺酸钠。
优选的，所述酸性中和剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钾和碳酸钠中的一种或几种。
在本发明的第二方面，提供一种第一方面所述环境友好型中性除锈剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按重量百分比准备原料；
(2)烧杯中取少量水，将上述所需量的有机酸溶解水中，搅拌均匀；
(3)将酸性中和剂、聚天冬氨酸钠、苯甲酸钠、D-葡萄糖酸钠、草酸钾、DL-酒石酸钠、苯丙三氮唑和表面活性剂逐个加入，搅拌获得均相溶液；
(4)加纯水至全量，进行搅拌5-10mins，进行定容、陈化，封装待用。
在本发明的第三方面，提供一种第一方面所述环境友好型中性除锈剂的使用方法：将锈片用自来水冲去表面附着物，然后浸泡于所述中性除锈剂中，待锈迹去除完成后将锈片从溶液中捞出，用自来水冲洗表面残留物后静置于空气中保存。
本发明的具体实施方式具有以下有益效果：
本发明实施方式中的有机酸其酸性适中较无机酸温和许多，且对氧化铁的溶解能力较高，对铁离子有很好的络合作用，对金属基底的腐蚀较小且有缓蚀作用；除锈后在金属表面有钝化膜生成，可以对金属有防护作用；
本发明实施方式中的聚天冬氨酸钠、苯甲酸钠、D-葡萄糖酸钠、DL-酒石酸钠和草酸钾也可以起到络合金属离子的作用，同时它们在溶液中会自动吸附到金属基底上减少阳极的腐蚀电流；
本发明实施方式中的苯丙三氮唑可作为缓蚀剂在金属表面吸附成膜，减少阳极和阴极的腐蚀电流；表面活性剂可以减小溶液的表面张力，有利于溶液在金属表面的浸润；
本发明实施方式制备的环境友好型中性除锈剂pH处于中性，对金属基底不会造成破坏；可以长时间放置，并且原料生物降解性高。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术中论述的，现有技术中公开的中性除锈剂存在常温条件下除锈效果差、清洗时间较长等问题。鉴于此，本发明的目的在于提供一种环保中性除锈剂，除锈速度快，对金属基底不会造成破坏，在常温下即可完成除锈。
本发明的一种实施方式中，提供了一种环境友好型中性除锈剂，其组成成分及其重量百分比：有机酸12-25％，酸性中和剂3-15％，苯甲酸钠1-6％，D-葡萄糖酸钠2-6％，草酸钾1-6％，聚天冬氨酸钠3-8％，DL-酒石酸钠1-4％，苯丙三氮唑0.1-2％，表面活性剂0.3-1％，其余量为纯水。
优选的，所述有机酸为氨基三甲叉膦酸、磺基水杨酸、羟基乙叉二膦酸、聚丙烯酸、柠檬酸、丁二酸和乙二胺四乙酸中的一种或几种；
在一种具体的实施方式中，所述有机酸为氨基三甲叉膦酸、磺基水杨酸、羟基乙叉二膦酸和聚丙烯酸复配；
在一种具体的实施方式中，所述有机酸为氨基三甲叉膦酸、磺基水杨酸、羟基乙叉二膦酸、丁二酸复配。
在一种具体的实施方式中，所述有机酸为氨基三甲叉膦酸、磺基水杨酸、聚丙烯酸复配。
在一种具体的实施方式中，所述有机酸为磺基水杨酸、羟基乙叉二膦酸、丁二酸复配。
在一种具体的实施方式中，所述有机酸为氨基三甲叉膦酸、磺基水杨酸、羟基乙叉二膦酸、丁二酸、乙二胺四乙酸复配。
在一种具体的实施方式中，所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和壬基酚聚氧乙烯醚中的一种；
优选的，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
在一种具体的实施方式中，所述酸性中和剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钾和碳酸钠中的一种或几种。
优选的，所述酸性中和剂为氢氧化钠。
本发明的具体实施方式中，氨基三甲叉膦酸、磺基水杨酸、羟基乙叉二膦酸和聚丙烯酸属于有机酸，其酸性适中较无机酸温和许多，且对氧化铁的溶解能力较高，对铁离子有很好的络合作用，对金属基底的腐蚀较小且有缓蚀作用；除锈后在金属表面有钝化膜生成，可以对金属有防护作用；氢氧化钠可以中和溶液中氢离子减少溶液的酸性；聚天冬氨酸钠、苯甲酸钠、D-葡萄糖酸钠、DL-酒石酸钠和草酸钾也可以起到络合金属离子的作用，同时它们在溶液中会自动吸附到金属基底上减少阳极的腐蚀电流；苯丙三氮唑可作为缓蚀剂在金属表面吸附成膜，减少阳极和阴极的腐蚀电流；十二烷基苯磺酸钠作为表面活性剂，可以减小溶液的表面张力有利于溶液在金属表面的浸润。
本发明的一种实施方式中，提供了一种上述环境友好型中性除锈剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按重量百分比准备原料；
(2)烧杯中取少量水，将上述所需量的有机酸溶解水中，搅拌均匀；
(3)将酸性中和剂、聚天冬氨酸钠、苯甲酸钠、D-葡萄糖酸钠、草酸钾、DL-酒石酸钠、苯丙三氮唑和表面活性剂逐个加入，搅拌获得均相溶液；
(4)加纯水至全量，进行搅拌5-10mins，进行定容、陈化；
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
实施例1
一种环境友好型中性除锈剂，其原料组成按重量份数如下：
纯度50％的氨基三甲叉膦酸12％，纯度50％的羟基乙叉二膦酸5％，纯度99％的磺基水杨酸1％，纯度30％的聚丙烯酸6％，纯度99％的氢氧化钠10％，纯度40％的聚天冬氨酸钠3％，纯度99％的苯甲酸钠1％，纯度99％的D-葡萄糖酸钠2％，纯度99％的DL-酒石酸钠2％，纯度99％的草酸钾1％，纯度99％苯丙三氮唑0.5％，纯度99％的十二烷基苯磺酸钠0.5％，余量水补足至100％。
上述环境友好型中性除锈剂的制备方法包括以下步骤：
(1)烧杯中取少量水，将有机酸组分溶解水中，搅拌均匀；
(2)将除了水和有机酸组分之外的其他组分逐个加入，搅拌获得均相溶液；
(3)加纯水至全量，进行搅拌5-10min，进行定容、陈化。
实施例2
一种环境友好型中性除锈剂，其原料组成按重量份数如下：
纯度50％的氨基三甲叉膦酸10％，纯度99％的磺基水杨酸5％，纯度99％的丁二酸4％，纯度50％的羟基乙叉二膦酸6％，纯度99％的氢氧化钠10％，纯度40％的聚天冬氨酸钠3％，纯度99％的苯甲酸钠2％，纯度99％的D-葡萄糖酸钠2％，纯度99％的DL-酒石酸钠2％，纯度99％的草酸钾1％，纯度99％的苯丙三氮唑1％，纯度99％的十二烷基苯磺酸钠1.2％，余量水补足至100％。
上述环境友好型中性除锈剂的制备方法同实施例1。
实施例3
一种环境友好型中性除锈剂，其原料组成按重量份数如下：
本发明实施例3所提供的除锈剂按重量份数由纯度50％的氨基三甲叉膦酸7％，纯度99％磺基水杨酸4％，纯度30％的聚丙烯酸4％，纯度99％的氢氧化钠8％，纯度40％的聚天冬氨酸钠3％，纯度99％的苯甲酸钠2％，纯度99％的D-葡萄糖酸钠2％，纯度99％的DL-酒石酸钠1％，纯度99％的草酸钾1％，纯度99％苯丙三氮唑0.5％，纯度99％的十二烷基苯磺酸钠1％，余量水补足至100％
上述环境友好型中性除锈剂的制备方法同实施例1。
实施例4
一种环境友好型中性除锈剂，其原料组成按重量份数如下：
纯度50％的羟基乙叉二膦酸15％，纯度99％的磺基水杨酸3％，纯度99％的丁二酸3％，纯度99％的氢氧化钠13％，纯度40％的聚天冬氨酸钠3％，纯度99％的苯甲酸钠2％，纯度99％的D-葡萄糖酸钠2％，纯度99％的DL-酒石酸钠2％，纯度99％的苯丙三氮唑1％，纯度99％的十二烷基苯磺酸钠0.5％，余量水补足至100％。
上述环境友好型中性除锈剂的制备方法同实施例1。
实施例5
一种环境友好型中性除锈剂，其原料组成按重量份数如下：
发明实施例4提供的除锈剂按重量份数由纯度50％的氨基三甲叉膦酸5％，纯度99％的磺基水杨酸1％，纯度99％的丁二酸3％，纯度50％的羟基乙叉二膦酸14％，纯度99％的乙二胺四乙酸2％，纯度99％的氢氧化钠10％，纯度40％的聚天冬氨酸钠3％，纯度99％的苯甲酸钠2％，纯度99％的D-葡萄糖酸钠2％，纯度99％的DL-酒石酸钠1％，纯度99％的草酸钾5％，纯度99％的苯丙三氮唑0.8％，纯度99％的十二烷基苯磺酸钠0.5％，余量水补足至100％。
上述环境友好型中性除锈剂的制备方法同实施例1。
对比例1
一种环境友好型中性除锈剂，其原料组成按重量份数如下：
纯度50％的氨基三甲叉膦酸12％，纯度50％的羟基乙叉二膦酸5％，纯度99％的磺基水杨酸1％，纯度30％的聚丙烯酸6％，纯度99％的氢氧化钠20％，纯度40％的聚天冬氨酸钠1％，纯度99％的苯甲酸钠1％，纯度99％的D-葡萄糖酸钠2％，纯度99％的DL-酒石酸钠2％，纯度99％的草酸钾1％，纯度99％苯丙三氮唑0.5％，纯度99％的十二烷基苯磺酸钠0.5％，余量水补足至100％。
上述环境友好型中性除锈剂的制备方法同实施例1。
对比例2
一种环境友好型中性除锈剂，其原料组成按重量份数如下：
纯度50％的氨基三甲叉膦酸12％，纯度50％的羟基乙叉二膦酸5％，纯度99％的磺基水杨酸1％，纯度30％的聚丙烯酸6％，纯度40％的聚天冬氨酸钠3％，纯度99％的苯甲酸钠2％，纯度99％的D-葡萄糖酸钠2％，纯度99％的DL-酒石酸钠2％，纯度99％的草酸钾1％，纯度99％的苯丙三氮唑1％，纯度99％的十二烷基苯磺酸钠1.2％，余量水补足至100％。
上述环境友好型中性除锈剂的制备方法同实施例1。
对比例3
一种环境友好型中性除锈剂，其原料组成按重量份数如下：
纯度50％的氨基三甲叉膦酸12％，纯度50％的羟基乙叉二膦酸5％，纯度99％的磺基水杨酸1％，纯度30％的聚丙烯酸6％，纯度99％的氢氧化钠8％，纯度99％苯丙三氮唑0.5％，纯度99％的十二烷基苯磺酸钠1％，余量水补足至100％。
上述环境友好型中性除锈剂的制备方法同实施例1。
对比例4
一种环境友好型中性除锈剂，其原料组成按重量份数如下：
纯度50％的氨基三甲叉膦酸12％，纯度50％的羟基乙叉二膦酸5％，纯度99％的磺基水杨酸1％，纯度30％的聚丙烯酸6％，纯度99％的氢氧化钠13％，纯度40％的聚天冬氨酸钠3％，纯度99％的苯甲酸钠2％，纯度99％的D-葡萄糖酸钠2％，纯度99％的DL-酒石酸钠2％，纯度99％的十二烷基苯磺酸钠0.5％，余量水补足至100％。
上述环境友好型中性除锈剂的制备方法同实施例1。
对比例5
一种环境友好型中性除锈剂，其原料组成按重量份数如下：
纯度50％的氨基三甲叉膦酸12％，纯度50％的羟基乙叉二膦酸5％，纯度99％的磺基水杨酸1％，纯度30％的聚丙烯酸6％，纯度99％的氢氧化钠10％，纯度40％的聚天冬氨酸钠3％，纯度99％的苯甲酸钠2％，纯度99％的D-葡萄糖酸钠2％，纯度99％的DL-酒石酸钠1％，纯度99％的草酸钾5％，纯度99％的苯丙三氮唑0.8％，量水补足至100％。
上述环境友好型中性除锈剂的制备方法同实施例1。
选10个60mm*40mm*3mmd的SPCC冷轧钢(锈蚀等级均达到D级)用上述实施例1-5和对比例1-5制备的除锈剂进行除锈，其除锈结果如表1所示：
表1.实施例1-5和对比例1-5得到的环境友好型中性除锈剂的除锈性能结果
由上表可以看出对于浮锈的除锈时间，实施例1-5的除锈剂的除锈时间在153-234s之间，对于重度锈层来说其除锈剂的处理时间在5-9min，并且产品对金属基底无破坏性。
与实施例1相比，对比例1的除锈剂对浮锈的除锈时长增加30s，对重锈的除锈处理时长增加2min，且除锈后得表面有黑色锈迹未脱落，对比例2的除锈剂除锈后基底遭到腐蚀性破坏；对比例3的除锈剂对浮锈和重锈的除锈时长增加很多，并且除锈后基底上有较多腐蚀痕迹；对比例4的除锈剂除锈后基底稍微有点腐蚀性破坏的痕迹；对比例5的除锈剂对浮锈和重锈的除锈时长都稍有增加。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种环境友好型中性除锈剂，其特征在于：其组成成分及其重量百分比如下：
有机酸12-25％；
酸性中和剂3-15％；
苯甲酸钠1-6％；
D-葡萄糖酸钠2-6％；
草酸钾1-6％；
聚天冬氨酸钠 3-8％；
DL-酒石酸钠1-4％；
苯丙三氮唑0.1-2％；
表面活性剂0.3-1％；
其余量为纯水;
所述有机酸为氨基三甲叉膦酸、磺基水杨酸、羟基乙叉二膦酸和聚丙烯酸复配；
所述的酸性中和剂为氢氧化钠；
所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
2.权利要求1所述环境友好型中性除锈剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）按重量百分比准备原料；
（2）烧杯中取少量水，将所需量的有机酸溶解水中，搅拌均匀；
（3）将氢氧化钠、聚天冬氨酸钠、苯甲酸钠、D-葡萄糖酸钠、草酸钾、DL-酒石酸钠、苯丙三氮唑和十二烷基苯磺酸钠逐个加入，搅拌获得均相溶液；
（4）加纯水至全量，进行搅拌5-10 min，进行定容、陈化，封装待用。
3.一种权利要求1所述的环境友好型中性除锈剂的使用方法，其特征在于，将锈片用自来水冲去表面附着物，然后浸泡于所述中性除锈剂中，待锈迹去除完成后将锈片从溶液中捞出，用自来水冲洗表面残留物后静置于空气中保存。
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