CN112239870B - 一种除油除锈剂及其制备方法及应用 - Google Patents

一种除油除锈剂及其制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种除油除锈剂及其制备方法及应用。由如下重量百分比的原料组成：无机酸1‑15％、有机酸10‑30％、助剂1‑3％、缓蚀剂1‑4％、表面活性剂0.5‑4％、渗透剂0.3‑2％、氟化钠0.1‑2％、D‑葡萄糖酸钠2‑8％、其余量为纯水。使用的过程中，没有挥发性，不会产生大量的酸雾。除锈和除油速率快。

Description

一种除油除锈剂及其制备方法及应用
技术领域
本发明属于金属表面脱脂除锈技术领域，具体涉及一种除油除锈剂及其制备方法及应用。
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。
当金属裸漏在潮湿的空气环境中，容易发生腐蚀现象，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。常规的防锈方法是在将金属钝化，表面生成一层氧化皮或者涂上一层防护油。当金属表面油层变干或者因为雨水的冲刷导致其油层和氧化皮防护性能下降，需进行清除表面的油污后对金属表面进行二次处理。然而传统的除锈剂在金属表面有油污时除锈效果极差，用时也太长，这时可以选用有效的除油除锈二合一溶剂。
现有技术提出了一种除油除蜡除锈剂，其中含有二氯甲烷不仅对环境造成危害，同时对人体也有致癌性。
同时现有技术中提出的除油除锈剂，本身具有气味较大并且长时间浸渍时对金属基底上腐蚀较大的缺点。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种除油除锈剂及其制备方法及应用。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：
一种除油除锈剂，由如下重量百分比的原料组成：无机酸1-15％、有机酸10-30％、助剂1-4％、缓蚀剂1-4％、表面活性剂0.5-4％、渗透剂0.3-2％、氟化钠0.1-2％、D-葡萄糖酸钠2-8％、其余量为纯水。
进一步，无机酸7-14％、有机酸20-30％、助剂1-4％、缓蚀剂2-4％、表面活性剂2.8-3％、渗透剂1-2％、氟化钠0.8-2％、D-葡萄糖酸钠3-7％、其余量为纯水。
在本发明的一些实施方式中，无机酸为浓硫酸、浓硝酸、氢氟酸和磷酸的混合物。
无机酸选择浓硫酸、浓硝酸、氢氟酸、磷酸的混合物进行配合使用，相比于现有的使用盐酸或其它无机酸的一种或两种的配合，由于浓硫酸和浓硝酸溶液可以释放较多的氢离子而不具有盐酸的挥发性，同时具有一定氧化性，可以把亚铁离子氧化成铁离子。氢离子与基底上铁的(氢)氧化物发生反应生成水和析出铁离子，同时氟离子外层电子构型是2S22P6，在溶液中易于同具有空轨道的金属离子结合形成配位键，所以氟离子的加入会与铁的(氢)氧化物表面羟基进行配体交换，使得氟离子与中心铁离子产生配位键，有利于铁锈的溶解。同时磷酸根离子也会与三价铁离子配位形成螯合物吸附在基底上，形成磷化膜可以大幅减少金属表面的阳极腐蚀电流。
选择四种无机酸配合实现提高除锈的速率。
进一步，混合物中浓硫酸、浓硝酸、氢氟酸和磷酸的质量比为0.2-3:0.5-2:0.1-2:0.2-8；优选的，混合物中浓硫酸、浓硝酸、氢氟酸和磷酸的质量比为2-3:2-5:1:2-8。这四种无机酸的质量比在上述范围内除锈的速率更大。
在本发明的一些实施方式中，有机酸为丙烯酸、草酸、柠檬酸、2-羟基膦酰基乙酸和聚天冬氨酸的一种或几种。有机酸和无机酸配合共同实现氧化铁的溶解和氧化皮的去除，同时有机酸的酸根离子上具有孤对电子的杂原子如氧、氮和硫等，可以与基底上铁原子的空轨道结合配位，吸附在基底上形成钝化膜抑制金属表面腐蚀。
进一步，丙烯酸、草酸、柠檬酸、2-羟基膦酰基乙酸、聚天冬氨酸质量比为1-10:1-10:1-10:1-20:1-10；
进一步，有机酸为丙烯酸、草酸、柠檬酸、2-羟基膦酰基乙酸的一种或多种。
更进一步，有机酸为丙烯酸、草酸、柠檬酸、2-羟基膦酰基乙酸的混合物或有机酸为草酸、柠檬酸、2-羟基膦酰基乙酸的混合物或有机酸为丙烯酸、草酸、2-羟基膦酰基乙酸的混合物。
更进一步，柠檬酸、草酸、2-羟基膦酰基乙酸、丙烯酸的质量比为0-10:3-10:8-15:0-10。
再更进一步，丙烯酸、草酸、柠檬酸、2-羟基膦酰基乙酸质量比为1-10:1-10:1-10:1-20；优选为5-6:8-10:5-10:10-15。
再更进一步，草酸、柠檬酸、2-羟基膦酰基乙酸质量比为3:4:13。
再更进一步，丙烯酸、草酸、2-羟基膦酰基乙酸质量比为10:10:8。
这几种有机酸配合实现的氧化皮的去除效果更好，除油的时间更短。
在本发明的一些实施方式中，缓蚀剂为尿素、六亚甲基四胺、乙醇胺盐酸盐和聚环氧琥珀酸钠的一种或几种；进一步，缓蚀剂为尿素和乙醇胺盐酸盐中的一种或等质量比混合物。尿素和乙醇胺盐酸盐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。
在本发明的一些实施方式中，助剂为异丙醇、二乙醇胺和丙二醇丁醚的一种或几种；进一步，助剂为二乙醇胺和丙二醇丁醚中的一种或等质量比混合物。助剂的主要作用是提高溶液的兼容性和稳定性，助剂选择二乙醇胺和丙二醇丁醚的混合物，除油的速率更高。
在本发明的一些实施方式中，表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和脂肪酸甲酯与脂肪醇醚磺化物混合物，质量比为1:1.8-2。
在本发明的一些实施方式中，渗透剂为渗透剂JFC。
十二烷基苯磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚(渗透剂JFC)作为阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂，可以减小溶液的表面张力有利于溶液在金属表面的浸润。脂肪酸甲酯与脂肪醇醚磺化物可以有效的将金属表面油污乳化。
D-葡萄糖酸钠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。
氟化钠的作用为提供氟离子，有助于氢离子溶解多余的铁的(氢)氧化物，而且会生成铁的氟化物吸附在金属基底上，形成一层纳米级薄膜。
除油除锈剂中的水为溶剂。
第二方面，上述除油除锈剂的制备方法，具体步骤为：
将水、助剂、表面活性剂、渗透剂混合得到A液；
将水、无机酸、有机酸、缓蚀剂、氟化钠、D-葡萄糖酸钠混合得到B液；
将A液和B液混合，加入剩余量的水，陈化得到除油除锈剂。
将各原料按照A液和B液进行分别配制的原因为防止溶液分层以及发生溶质分散不均匀的现象。
在本发明的一些实施方式中，A液在温度为40-60℃条件下进行配制。
第三方面，上述除油除锈剂在金属表面脱脂除锈领域中的应用；
进一步，金属基体为冷轧钢，热轧钢，不锈钢及镁铝合金等。
本发明一个或多个技术方案具有以下有益效果：
除油除锈剂包括无机酸、有机酸、助剂、缓蚀剂、表面活性剂、渗透剂0.3-2％、氟化钠、D-葡萄糖酸钠、其余量为纯水，组成的产品是使用的过程中，没有挥发性，不会产生大量的酸雾。
对油污和锈蚀(包括金属氧化皮)都具有去除效果，组成的产品具有稳定性，加工过程简单且可以大批量制备使用。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明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。下面结合实施例对本发明进一步说明
实施例1
本发明实施例提供的除锈剂按重量份数由纯度98％的浓硫酸3％，纯度85％的磷酸8％，纯度98％的浓硝酸2％，纯度99％的氢氟酸1％，纯度99％柠檬酸4％，纯度99％的草酸3％，纯度98％的2-羟基膦酰基乙酸13％，纯度99％的氟化钠1％，纯度99％的D-葡萄糖酸钠4％，纯度99％的JFC 1％，纯度99％尿素2％，纯度99％乙醇胺盐酸盐2％，纯度99％的十二烷基苯磺酸钠1％，纯度99％丙二醇丁醚1％，纯度99％二乙醇胺1％，纯度70％的脂肪酸甲酯与脂肪醇醚磺化物1.8％，余量由纯水组成。
制备过程：将水、二乙醇胺、丙二醇丁醚、十二烷基苯磺酸钠、JFC和脂肪酸甲酯与脂肪醇醚磺化物于50℃水浴中搅拌30min溶解，获取A液；
将水、浓硫酸、浓硝酸、氢氟酸、磷酸、柠檬酸、草酸、2-羟基膦酰基乙酸、聚天冬氨酸、D-葡萄糖酸钠、氟化钠、尿素、乙醇胺盐酸盐加入，搅拌获得均相溶液B液；
A液和B液合并，补足余量水，进行搅拌10mins，进行定容、陈化。
实施例2
本发明实施例提供的除锈剂按重量份数纯度98％的浓硫酸3％，纯度85％的磷酸8％，纯度98％的浓硝酸2％，纯度99％的氢氟酸1％，纯度99％柠檬酸10％，纯度99％的草酸8％，纯度50％的丙烯酸5％，纯度98％的2-羟基膦酰基乙酸10％，纯度99％的氟化钠2％，纯度99％的D-葡萄糖酸钠5％，纯度99％的JFC 1％，纯度99％乙醇胺盐酸盐2％，纯度99％的十二烷基苯磺酸钠1％，纯度99％丙二醇丁醚2％，纯度99％二乙醇胺2％，纯度70％的脂肪酸甲酯与脂肪醇醚磺化物1.8％，余量由纯水组成。
制备过程：将水、丙二醇丁醚、十二烷基苯磺酸钠、JFC和脂肪酸甲酯与脂肪醇醚磺化物于50℃水浴中搅拌30min溶解，获取A液；
将水、浓硫酸、浓硝酸、氢氟酸、磷酸、草酸、丙烯酸、2-羟基膦酰基乙酸、D-葡萄糖酸钠、氟化钠、尿素、乙醇胺盐酸盐加入，搅拌获得均相溶液B液；
A液和B液合并，补足余量水，进行搅拌12mins，进行定容、陈化。
实施例3
本发明实施例所提供的除锈剂按重量份数纯度98％的浓硫酸3％，纯度98％的浓硝酸2％，纯度85％的磷酸5％，纯度99％的氢氟酸1％，纯度99％的草酸10％，纯度50％的丙烯酸10％，纯度98％的2-羟基膦酰基乙酸8％，纯度99％的氟化钠1％，纯度99％的D-葡萄糖酸钠3％，纯度99％的JFC 1％，纯度99％尿素2％，纯度99％乙醇胺盐酸盐2％，纯度99％的十二烷基苯磺酸钠1％，纯度99％丙二醇丁醚1％，纯度70％的脂肪酸甲酯与脂肪醇醚磺化物2％，余量由纯水组成。
制备过程：将水、丙二醇丁醚、十二烷基苯磺酸钠、JFC和脂肪酸甲酯与脂肪醇醚磺化物于50℃水浴中搅拌30min溶解，获取A液；
将水、浓硫酸、浓硝酸、氢氟酸、磷酸、柠檬酸、草酸、丙烯酸、2-羟基膦酰基乙酸、D-葡萄糖酸钠、氟化钠、尿素、乙醇胺盐酸盐加入，搅拌获得均相溶液B液；A液和B液合并，补足余量水，进行搅拌14mins，进行定容、陈化。
实施例4
本发明实施例提供的除锈剂按重量份数纯度98％的浓硫酸2％，纯度98％的浓硝酸2％，纯度99％的氢氟酸2％，纯度85％的磷酸1％，纯度99％柠檬酸5％，纯度99％的草酸10％，纯度98％的2-羟基膦酰基乙酸15％，纯度99％的氟化钠0.1-2％，纯度99％的D-葡萄糖酸钠7％，纯度99％的JFC2％，纯度99％尿素2％，纯度99％乙醇胺盐酸盐1％，纯度99％的十二烷基苯磺酸钠1％，纯度99％丙二醇丁醚1％，纯度70％的脂肪酸甲酯与脂肪醇醚磺化物2％，余量由纯水组成。
制备过程：将水、丙二醇丁醚、十二烷基苯磺酸钠、JFC和脂肪酸甲酯与脂肪醇醚磺化物于50℃水浴中搅拌30min溶解，获取A液；
将水、浓硫酸、浓硝酸、氢氟酸、磷酸、柠檬酸、草酸、2-羟基膦酰基乙酸、D-葡萄糖酸钠、氟化钠、尿素、乙醇胺盐酸盐加入，搅拌获得均相溶液B液；
A液和B液合并，补足余量水，进行搅拌14mins，进行定容、陈化。
对比例1
相比于实施例1，去掉磷酸。
选用4个50mm*50mm*3mm的SPCC冷轧钢(锈蚀等级达到D级，且上面布满油污)用上述实施例中除油除锈剂进行除油除锈性能测试，结果如下表1。称量锈蚀钢板的质量m0，然后将锈蚀钢板在常温下浸没于实施例1-4中制备的有机环保除锈剂中1h，将浸泡后的钢板清洗烘干后称量其质量m1，采用失重法计算除锈剂的除锈速率，除锈速率计算公式为：
Figure BDA0002728843760000071
式中：m0为除锈前钢板质量，g；
m1为除锈后钢板质量，g；
S为除锈钢板表面积，m2；
t为除锈时间，h；
V为除锈速率，g·m-2·h-1。
得到数据如表1所示：
表1是实施例1-4和对比例1-2除油除锈的效果
Figure BDA0002728843760000081
通过表1中的实施例1和实施例4的除锈速率对比可知，实施例4的有机物和无机酸相比于实施例1不同，实施例4的除锈速率较低；
实施例2相比于实施例1无机酸中没有浓硫酸、氢氟酸，缓蚀剂中没有尿素，增加了丙烯酸，除锈速率降低，油污去除时间减少。可见有机酸中各组分配合有助于缩短除油的时间，无机酸和尿素的配合有助于提高除锈速率。
实施例3相比于实施例1，有机酸没有柠檬酸，助剂中没有二乙醇胺，增加了丙烯酸，说明有机酸中各组分配合及二乙醇胺配合有助于提高除锈速率。
实施例3中有机酸中没有柠檬酸，助剂中没有二乙醇胺，实施例2中缓蚀剂中没有尿素，实施例3的除锈速率低于实施例2，除油时间长于实施例2，说明有机酸中柠檬酸和其它组分的配合有助于缩短除锈时间，助剂中二乙醇胺和丙二醇丁醚的配合有助于提高除油速率。
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 (9)

1.一种除油除锈剂，其特征在于：由如下重量百分比的原料组成：无机酸1-15％、有机酸10-30％、助剂1-4％、缓蚀剂1-4％、表面活性剂0.5-4％、渗透剂0.3-2％、氟化钠0.1-2％、D-葡萄糖酸钠2-8％、其余量为纯水；
其中，无机酸为浓硫酸、浓硝酸、氢氟酸和磷酸的混合物，无机酸混合物中浓硫酸、浓硝酸、氢氟酸和磷酸的质量比为2-3:2-5:1:2-8；
有机酸为丙烯酸、草酸、柠檬酸、2-羟基膦酰基乙酸和聚天冬氨酸的一种或几种；
缓蚀剂为尿素、六亚甲基四胺、乙醇胺盐酸盐和聚环氧琥珀酸钠的一种或几种；
助剂为异丙醇、二乙醇胺和丙二醇丁醚的一种或几种；
表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和脂肪酸甲酯与脂肪醇醚磺化物混合物；
渗透剂为渗透剂JFC。
2.如权利要求1所述的除油除锈剂，其特征在于：由如下重量百分比的原料组成：无机酸7-14％、有机酸20-30％、助剂1-4％、缓蚀剂2-4％、表面活性剂2.8-3％、渗透剂1-2％、氟化钠0.8-2％、D-葡萄糖酸钠3-7％、其余量为纯水。
3.如权利要求1所述的除油除锈剂，其特征在于：有机酸为柠檬酸、草酸、2-羟基膦酰基乙酸、丙烯酸的混合物时，其质量比为0-10:3-10:8-15:0-10。
4.如权利要求1所述的除油除锈剂，其特征在于：缓蚀剂为尿素和乙醇胺盐酸盐质量比为1:1的混合物。
5.如权利要求1所述的除油除锈剂，其特征在于：助剂为二乙醇胺和丙二醇丁醚质量比为1:1的混合物。
6.权利要求1-5任一所述除油除锈剂的制备方法，其特征在于：具体步骤为：
将水、助剂、表面活性剂、渗透剂混合得到A液；
将水、无机酸、有机酸、缓蚀剂、氟化钠、D-葡萄糖酸钠混合得到B液；
将A液和B液混合，加入剩余量的水，陈化得到除油除锈剂。
7.如权利要求6所述的除油除锈剂的制备方法，其特征在于：A液在温度为40-60℃条件下进行配制。
8.权利要求1-5任一所述除油除锈剂在金属表面脱脂除锈领域中的应用。
9.如权利要求8所述的除油除锈剂在金属表面脱脂除锈领域中的应用，其特征在于：金属基体为冷轧钢，热轧钢，不锈钢或镁铝合金。
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