CN112625528A - 适合钢铁表面的水性快速除锈防锈剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种适合钢铁表面的水性快速除锈防锈剂，包括如下重量组分：丹宁酸酯化改性物5～25％，成膜剂乳液40～80％，脂肪醇聚氧乙烯醚渗透剂0.5～5％，多羟基化合物交联剂0.5～10％，成膜助剂1～6％，增稠剂0.1～5％，余量为水；丹宁酸酯化改性物为丹宁酸与草酸的酯化产物，丹宁酸的分子量为1700‑2000。本发明提供的适合钢铁表面的水性快速除锈防锈剂，成本低，防锈作用强，可快速地将钢铁制品表面的铁锈直接转化为致密保护层达到除锈防锈效果，且适用范围可进一步拓宽，比如用于热轧板、冷轧板、槽钢表面除锈防锈。对于局部锈蚀的镀锌板、涂有富锌漆和银粉漆的各类钢铁表面除锈防锈也同样适用。

Description

适合钢铁表面的水性快速除锈防锈剂
技术领域
本发明属于除锈防锈技术领域，涉及一种适合钢铁表面的水性快速除锈防锈剂。
背景技术
为了对钢铁构件表面进行除锈，通常采用以下方法：(1)手工除锈。手工除锈的工具有榔头、铲刀、刮刀、钢丝刷等，一般厚的锈斑用榔头敲松再用铲刀铲除。(2)机械除锈。包括小型风动或电动除锈；喷丸(砂)除锈；高压水磨料除锈。(3)化学除锈。利用酸与金属氧化物发生化学反应，从而除掉金属表面的锈蚀产物的一种除锈方法，即通常所说的酸洗除锈，只能在车间内操作。由此可见，除锈工作的劳动强度很大，并且对大型和结构复杂的钢铁构件来说，全面彻底除锈几乎是不可能的。目前已经有带锈涂料，使用前无须对钢铁表面彻底除锈，可以直接涂在钢铁构件的锈面上，起到一定的除锈防锈效果。比如：澳大利亚EXITRUST和美国的K0-99铁锈转化剂，前者只能在非常均匀的锈层条件下应用，而后者会出现泛白、粉化的现象。中国发明专利CN101698938A提供了一种铁锈转化剂，但产品含磷酸，不利于保护环境。中国发明专利CN103173757A提供了一种铁锈转化剂及其制备方法，主成分是焦性没食子酸和鞣酸。但由于转化剂的有效含量较低，会导致转化速度慢且除锈不完全。中国发明专利CN101161739A提供了水性铁锈转化防锈底漆，应用偏氯乙烯改性聚丙烯酸酯作为成膜剂，丹宁酸(或与磷酸复配)作为转化剂，其效果显示转化膜附着力极好。但由于产品中含氯、磷组分导致实际应用受到一定限制。中国发明专利CN104403435A提供水性铁锈转化防锈底漆，采用有机磷酸盐作为主转化剂，尽管不含苯类、甲醛等有害成分，无挥发性气体产生，但是该产品配方中仍含有磷化合物，不利于环境保护。
发明内容
为了克服上述现有技术中的问题，本发明提供一种使用方便、工序简单、效果优良的适合钢铁表面的水性快速除锈防锈剂。
为了实现本发明目的，采用如下技术方案：一种适合钢铁表面的水性快速除锈防锈剂，包括如下重量组分：
Figure BDA0002846712610000021
所述所述丹宁酸酯化改性物为丹宁酸与草酸的酯化产物，丹宁酸的分子量为1700-2000。
进一步的，所述丹宁酸酯化改性物由如下方法制得：在溶剂中，丹宁酸与草酸在催化剂对甲苯磺酸作用下经酯化反应获得所述丹宁酸酯化改性物，丹宁酸、草酸、对甲苯磺酸及溶剂的质量比为20～60:2～20:0.2～2:30～60。
进一步的，所述成膜剂乳液为聚丙烯酸酯乳液、环氧改性聚丙烯酸酯乳液或环氧树脂乳液中的任意一种或多种。
进一步的，多羟基化合物交联剂为乙二醇、甘油、对苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚、甘露醇等中的一种或多种。
进一步的，所述成膜助剂为乙二醇丁醚、二乙二醇乙醚中的一种或它们的混合物。
进一步的，所述增稠剂为聚丙烯酰胺。
与现有技术相比，本发明取得了如下有益效果：
1)本发明的水性快速除锈防锈剂以水为溶剂，不易燃，不含氯、磷、亚硝酸盐、重金属盐、苯、甲醛等成分，符合环保与安全生产要求，产品原料成本和生产成本较低。
2)本发明的水性快速除锈防锈剂除锈速度快，防锈作用强，可快速地将钢铁制品表面的铁锈直接转化为致密保护层达到除锈防锈效果。
3)通过本发明的水性快速除锈防锈剂，带锈和不带锈表面均可获得相同外观的防锈保护层。
4)通过本发明的水性快速除锈防锈剂，可常温下带锈作业，省去手工除锈和化学除锈等操作过程，大大降低了使用成本。
5)经本发明的水性快速除锈防锈剂处理后的表面，可正常着漆着色，与市场上供应的油漆和涂料有很好的相容性，着漆后获得的复合保护层可显著提高金属的防腐性能。
7)本产品不加任何消泡剂，很好地避免了消泡剂对涂膜造成的缺陷。
附图说明
图1为盐雾试验样品1进行24小时盐雾试验前后的金相图。
图2为盐雾试验样品4进行500小时盐雾试验前后的金相图。
具体实施方式
本发明下面结合实施例作进一步详述：
以下实施例中所用环氧改性聚丙烯酸酯乳液为南通市联邦化工有限公司生产，或者也可以参考专利文献(CN103755890A-制备水性工业漆专用环氧改性聚丙烯酸酯乳液的方法)中的方法制得，另外，经试验验证本发明的适合钢铁表面的水性快速除锈防锈剂仅能选用草酸，其它酸或含羧基物质并不适用。
实施例1：
将100克丹宁酸、5克草酸、1克对甲苯磺酸加入到100克二甲苯中搅拌混合，控制120℃下使丹宁酸发生部分酯化反应，并由分出的水量判断反应终点。然后，减压蒸出反应体系中的溶剂即得草酸丹宁酸酯，也即丹宁酸酯化改性物。
将10克草酸丹宁酸酯、70克环氧改性聚丙烯酸酯乳液、2克JFC渗透剂(也即脂肪醇聚氧乙烯醚渗透剂)、5克二乙二醇乙醚、5克甘油、0.5克聚丙烯酰胺、8克水等进行混合，搅拌均匀后即得适合钢铁表面的水性快速除锈防锈剂。
实施例2
将100克丹宁酸、10克草酸、2克对甲苯磺酸加入到110克二甲苯中搅拌混合，控制130℃下使丹宁酸发生部分酯化反应，并由分出的水量判断反应终点。然后，减压蒸出反应体系中的溶剂即得草酸丹宁酸酯。
将20克草酸丹宁酸酯、60克环氧改性聚丙烯酸酯乳液、1克JFC渗透剂、6克二乙二醇乙醚、2克邻苯二酚、1克聚丙烯酰胺、10克水等进行混合，搅拌均匀后即得适合钢铁表面的水性快速除锈防锈剂。
效果实施例
1、盐雾试验和金相试验
盐雾试验箱(型号：YWX/Q)，按IS09227标准的中性盐雾试验，NaCl:50g/L，pH值：6.5～7.2，盐雾试验箱内温度35±2℃。
将实施例1和实施例2制得的适合钢铁表面的水性快速除锈防锈剂混合均匀后，用毛刷涂覆于碳钢铁试片表面，干燥48h，获得盐雾试验样品1，以同样的方法分别采用市售的德国某家企业和上海某家企业生产的除锈防锈剂制得盐雾试验样品2和盐雾试验样品3。将盐雾试验样品1、盐雾试验样品2和盐雾试验样品3进行24h盐雾试验，试验结果表明，盐雾试验样品1除边缘5mm外的中间部位未见明显锈蚀，也无起泡、裂纹、剥落等现象；盐雾试验样品2和盐雾试验样品3中间部位均出现了锈蚀，且锈蚀明显，锈蚀面积大于20％。
将实施例1和实施例2制得的适合钢铁表面的水性快速除锈防锈剂混合均匀后，用毛刷涂覆于碳钢铁试片表面，干燥48h后涂覆江苏邦杰防腐保温科技有限公司提供的氟碳树脂面漆，干燥24小时后，获得盐雾试验样品4，进行500小时盐雾试验。试验结果显示，盐雾试验样品4经500小时盐雾试验后，除边缘5mm外的中间部位未出现锈蚀，也无起泡、裂纹、剥落等现象。
参见图1为盐雾试验样品1经24h盐雾试验前、后的金相图，图中可以看出盐雾试验样品1没有未转化的氧化铁残存夹杂在转化膜中，铁锈转化充分，转化膜经24小时盐雾试验后膜层完整，无剥落和起泡。
参见图2为盐雾试验样品4经500h盐雾试验前、后的金相图，图中可以看出盐雾试验样品4没有未转化的氧化铁残存夹杂在转化膜中，经500小时盐雾试验后转化膜完整，物剥落和起泡，面漆与转化膜结合良好，无剥落和起泡。
实施例3：
本实施例与实施例1相同，唯一不同的是将环氧改性聚丙烯酸酯乳液替换为聚丙烯酸酯乳液，制得的适合钢铁表面的水性快速除锈防锈剂经盐雾试验后与实施例1制得适合钢铁表面的水性快速除锈防锈剂的性能相当，但保护层的耐水性略差。
实施4：
本实施例与实施例1相同，唯一不同的是将环氧改性聚丙烯酸酯乳液替换为环氧树脂乳液，制得适合钢铁表面的水性快速除锈防锈剂，经盐雾试验后与实施例1制得适合钢铁表面的水性快速除锈防锈剂的性能比较，其保护层的硬度较大，易出现裂纹，可能会导致其防锈能力变差。
此外，经实验证实，本发明提供的适合钢铁表面的水性快速除锈防锈剂，适用范围可进一步拓宽，比如用于热轧板、冷轧板、槽钢表面除锈防锈。对于局部锈蚀的镀锌板、涂有富锌漆和银粉漆的各类钢铁表面除锈防锈也同样适用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明不局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其他多种具体实施方式实施本发明的，或者凡是采用本发明的设计结构和思路，做简单变化或更改的，都落入本发明的保护范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (6)

1.一种适合钢铁表面的水性快速除锈防锈剂，其特征在于：包括如下重量组分：
Figure FDA0002846712600000011
余量为水；
所述所述丹宁酸酯化改性物为丹宁酸与草酸的酯化产物，丹宁酸的分子量为1700-2000。
2.根据权利要求1所述的适合钢铁表面的水性快速除锈防锈剂，其特征在于：所述丹宁酸酯化改性物由如下方法制得：在溶剂中，丹宁酸与草酸在催化剂对甲苯磺酸作用下经酯化反应获得所述丹宁酸酯化改性物，丹宁酸、草酸、对甲苯磺酸及溶剂的质量比为20～60:2～20:0.2～2:30～60。
3.根据权利要求1所述的适合钢铁表面的水性快速除锈防锈剂，其特征在于：所述成膜剂乳液为聚丙烯酸酯乳液、环氧改性聚丙烯酸酯乳液或环氧树脂乳液中的任意一种或多种。
4.根据权利要求1所述的适合钢铁表面的水性快速除锈防锈剂，其特征在于：多羟基化合物交联剂为乙二醇、甘油、对苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚、甘露醇等中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的适合钢铁表面的水性快速除锈防锈剂，其特征在于：所述成膜助剂为乙二醇丁醚、二乙二醇乙醚中的一种或它们的混合物。
6.根据权利要求1所述的适合钢铁表面的水性快速除锈防锈剂，其特征在于：所述增稠剂为聚丙烯酰胺。
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