CN112708895A - 一种高碳钢除油除锈防锈添加剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

目前常规除油除锈防锈产品的功能一般是以除油除锈为主、防锈为辅，因而除油除锈效果较好，但防锈效果相对一般。本发明的目的是提供一种高碳钢除油除锈防锈添加剂及其制备方法，通过在有机酸中添加本发明高碳钢除油除锈防锈添加剂，实现除油除锈防锈同槽一步完成。本发明高碳钢除油除锈防锈添加剂，按重量份数计，包括以下组分：支链化异构醇醚1‑10份，渗透剂(JFC)1‑5份，分散剂1‑6份，螯合剂1‑6份，硫酸镍0.03‑0.06份，钼酸铵改性膨润土6‑10份，水65‑78份。本发明还通过采用钼酸铵改性膨润土，实现了工件在除油除锈防锈后，能够与有机涂层良好结合，有利于后续喷涂处理。

Description

一种高碳钢除油除锈防锈添加剂及其制备方法
技术领域
本发明属于化工清洁剂技术领域，涉及一种除油除锈防锈添加剂，具体涉及一种用于高碳钢的除油除锈防锈添加剂及其制备方法。
背景技术
高碳钢(High Carbon Steel)是指含碳量大于0.6％的碳素钢，常称工具钢，含碳量在0.60％至1.70％的范围内，大多数高碳钢的含碳量在0.65％至1.35％的范围内。很多高碳钢在加工过程中需要经过拉拔、冲压、切削、磨削等工序，其加工过程中在金属表面生成氧化皮、铁锈的同时，也会残留拉拔油、防锈油、切削液等油脂。这类油垢锈垢的主要成分包括矿物油、动植物油、高级脂肪酸、手汗手指印、金属屑、粉尘、金属氧化物以及打磨加工中产生的磨料磨具颗粒。这类污垢主要以物理粘附、静电作用、范德华力、化学键等形式吸附在工件上。
高碳钢在后续进行浸油、气相防锈封存或喷涂喷塑前需彻底将高碳钢表面的油污锈垢清洗干净，并且要求清洗后的工件具备一定的防锈功能。目前市面上采用的除油除锈防锈方式主要有两种：第一种为机械打磨除锈，再清洗除油，最后浸泡防锈剂；第二种为打磨后用添加有添加剂的有机酸进行清洗，同时达成除油除锈防锈。机械打磨除锈主要采用砂轮、砂带、尼龙轮或麻轮等通过物理作用对高碳钢表面进行打磨除锈，机械打磨后的工件需要清洗除油和防锈。在第二种方式中，通过在有机酸中加添加剂可以实现除油除锈防锈一步完成，利用有机酸和添加剂在酸性条件下，除去工件表面的锈垢和油污，同时同步形成牢固的防锈膜。因此，采用第一种方式虽然效果直观，但产生噪声、粉尘、而且工序多，相应地人工以及材料成本相对较高；第二种方式除油除锈防锈一步完成，优势明显，同时废水排放少。
中国专利CN 108220977 A公开了一种除油除锈防锈剂，其主要成分为HEDP、酒石酸、焦磷酸钠、乳酸锌、柠檬酸钠、草酸和缓蚀剂。此类产品是将工件除油除锈后，在其表面覆盖一层超薄防锈油，从而达到防锈的目的，但表面的油层会直接影响后续喷涂质量。中国专利CN 108677196 A公开了一种酸性黑色金属除油除锈防锈清洗剂的配方，其主要成分为柠檬酸、氢氧化钠、氨水、甘油、三氮唑、乌洛托品、NP-10、磷钼酸和水。此类产品也只适用于部分黑色金属除油除锈防锈，对于高碳钢清洗后依然存在返锈快的问题。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决现有的技术问题之一，为此本发明提供一种高碳钢除油除锈防锈添加剂，通过在有机酸中添加本发明高碳钢除油除锈防锈添加剂，能提高高碳钢表面的油污锈垢清除速度，抑制酸雾，同时除油除锈防锈同槽一步完成。处理后的高碳钢表面形成的防锈膜致密紧凑，防锈期长，可直接喷涂或喷粉，从而弥补现有技术的缺陷。
目前常规除油除锈防锈产品的功能一般是以除油除锈为主、防锈为辅，因而除油除锈效果较好，但防锈效果相对一般。导致这种现象的主要理论依据在于：除油除锈是去除金属工件表面脏污和氧化膜的过程，是一种去膜反应；而防锈是在工件表面上的成膜反应过程，在添加剂复合作用下形成的防锈膜是氧化膜、难溶的盐类保护膜、络合物覆盖膜、物理吸附膜或者以上的组合。换而言之，除油除锈是去膜处理，防锈是成膜处理，在同一体系中存在着天然的矛盾，因此难以同时兼顾。本发明创新地采用钼酸铵改性膨润土复合材料，这种复合材料具有选择性的吸附成膜作用，能够在油锈洁净的金属表面形成致密单分子膜层。钼酸铵改性膨润土复合材料同时是一种特殊的偶联剂，分子结构另一端的硅基与有机涂层有非常好的结合力。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种高碳钢除油除锈防锈添加剂，按重量份数计，包括以下组分：
Figure BDA0002836657550000021
本发明创新地采用钼酸铵改性膨润土，克服现有除油除锈防锈产品无法兼顾去膜过程和成膜过程的技术缺陷。本发明一些实施例所采用的钼酸铵改性膨润土通过用无机钼酸铵作为改性剂对钙基膨润土进行改性得到。钼酸铵改性膨润土中，钼原子外层电子通过轨道杂化与纯净的金属表面形成牢的化学键，结构中的膨润土基团与有机涂层结合力优良，从而实现除油除锈防锈的效果，同时能够与有机涂层良好结合，有利于提高后续喷涂处理的质量。在一些实施例中，所述钼酸铵改性膨润土为广西君乐科技有限公司提供。
本发明在原料中加入硫酸镍，其具有协助钼酸铵改性膨润土整平、辅助成膜的作用，用量虽少，但其作用明显。
在本发明中，所述高碳钢的含碳量在0.60％至1.70％的范围内。具体地，所述高碳钢的含碳量在0.65％至1.35％的范围内。
优选地，所述支链化异构醇醚的碳原子数为8-14。在本发明一些实施例中，所述支链化异构醇醚的碳原子数为11-14。
在本发明一些实施例中，所述支链化异构醇醚为脂肪醇聚氧乙烯醚。优选地，所述脂肪醇聚氧乙烯醚的碳原子数为8-14；更优选为11-14。优选地，所述脂肪醇聚氧乙烯的EO数为3-12；更优选为5-12。
优选地，所述渗透剂(JFC)选自JFC-1、JFC-2、JFC-M、JFC-S和JFC-E中的至少一种。
在本发明一些实施例中，所述分散剂优选为无磷分散剂。在一些实施例中，所述分散剂为亚甲基双萘磺酸钠(NNO)。
优选地，所述螯合剂包括柠檬酸或其钠盐、酒石酸或其钠盐、葡萄糖酸或其钠盐中的至少一种。在本发明一些实施例中，所述螯合剂为柠檬酸或其钠盐、葡萄糖酸或其钠盐中的至少一种。更优选地，所述螯合剂为柠檬酸钠与葡萄糖酸钠的混合物。具体地，所述螯合剂中柠檬酸钠与葡萄糖酸钠的重量比为1-2:1-3。
在本发明的一些除油除锈防锈添加剂的实施例中采用8-14碳支链化异构醇醚，其主要发挥乳化、渗透油污的作用。在一些实施例中，通过加入渗透剂JFC，进一步加速对污垢的渗透，因而提高总体除油除锈速度。在一些实施例中，加入无磷分散剂主要用于分散油污污垢和固体颗粒，防止再沉降；同时加入螯合剂可软化硬水，促进清洗过程中金属离子的溶解。
本发明还提供了一种高碳钢除油除锈防锈添加剂的制备方法，包括以下步骤：
将水、分散剂、螯合剂、硫酸镍、渗透剂、支链化异构醇醚混合，加热，搅拌，得到混合液；
将钼酸铵改性膨润土加入所得混合液，搅拌，得到本发明高碳钢除油除锈防锈添加剂。
优选地，将水、分散剂、螯合剂、硫酸镍、渗透剂、支链化异构醇醚混合，加热至30-50℃进行搅拌；或者在30-50℃的温度下进行搅拌。
优选地，将水、分散剂、螯合剂、硫酸镍、渗透剂、支链化异构醇醚混合，加热，在搅拌速度为50-70转/min下搅拌12-20min。
优选地，将钼酸铵改性膨润土加入所得混合液，在搅拌速度为50-70转/min下搅拌15-30min。
具体地，一种高碳钢除油除锈防锈添加剂的制备方法，包括以下步骤：
将水、分散剂、螯合剂、硫酸镍、渗透剂、支链化异构醇醚混合，加热至30-50℃或者在30-50℃的温度下进行搅拌，搅拌速度为50-70转/min搅拌12-20min，得到混合液；
将钼酸铵改性膨润土加入所得混合液，在搅拌速度为50-70转/min下搅拌15-30min，得到所述高碳钢除油除锈防锈添加剂。
更具体地，一种高碳钢除油除锈防锈添加剂的制备方法，包括以下步骤：
将水、分散剂、螯合剂、硫酸镍、渗透剂、支链化异构醇醚按重量份数依次加入到反应釜中混合，加热至30-50℃或者在30-50℃的温度下进行搅拌，搅拌速度为50-70转/min搅拌12-20min，得到混合液；
将钼酸铵改性膨润土按重量份数加入所得混合液，在搅拌速度为50-70转/min下搅拌15-30min，得到所述高碳钢除油除锈防锈添加剂。
本发明还提供了一种高碳钢除油除锈防锈液，其包括上述高碳钢除油除锈防锈添加剂和有机酸。
在一些实施例中，所述高碳钢除油除锈防锈液，基本上由上述高碳钢除油除锈防锈添加剂、有机酸和水组成。
本发明的有益效果是：
(1)本发明创新地采用钼酸铵改性膨润土克服现有除油除锈防锈产品无法兼顾去膜过程和成膜过程的技术缺陷；钼酸铵改性膨润土中，钼原子外层电子通过轨道杂化与纯净的金属表面形成牢的化学键，结构中的膨润土基团与有机涂层结合力优良，从而实现除油除锈防锈的效果，同时能够与有机涂层良好结合，有利于提高后续喷涂处理的质量。
(2)本发明高碳钢除油除锈防锈添加剂在有机酸环境下，不仅清洗除锈防锈能力强，对含碳量为0.65-1.35％的工具钢无明显可见腐蚀，而且所用材料均为低毒，不含磷，对人体基本无毒害作用，具有很高的实际应用价值。
具体实施方式
现结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
实施例1
本实施例高碳钢除油除锈防锈添加剂，由如下重量的组分组成：
Figure BDA0002836657550000041
其中支链化异构醇醚为沙索Sasol MULTISO 13/70，该型号为异构C13脂肪醇聚氧乙烯醚(7EO)；渗透剂为JFC-2；分散剂为无磷分散剂NNO。
本实施例高碳钢除油除锈防锈添加剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将水、分散剂、螯合剂、硫酸镍、渗透剂、支链化异构醇醚按重量依次加入到反应釜中混合，保持釜温为50℃，在搅拌速度为50转/min下搅拌20min，得到混合液；
(2)将钼酸铵改性膨润土按重量加入装有混合液的反应釜中，继续搅拌20min，得到本实施例高碳钢除油除锈防锈添加剂。
本实施例所得高碳钢除油除锈防锈添加剂用于后续进行除油除锈防锈效果测试。
实施例2
本实施例高碳钢除油除锈防锈添加剂，由如下重量的组分组成：
Figure BDA0002836657550000051
其中支链化异构醇醚为为沙索Sasol MULTISO 13/60，该型号为异构C13脂肪醇聚氧乙烯醚(6EO)；渗透剂为JFC-1；分散剂为无磷分散剂NNO。
本实施例高碳钢除油除锈防锈添加剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将水、分散剂、螯合剂、硫酸镍、渗透剂、支链化异构醇醚按重量依次加入到反应釜中混合，保持釜温为40℃，在搅拌速度为50转/min下搅拌20min，得到混合液；
(2)将钼酸铵改性膨润土按重量加入装有混合液的反应釜中，继续搅拌18min，得到本实施例高碳钢除油除锈防锈添加剂。
本实施例所得高碳钢除油除锈防锈添加剂用于后续进行除油除锈防锈效果测试。
实施例3
本实施例高碳钢除油除锈防锈添加剂，由如下重量的组分组成：
Figure BDA0002836657550000052
Figure BDA0002836657550000061
其中支链化异构醇醚为为沙索Sasol MULTISO 13/80，该型号为异构C13脂肪醇聚氧乙烯醚(8EO)；渗透剂为JFC-M；分散剂为无磷分散剂NNO。
本实施例高碳钢除油除锈防锈添加剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将水、分散剂、螯合剂、硫酸镍、渗透剂、支链化异构醇醚按重量依次加入到反应釜中混合，保持釜温为50℃，在搅拌速度为50转/min下搅拌15min，得到混合液；
(2)将钼酸铵改性膨润土按重量加入装有混合液的反应釜中，继续搅拌25min，得到本实施例高碳钢除油除锈防锈添加剂。
本实施例所得高碳钢除油除锈防锈添加剂用于后续进行除油除锈防锈效果测试。
实施例4
本实施例高碳钢除油除锈防锈添加剂，由如下重量的组分组成：
Figure BDA0002836657550000062
其中支链化异构醇醚为为沙索Sasol ISALCHEM 11/50，该型号为异构C11脂肪醇聚氧乙烯醚(5EO)；渗透剂为JFC-E；分散剂为无磷分散剂NNO。
本实施例高碳钢除油除锈防锈添加剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将水、分散剂、螯合剂、硫酸镍、渗透剂、支链化异构醇醚按重量依次加入到反应釜中混合，保持釜温为50℃，在搅拌速度为70转/min下搅拌20min，得到混合液；
(2)将钼酸铵改性膨润土按重量加入装有混合液的反应釜中，继续搅拌16min，得到本实施例高碳钢除油除锈防锈添加剂。
本实施例所得高碳钢除油除锈防锈添加剂用于后续进行除油除锈防锈效果测试。
实施例5
本实施例高碳钢除油除锈防锈添加剂，由如下重量的组分组成：
Figure BDA0002836657550000071
其中支链化异构醇醚为为沙索Sasol ISALCHEM 11/70，该型号为异构C11脂肪醇聚氧乙烯醚(7EO)；渗透剂为JFC-S；分散剂为无磷分散剂NNO。
本实施例高碳钢除油除锈防锈添加剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将水、分散剂、螯合剂、硫酸镍、渗透剂、支链化异构醇醚按重量依次加入到反应釜中混合，保持釜温为30℃，在搅拌速度为50转/min下搅拌20min，得到混合液；
(2)将钼酸铵改性膨润土按重量加入装有混合液的反应釜中，继续搅拌28min，得到本实施例高碳钢除油除锈防锈添加剂。
本实施例所得高碳钢除油除锈防锈添加剂用于后续进行除油除锈防锈效果测试。
对比例1
本对比例为现有技术的一种除油除锈防锈清洗剂，由如下重量的组分组成：
Figure BDA0002836657550000072
对比例1除油除锈防锈清洗剂的制备方法，包括以下步骤：
按配方将柠檬酸溶于水中，加入氢氧化钠、氨水中和反应30min，加入三氮唑、乌洛托品、磷钼酸彻底溶解，再加入甘油、NP-10搅拌1小时，得到对比例1除油除锈防锈清洗剂。
对比例1所得除油除锈防锈清洗剂用于后续进行除油除锈防锈效果测试。
除油除锈防锈测试例1
根据实施例1-5配方配制20kg除油除锈防锈添加剂，分别加入66kg水中，再加入10kg柠檬酸、4kg草酸，搅拌均匀后，分别得到实施例1-5工作液，其中实施例1工作液中水的重量百分比为80.2％。将对比例1所得除油除锈防锈清洗剂作为对比例1工作液，对比例1工作液中水的重量百分比为76.1％。
(1)除油除锈试验方法：
用挂具取200片将表面沾有油污和锈垢的高碳钢试样片放入装有100kg实施例1-5或对比例1工作液的超声波清洗机中，在常温超声清洗5min，取出再用纯水漂洗3次，观察水膜是否连续。若水膜连续则判定除油合格，若水膜不连续则判定为除油不合格。再将漂洗后的试样片自然晾干，用放大镜观察是否有锈垢残留。若无锈垢残留则判定为除锈合格，若有锈垢残留则判定为除锈不合格。统计除油除锈合格率。
(2)防锈测试试验方法：将经除油除锈后的试样片放入湿热器里，保持温度35℃，湿度90％，放置48小时，取出用纯水清洗脱脂棉擦干后按QB/T 2117-95《通用水基金属净洗剂》5.6.5.2金属腐蚀外观评级标准进行评判。
测试结果如表1所示。
表1除油除锈防锈测试对比表
工作液 除油合格率％ 除锈合格率％ 腐蚀评级
实施例1 99.5 99.5 0级
实施例2 100 99.5 0级
实施例3 99 99 1级
实施例4 100 99 0级
实施例5 99.5 100 0级
对比例1 99.5 99.5 3级
通过表1可以看出，在有机酸含量和水含量基本相当的情况下，实施例1-5的除油除锈效果基本与对比例1相当，但防锈性能远优于对比例1。由此说明，本发明实施例高碳钢除油除锈防锈添加剂在有机酸环境下，除油除锈防锈的综合效果显著强于现有常规产品。
此外，本发明实施例的高碳钢除油除锈防锈添加剂不会在工件表面形成油层，本发明通过采用钼酸铵改性膨润土，实现了工件在除油除锈防锈后，能够与有机涂层良好结合，有利于后续喷涂处理。本发明实施例的高碳钢除油除锈防锈添加剂不仅清洗除锈防锈能力强，对高碳钢无明显可见腐蚀，而且所用材料均为低毒，不含磷，对人体基本无毒害作用，具有很高的实际应用价值。
以上所述仅为本发明的具体实施例，不能因此来限制本发明保护的范围。凡是利用本发明所作的非实质变换、在本发明所述的构思和具体实施例的启示下，推导出某些工艺技术的变化，或相关技术的替代等非实质性改动、或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均属于本发明所要求的保护范畴内。

Claims (10)

1.一种高碳钢除油除锈防锈添加剂，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：
Figure FDA0002836657540000011
2.根据权利要求1所述的高碳钢除油除锈防锈添加剂，其特征在于，所述高碳钢的含碳量在0.60％至1.70％的范围内。
3.根据权利要求1所述的高碳钢除油除锈防锈添加剂，其特征在于，所述支链化异构醇醚的碳原子数为6-14。
4.根据权利要求1所述的高碳钢除油除锈防锈添加剂，其特征在于，所述支链化异构醇醚为脂肪醇聚氧乙烯醚。
5.根据权利要求1所述的高碳钢除油除锈防锈添加剂，其特征在于，所述渗透剂选自JFC-1、JFC-2、JFC-M、JFC-S和JFC-E中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的高碳钢除油除锈防锈添加剂，其特征在于，所述分散剂为无磷分散剂。
7.根据权利要求1所述的高碳钢除油除锈防锈添加剂，其特征在于，所述螯合剂包括柠檬酸或其钠盐、酒石酸或其钠盐、葡萄糖酸或其钠盐中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的高碳钢除油除锈防锈添加剂，其特征在于，所述螯合剂为柠檬酸钠和葡萄糖酸钠的混合物。
9.权利要求1-8中任一项所述的高碳钢除油除锈防锈添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将水、分散剂、螯合剂、硫酸镍、渗透剂、支链化异构醇醚混合，加热，搅拌，得到混合液；
将钼酸铵改性膨润土加入所得混合液，搅拌，得到高碳钢除油除锈防锈添加剂。
10.一种高碳钢除油除锈防锈液，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的高碳钢除油除锈防锈添加剂和有机酸。
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