CN112795928A - 一种高效环保除锈剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种高效环保除锈剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高效环保除锈剂及其制备方法和应用，属于表面处理技术领域，高效环保除锈剂由羟基乙叉二磷酸HEDP、对甲苯磺酸、柠檬酸、磷酸、水、席夫碱、缓蚀剂和助剂组成，具体百分含量为有机酸10.1‑16.2％、磷酸5‑9％、席夫碱0.5‑1％、缓蚀剂0.1‑0.5％、助剂1‑5％、余量水补足100％。本发明除锈剂可以快速去除钢铁表面的浮锈、重锈以及不同程度的氧化皮。除锈、除氧化皮后钢材不会产生氢脆，可以取代传统的盐酸型清洗剂。

Description

一种高效环保除锈剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及金属表面处理技术领域，尤其是涉及一种高效环保除锈剂及其 制备方法和应用。
背景技术
钢铁是国民经济的重要支柱产业，在社会发展、经济建设等方面发挥着重 要作用。钢材长时间暴露在高温空气中表面会氧化而生成一层致密的氧化皮。 由于钢材加工工艺以及型号在实际生产中有所不同，氧化皮的成分、厚度和疏 松度会有所差别。一般来说，高温下形成的碳钢氧化皮与基材紧密连接的底层 是疏松多孔的氧化亚铁(FeO)，中间层是裂纹呈玻璃状断口的四氧化三铁 (Fe3O4)，氧化皮外层是结晶构造的氧化铁(Fe2O3)。由于钢的化学成分、轧制时 带钢表面温度、终轧温度、冷却速度、周围介质的含氧量的不同，氧化铁皮的 结构、厚度、性质也因之而异。
现有钢铁除锈方法有喷砂、机械打磨、除锈剂等，但都存在着问题和缺陷。 例如喷砂：使用喷砂机，成本高，投资大，耗电能，有噪音，喷出的粉末污染 空气；机械打磨：使用机电设备，除锈效果差，有死角(设备存在处理不到的 边角)，有噪音，有污染。
常用的化学除锈方法之一是把钢铁制件放在盐酸或硫酸溶液中进行酸洗 除锈。这种方法虽沿用已久，但弊端很多。主要有：除锈时散发出来的有害气 体及酸雾严重污染环境，影响操作人员的身体健康。用无机酸除锈虽然成本低 廉，但环境污染大、废水处理成本高，使得用户在除锈工艺的报批、环保达标 成为一大难题。
发明内容
本发明的目的就是为了解决化学试剂钢铁除锈存在的污染、除锈效果不佳 以及易损钢材的问题，而提供一种高效环保除锈剂及其制备方法和应用。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种高效环保除锈剂，由以下质量百分比的原料组分组成：
有机酸10.1-16.2％；
磷酸5-9％；
席夫碱0.5-1％；
缓蚀剂0.1-0.5％；
助剂1-5％；
余量水补足100％。
优选地，所述有机酸包括羟基乙叉二磷酸、对甲苯磺酸、柠檬酸。
进一步优选地，由以下质量百分比的原料组分组成：
羟基乙叉二磷酸0.1-0.2％；
对甲苯磺酸5-6％；
柠檬酸5-10％；
磷酸5-9％；
席夫碱0.5-1％；
缓蚀剂0.1-0.5％；
助剂1.5-3％；
余量水补足100％。
更优选地，由以下质量百分比的原料组分组成：
羟基乙叉二磷酸0.1％；
对甲苯磺酸6％；
柠檬酸10％；
磷酸9％；
席夫碱0.5％；
缓蚀剂0.1％；
助剂1.5％；
余量水补足100％。
优选地，所述缓蚀剂为若丁和/或硫脲。
优选地，所述席夫碱通过以下方法制备得到：将香兰素用无水乙醇搅拌溶 解之后升温至60℃，滴加异烟肼的无水乙醇，升温至70℃保温3h，冷却至室 温后过滤得到黄色晶体，最后用无水乙醇重结晶三次即得到席夫碱。
优选地，所述的助剂包括乳化剂、渗透剂、表面活性剂。
优选地，所述乳化剂为OP-10，所述的渗透剂为JFC，所述的表面活性剂 为十二烷基硫酸钠SDS、辛基酚聚氧乙烯醚或椰油酰胺丙基甜菜碱的一种或多 种。
一种高效环保除锈剂的制备方法，具体步骤为：
(1)按配方备料；
(2)依次将有机酸、磷酸、席夫碱、缓蚀剂、助剂加入水中，搅拌、充 分混合成为溶液，即得到产品。
所述除锈剂用于钢铁除锈，使用时，将除锈剂加热至40-60℃，将待除锈 钢铁件浸没在加热后的除锈剂中。
本申请高效环保除锈剂通过将有机酸与磷酸及席夫碱的复配，得到了一种 高效环保除锈剂，可快速去除钢铁表面的浮锈、重锈以及不同程度的氧化皮， 除锈、除氧化皮后钢材不会产生氢脆，可以取代传统的盐酸型清洗剂。
席夫碱通常是在酸催化下，在有机溶剂中由胺(或氨)和活性羰基缩合而 成的。席夫碱缓蚀剂综合了传统缓蚀剂的优点，由于其分子中含有碳氮双键从 而具有良好的缓蚀效果。席夫碱分子中的亚胺基以及N、O等多个活性位点能 够向金属表面的金属原子内层轨道提供电子，并在金属界面通过界面转化、聚 合(缩聚)、螯合等作用来形成稳定的配位化学键，因而极易与金属表面发生吸 附反应从而形成防护膜层，从而有效抑制腐蚀介质对金属的腐蚀。同时席夫碱 中还含有苯环结构，吸附性能好，优于普通长链结构的缓蚀剂，因而具有良好 的缓蚀性能。此外席夫碱毒性低，属于环境友好型缓蚀剂。席夫碱的加入，使 得在除锈后，在金属材料表面形成保护层，达到抑制腐蚀的作用。
本发明同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
1、操作简便。本发明将除锈剂加入槽中，待温度升到50℃，将要清洗的 钢材投入槽中即可，方便快捷。
2、时间短，效率高。本发明配制的除锈剂在3-5min中便能除去浮锈，5-8 min便可除去重锈，10-15min便可去除很厚的氧化皮，大大的缩短了除锈时间。
3、应用广泛。本发明除锈剂无论是锈垢还是氧化皮的厚薄，无论是碳钢、 不锈钢还是铜、铝、锌及其它有色金属，无论是低压、中压还是高压、超高压 装置均能使用。
4、绿色环保。本发明高效环保除锈剂完全符合环保要求，清洗后的废液 仍然无毒、无味，并对人体、水体无害，对水中鱼类无毒，对周围环境无任何 污染。
5、所使用的绿色缓蚀剂席夫碱合成简单，使用香料香兰素和常见药物异 烟肼就可以得到，成本可控，实际使用效果好。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，但绝不是对本发明的限制。
本发明提供一种高效环保除锈剂，其由以下原料组分组成：有机酸、磷酸、 席夫碱、缓蚀剂、助剂、余量水补足100％。
其中，有机酸包括羟基乙叉二磷酸、对甲苯磺酸、柠檬酸。
缓蚀剂为若丁和/或硫脲；
席夫碱通过以下方法制备得到：将香兰素用无水乙醇搅拌溶解之后升温至 60℃，滴加异烟肼的无水乙醇，升温至70℃保温3h，冷却至室温后过滤得到 黄色晶体，最后用无水乙醇重结晶三次即得到席夫碱。
助剂包括乳化剂、渗透剂、表面活性剂，其中，乳化剂可以采用市售的 OP-10，渗透剂可以采用市售的JFC，表面活性剂可采用市售的十二烷基硫酸钠 SDS、辛基酚聚氧乙烯醚或椰油酰胺丙基甜菜碱的一种或多种。
具体制备时，按配方组分备料，将有机酸、磷酸、席夫碱、缓蚀剂、助剂 加入水中，充分搅拌、混合成为均匀的溶液，即得到产品。
以下为具体示例，其中实施例1-5及对比例1-3具体百分含量参见表1。
表1
Figure BDA0002827768610000041
Figure BDA0002827768610000051
表2为实施例1-5及对比例1-3具体组分
表2
Figure BDA0002827768610000052
将实施例1-5以及对比例1-3制得的产品分别加入烧杯中，并移至加热槽 中，将带浮锈、重锈、重氧化皮的三种样品缓慢地加入到除锈剂中，当温度计 显示50℃时，开始计时，并检查样品除锈情况，记录除锈所花时间(min)， 并以盐酸溶液酸洗及稀硫酸溶液酸洗情况做对比，具体结果参见表3。
表3
Figure BDA0002827768610000061
由表3可知，本发明制得的产品具有优异的除锈能力，其相比传统的盐酸 溶液酸洗及稀硫酸溶液酸洗，除锈效果要优异，同时避免了避免污染环境的问 题；对比例1中不加人席夫碱，除锈能力显著降低；对比例2中不加入有机酸， 除锈能力大幅度降低；对比例3中不加入缓蚀剂，除锈能力一定程度降低。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使 用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改， 并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因 此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本 发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高效环保除锈剂，其特征在于，由以下质量百分比的原料组分组成：
有机酸10.1-16.2％；
磷酸5-9％；
席夫碱0.5-1％；
缓蚀剂0.1-0.5％；
助剂1-5％；
余量水补足100％。
2.根据权利要求1所述的一种高效环保除锈剂，其特征在于，所述有机酸包括羟基乙叉二磷酸、对甲苯磺酸、柠檬酸。
3.根据权利要求1所述的一种高效环保除锈剂，其特征在于，由以下质量百分比的原料组分组成：
羟基乙叉二磷酸0.1-0.2％；
对甲苯磺酸5-6％；
柠檬酸5-10％；
磷酸5-9％；
席夫碱0.5-1％；
缓蚀剂0.1-0.5％；
助剂1.5-3％；
余量水补足100％。
4.根据权利要求3所述的一种高效环保除锈剂，其特征在于，由以下质量百分比的原料组分组成：
羟基乙叉二磷酸0.1％；
对甲苯磺酸6％；
柠檬酸10％；
磷酸9％；
席夫碱0.5％；
缓蚀剂0.1％；
助剂1.5％；
余量水补足100％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种高效环保除锈剂，其特征在于，所述缓蚀剂为若丁和/或硫脲。
6.根据权利要求1-4任一项所述的一种高效环保除锈剂，其特征在于，所述席夫碱通过以下方法制备得到：
将香兰素用无水乙醇搅拌溶解之后升温至60℃，滴加异烟肼的无水乙醇，升温至70℃保温3h，冷却至室温后过滤得到黄色晶体，最后用无水乙醇重结晶三次即得到席夫碱。
7.根据权利要求1-4任一项所述的一种高效环保除锈剂，其特征在于，所述的助剂包括乳化剂、渗透剂、表面活性剂。
8.根据权利要求7所述的一种高效环保除锈剂，其特征在于，所述乳化剂为OP-10，所述的渗透剂为JFC，所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠SDS、辛基酚聚氧乙烯醚或椰油酰胺丙基甜菜碱的一种或多种。
9.如权利要求1-4任一项所述的一种高效环保除锈剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按配方备料；
(2)依次将有机酸、磷酸、席夫碱、缓蚀剂、助剂加入水中，搅拌、充分混合成为溶液，即得到产品。
10.如权利要求1-4任一项所述的一种高效环保除锈剂的应用，其特征在于，所述除锈剂用于钢铁除锈，使用时，将除锈剂加热至40-60℃，将待除锈钢铁件浸没在加热后的除锈剂中。
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