CN112940827B - 一种高碱值触变型磺酸钙防锈剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高碱值触变型磺酸钙防锈剂及其制备方法。由超高碱值合成磺酸钙40～50份、分散介质30～50份、去离子水5～10份、苯磺酸功能化石墨烯2～3份、富里酸2～3份和碳酸氢钠5～10份制成。本发明高碱值触变型磺酸钙防锈剂内含大量片层结晶物质，具有极强的耐盐雾介质腐蚀能力，可满足超长时间海运防锈要求。区别于传统磺酸钙转化技术，本发明采用生物基的富里酸转化剂属于绿色环保原料，作为转化剂代替小分子挥发性醇和酸，有利于生产和安全管理。并且采用碳酸氢钠作为原料在高温下分解产生二氧化碳的方法，代替现有常用技术中使用设备向反应釜中通二氧化碳气体的方法，降低成本，方便操作，可以代替同类进口产品。

Description

一种高碱值触变型磺酸钙防锈剂及其制备方法
技术领域
本发明属于防锈剂领域，特别涉及一种高碱值触变型磺酸钙防锈剂及其制备方法。
背景技术
防锈剂在工业上用途十分广泛，既可以作为添加剂用于润滑油、防锈油脂的制备，又可直接涂覆在金属工件表面用以防锈。防锈剂种类众多，其中触变型磺酸钙防锈剂在耐盐雾腐蚀方面对比其他防锈剂优势十分突出，所以海运的铸铁、碳钢件多采用触变型磺酸钙处理，确保海运过程工件无锈蚀。触变型磺酸钙防锈剂率先在欧美市场兴起，其中美国罗克哈特、路博润、法国AROCT的多款产品占据主流市场，其特点是防锈性能优异，但价格高。近年来，国内技术人员逐渐研发触变型磺酸钙的转化方法，但主要用于润滑脂的生产，在防锈性方面未有突破性进展。随着我国海运出口量逐渐增多，各类涉及海运防锈要求企业均有防锈性能优异、价格合理的触变型磺酸钙防锈剂产品需求。因此研发一种防锈性能优异、价格合理的高碱值触变型磺酸钙防锈剂是亟待解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种防锈性能优异、价格合理的高碱值触变型磺酸钙防锈剂，所制备的高碱值触变型酸钙具有极强的耐盐雾介质腐蚀能力。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高碱值触变型磺酸钙防锈剂，按重量份配比，由超高碱值合成磺酸钙40～50份、分散介质30～50份、去离子水5～10份、苯磺酸功能化石墨烯2～3份、富里酸2～3份、碳酸氢钠5～10份制成。
优选地，上述的一种高碱值触变型磺酸钙防锈剂，所述超高碱值合成磺酸钙，总碱值大于500mgKOH/g。
优选地，上述的一种高碱值触变型磺酸钙防锈剂，所述分散介质是矿物油、合成油或碳氢溶剂油的一种或二种以上的组合。
优选地，上述的一种高碱值触变型磺酸钙防锈剂，所述苯磺酸功能化石墨烯的制备方法包括如下步骤：取石墨烯粉末分散在去离子水中，超声分散1～2h，得石墨烯水分散液；取氨基苯磺酸和亚硝酸钠加入到去离子水中搅拌分散5～10min，然后在冰浴条件下加入浓盐酸，搅拌反应30～50min，得芳香重氮盐溶液；将芳香重氮盐溶液和石墨烯水分散液加入到反应釜中，在氮气保护下搅拌反应4～6小时后，将产物用去离子水离心洗涤后，冷冻干燥24～48h，得苯磺酸功能化石墨烯。
优选地，上述的一种高碱值触变型磺酸钙防锈剂，按质量比，去离子水:石墨烯粉末＝50～100:1。
优选地，上述的一种高碱值触变型磺酸钙防锈剂，按质量比，氨基苯磺酸:亚硝酸钠:去离子水:浓盐酸＝4～5:2:1:1。
优选地，上述的一种高碱值触变型磺酸钙防锈剂，按质量比，芳香重氮盐溶液:石墨烯水分散液＝3～4:10。
优选地，上述的一种高碱值触变型磺酸钙防锈剂，所述氨基苯磺酸是2-氨基苯磺酸和4-氨基苯磺酸的一种或二种混合。
优选地，上述的一种高碱值触变型磺酸钙防锈剂，所述浓盐酸的浓度为37.5％。
一种高碱值触变型磺酸钙防锈剂的制备方法，方法如下：将超高碱值合成磺酸钙和分散介质加入到反应釜中，常温搅拌分散10～20min后，加入去离子水继续搅拌10～20min后，加入富里酸继续搅拌10～20min后，将体系升温至100℃，加入苯磺酸功能化石墨烯和碳酸氢钠，继续搅拌反应2～3h，最后升温至130℃抽真空脱水，搅拌1～2h，得高碱值触变型磺酸钙防锈剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明制备的高碱值触变型磺酸钙防锈剂，内含大量片层结晶物质，具有极强的耐盐雾介质腐蚀能力，可满足超长时间海运防锈要求。
2、本发明制备的高碱值触变型磺酸钙防锈剂，采用碱值超过500mgKOH/g的超高碱值合成磺酸钙可以通过反应形成更多片层结晶，所以防锈性能更佳。
3、本发明制备的高碱值触变型磺酸钙防锈剂区别与传统磺酸钙转化技术，本发明采用生物基的富里酸转化剂属于绿色环保原料，作为转化剂代替小分子挥发性醇和酸，有利于生产和安全管理。并且采用碳酸氢钠作为原料在高温下分解产生二氧化碳的方法，代替现有常用技术中使用设备向反应釜中通二氧化碳气体的方法，降低成本，方便操作。
4、本发明制备的高碱值触变型磺酸钙防锈剂，为改善石墨烯在磺酸钙溶液中分散性，将石墨烯进行苯磺酸功能化改性，改性后石墨烯既易分散在磺酸钙溶液中分散，同时苯磺酸基团又可以参于碳酸钙晶型的转化反应，使石墨烯在转化反应中实现片层重新排布，补充片层碳酸钙的边界缝隙，增强对腐蚀介质的阻隔，以此方法制备的高碱值触变性酸钙具有极强的耐盐雾介质腐蚀能力。
5、本发明制备的高碱值触变型磺酸钙防锈剂，适合多种油和溶剂作分散介质，所得产物碱值更高，所以产品稳定性更佳，有了石墨烯的引入，触变性更好，更有利于成膜，避免流挂。
6、本发明制备的高碱值触变型磺酸钙防锈剂，产品的触变性和防锈性均来自于合成过程中，无定型碳酸钙转化成具有阻隔腐蚀介质的片层方解石碳酸钙，而超高碱值合成磺酸钙内含大量无定型碳酸钙被磺酸钙胶束所包裹，所以可形成更多片层晶型碳酸钙，防腐蚀效果更好。石墨烯材料同为片层晶型，可以很好的协调方解石型磺酸钙提升防腐蚀性能，但是石墨烯不易分散，所以进一步的将石墨烯进行苯磺酸功能化改性，改性后的石墨烯既可以在磺酸钙溶液中分散，同时苯磺酸基团又可以参与碳酸钙晶型的转化反应，使石墨烯在转化反应中实现片层重新排布，补充片层碳酸钙的边界缝隙，增强对腐蚀介质的阻隔，以此方法制备的高碱值触变性酸钙具有极强的耐盐雾介质腐蚀能力。
附图说明
图1为高碱值触变型磺酸钙防锈剂合成机理图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例1一种高碱值触变型磺酸钙防锈剂(一)高碱值触变型磺酸钙防锈剂，按重量份配比，组成如下：
Figure BDA0002931991850000031
超高碱值合成磺酸钙的碱值为513KOH/g。
(二)高碱值触变型磺酸钙防锈剂，制备方法如下：
1、苯磺酸功能化石墨烯的制备
取1g石墨烯粉末分散在50g去离子水中，超声分散1h，制得石墨烯水分散液。
取40g 2-氨基苯磺酸和20g亚硝酸钠加入到10g去离子水中，搅拌分散5min，然后在冰浴条件下加入10g质量百分浓度为37.5％的浓盐酸，搅拌反应30min，得芳香重氮盐溶液。
将30g芳香重氮盐溶液添加到装有100g石墨烯水分散液的反应釜中，在氮气保护下搅拌反应4小时后，将产物用去离子水离心洗涤3次，最后将产物冷冻干燥24h，得苯磺酸功能化石墨烯。
2、高碱值触变型磺酸钙防锈剂的制备
将40g超高碱值合成磺酸钙和30g的25#变压器油加入反应釜中，常温搅拌分散10min后，加入5g去离子水继续搅拌10min后，加入富里酸2g继续搅拌10后，将体系升温至100℃，加入2g苯磺酸功能化石墨烯和5g碳酸氢钠，继续搅拌反应2h，最后升温至130℃抽真空脱水，搅拌1h，得高碱值触变型磺酸钙防锈剂。性能如表1。
对比例1
将40g超高碱值合成磺酸钙和30g的25#变压器油加入反应釜中，常温搅拌分散10min后，加入5g去离子水继续搅拌10min后，加入富里酸2g继续搅拌10后，将体系升温至100℃，加入2g市购的普通石墨烯和5g碳酸氢钠，继续搅拌反应2h，最后升温至130℃抽真空脱水，搅拌1h，得高碱值触变型磺酸钙防锈剂。性能如表1。
对比例2
将40g超高碱值合成磺酸钙和30g的25#变压器油加入反应釜中，常温搅拌分散10min后，加入5g去离子水继续搅拌10min后，加入富里酸2g继续搅拌10后，将体系升温至100℃，加入5g碳酸氢钠，继续搅拌反应2h，最后升温至130℃抽真空脱水，搅拌1h，得高碱值触变型磺酸钙防锈剂。
对比例2中苯磺酸功能化石墨烯未参与转化反应，而是在使用时，将2g苯磺酸功能化石墨烯和制得的高碱值触变型磺酸钙防锈剂进行复配添加。性能如表1。
检测：取冷轧钢板，做脱脂处理后，将实施例1、对比例1和对比例2制备的触变型磺酸钙均匀涂覆表面，然后进行盐雾、湿热、耐水性、耐高温性检测，外观、粘度及储存稳定性这些产品物性指标在室温下检查，具体结果如表1。
表1 实施例和对比例所制备的触变型磺酸钙性能对比
项目 实施例1 对比例1 对比例2 测试方法
外观 触变型膏状液体 触变型膏状液体 触变型膏状液体 目测
粘度23℃CPS 80000 85000 70000 GB/T2794
中性盐雾试验(50μm) 4500h 1500h 1200h SH/T0081
湿热试验(50μm) 5000h 2550h 2250h GB/T2361
耐水性(50μm) 成膜完好 成膜泛白 成膜泛白 GB/T1733
耐高温性 不变化 不变化 不变化 200℃，2h
储存稳定性 48个月无变化 48个月无变化 48个月无变化 常温放置
由表1可见，本发明制备的苯磺酸功能化石墨烯，因其可在磺酸钙溶液中分散，并且参与碳酸钙晶型的转化反应，使石墨烯在转化反应中实现片层重新排布，补充片层碳酸钙的边界缝隙，所以本发明制备的高碱值触变性酸钙的耐盐雾介质腐蚀能力明显优于不添加石墨烯和复配添加石墨烯产品。

Claims (10)

1.一种高碱值触变型磺酸钙防锈剂，其特征在于，按重量份配比，由超高碱值合成磺酸钙40～50份、分散介质30～50份、去离子水5～10份、苯磺酸功能化石墨烯2～3份、富里酸2～3份和碳酸氢钠5～10份制成。
2.根据权利要求1所述的一种高碱值触变型磺酸钙防锈剂，其特征在于，所述超高碱值合成磺酸钙，总碱值大于500mgKOH/g。
3.根据权利要求1所述的一种高碱值触变型磺酸钙防锈剂，其特征在于，所述分散介质是矿物油、合成油或碳氢溶剂油的一种或二种以上的组合。
4.根据权利要求1所述的一种高碱值触变型磺酸钙防锈剂，其特征在于，所述苯磺酸功能化石墨烯的制备方法包括如下步骤：取石墨烯粉末分散在去离子水中，超声分散1～2h，得石墨烯水分散液；取氨基苯磺酸和亚硝酸钠加入到去离子水中搅拌分散5～10min，然后在冰浴条件下加入浓盐酸，搅拌反应30～50min，得芳香重氮盐溶液；将芳香重氮盐溶液和石墨烯水分散液加入到反应釜中，在氮气保护下搅拌反应4～6小时后，将产物用去离子水离心洗涤后，冷冻干燥24～48h，得苯磺酸功能化石墨烯。
5.根据权利要求4所述的一种高碱值触变型磺酸钙防锈剂，其特征在于，按质量比，去离子水:石墨烯粉末＝50～100:1。
6.根据权利要求4所述的一种高碱值触变型磺酸钙防锈剂，其特征在于，按质量比，氨基苯磺酸:亚硝酸钠:去离子水:浓盐酸＝4～5:2:1:1。
7.根据权利要求4所述的一种高碱值触变型磺酸钙防锈剂，其特征在于，按质量比，芳香重氮盐溶液:石墨烯水分散液＝3～4:10。
8.根据权利要求4所述的一种高碱值触变型磺酸钙防锈剂，其特征在于，所述氨基苯磺酸是2-氨基苯磺酸和4-氨基苯磺酸的一种或二种混合。
9.根据权利要求4所述的一种高碱值触变型磺酸钙防锈剂，其特征在于，所述浓盐酸的浓度为37.5％。
10.权利要求1所述的一种高碱值触变型磺酸钙防锈剂的制备方法，其特征在于，方法如下：将超高碱值合成磺酸钙和分散介质加入到反应釜中，常温搅拌分散10～20min后，加入去离子水继续搅拌10～20min后，加入富里酸继续搅拌10～20min后，将体系升温至100℃，加入苯磺酸功能化石墨烯和碳酸氢钠，继续搅拌反应2～3h，最后升温至130℃抽真空脱水，搅拌1～2h，得高碱值触变型磺酸钙防锈剂。
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