CN113045338A - 一种含铁杂质石材的环保除锈剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含铁杂质石材的环保除锈剂及其制备方法。所述环保除锈剂按质量分数计由以下组分组成：有机酸15%~30%，无机酸0.5%~2%，渗透剂0.5%~1.5%，铵类化合物5%~8%，石蜡油1%~5%，醇胺0.5%~1.5%，余量为水。本发明所述除锈剂中的有机酸具有配位作用，可与铁离子配位产生Fe²⁺、Fe³⁺以致络合铁离子，使其生成稳定的络合物以便进一步快速除锈；本发明的石材除锈剂除锈后，可在石材表面形成吸附膜以达到除锈不返锈的目的，并保持石材本色；本发明工艺简单且对环境无污染。

Description

一种含铁杂质石材的环保除锈剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及石材除锈技术领域，特别涉及一种含铁杂质石材的环保除锈剂及其制备方法。

背景技术

随着石材领域的不断发展，对石材的外观以及质量要求越来越高。但是石材的锈斑是影响其外观及质量的主要因素之一。目前，除锈的方法主要分为三种：机械法、电化学法以及化学法。机械法一般有手工除锈和喷砂抛丸除锈两种，此方法虽除锈效果好，但是受制于石材的形状，一些复杂工件的边、棱角、凹角锈难以清除干净且粉尘污染较为严重。电化学法是采用阴极或者阳极的方法使得锈斑脱落，阳极除锈会释放氧气而阴极则会释放氢气，其均会起到对锈的剥离作用，使锈斑不断进行剥落。电化学法适用范围小，且工艺较为复杂。

另外一种除锈方法为化学法。传统的化学除锈方法是用强酸或碱进行浸泡，此方法虽然除锈效果好，效率高，但是容易发生氢脆、腐蚀石材本体以及污染环境等问题。新型化学法不适用强酸进行除锈，利用络合剂进行络合作用进行除锈。

在生活中石材锈斑一般以Fe³⁺形式存在，除锈剂中的酸液可以与石材中的氧化铁及氧化亚铁发生化学反应已达除锈的目的。此外，有机酸具有配位作用，可与铁离子配位产生Fe²⁺，Fe³⁺以致络合铁离子，使其生成稳定的络合物以便进一步快速除锈，并且，除锈之后可在石材表面形成钝化膜以达到除锈不返锈的目的，避免传统化学除锈带来的弊端。

专利CN109135945A环保中性除锈剂，公开了一种由有机酸10-15份、螯合剂20-40份、缓蚀剂10-30份、渗透剂30-60份、三乙醇胺30-70份、非离子型表面活性剂10-20份、去离子水100-150份组成的除锈剂，本发明所制得的除锈剂与氧化物反应以实现除锈效果，并且不与基材发生反应，不腐蚀铜、黄铜、铝、塑料、橡胶、木材或乙烯化合物，但是，本发明的除锈剂无法达到快速除锈的效果。专利CN105000909A一种环保石材除锈剂的制备方法，组分为盐酸、乳化剂、三乙醇胺、硬脂酸锌、二氧化硫脲、六次甲基四胺、钼酸铵、苯并三氮唑、丙烯酸异冰片酯、邻苯二甲酸二丁酯和乙二胺四亚甲基膦酸，此石材除锈剂可提高除锈性能，对石材表面不产生严重影响，但是制备工艺较为复杂。专利CN109234744A一种环保除锈剂及其制备方法，由以下组成：氨基磺酸100g、柠檬酸100g、异丙醇15g、HEDP100g、硫脲5g、异构醇醚1308 5g，再加水加至1000g，本发明采用将盐酸、硫酸等强酸替代的方法制得环保除锈剂，提高工作效率和酸液使用寿命，但是本发明中硫脲属于致癌物质，对水生生物有害，长期使用对水体环境会产生不良影响。

发明内容

为解决传统除锈剂的弊端，本发明提供一种环保石材除锈剂可快速除锈又无污染，此外，本发明中的石材除锈剂由于石蜡油和醇胺的共同作用既可在石材表面吸附成膜又可防止返锈，使石材表面亮丽如初，不腐蚀基材。

本发明提供了一种含铁杂质石材的环保除锈剂，按质量分数计由以下组分组成：

上述各组分质量百分比之和为100％。

所述有机酸选自草酸、酒石酸、柠檬酸、苹果酸、乙醛酸、马来酸中的任意一种或者一种以上混合；所述的有机酸可与铁离子络合，溶解锈蚀产物。

所述无机酸选自盐酸、磷酸中一种或两种混合；所述无机酸与石材中的氧化铁及氧化亚铁发生化学反应达到除锈的目的。

所述渗透剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚、仲辛醇聚氧乙烯醚、异辛醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、磺化琥珀酸二辛酯钠盐中任意一种或一种以上混合；所述渗透剂组分可以快速渗入石材，增强除锈剂的除锈效果。

所述铵类化合物选自碳酸铵、碳酸氢铵、乙酸铵以及氨水中任意一种或一种以上混合；所述铵类化合物可与无机酸、有机酸共同作用，以起到快速络合铁离子的效果。

所述醇胺选自一乙醇胺、三乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺中任意一种；所述醇胺可防止除锈后返锈的情况，并且可以保护石材基体，防止再次腐蚀。

本发明所述一种含铁杂质石材的环保除锈剂的制备方法，具体制备步骤如下：

(1)在反应装置中加入水，将水升温控制在25℃～45℃，依次在水中加入有机酸以及无机酸并搅拌15min～30min；

(2)在步骤(1)搅拌后的混合物中加入铵类化合物，之后搅拌10min～30min；

(3)在步骤(2)搅拌后的混合物中加入石蜡油、渗透剂，并将温度控制为35℃～70℃，以150转/分钟～600转/分钟的搅拌速度搅拌50min～60min；

(4)在步骤(3)搅拌后的混合物中加入醇胺，并将温度控制为25℃～40℃，搅拌20min～40min，制得本发明所述环保除锈剂。

本发明具有以下有益效果：

(1)除锈剂中的有机酸具有配位作用，可与铁离子配位产生Fe²⁺、Fe³⁺以致络合铁离子，使其生成稳定的络合物以便进一步快速除锈；(2)本发明的石材除锈剂除锈后，可在石材表面形成吸附膜以达到除锈不返锈的目的，并保持石材本色；(3)工艺简单且对环境无污染。

具体实施方式

下面采用具体实施例对本发明作具体说明。

实施例1

(1)在反应装置中加入58.5wt％水，将水温升至35℃，之后依次加入30wt％酒石酸、2wt％盐酸，搅拌25min，在此条件下加入6wt％氨水搅拌25min；

(2)在步骤(1)中加入1.5wt％石蜡油以及1wt％烷基酚聚氧乙烯醚，并将温度升至40℃，并以200r/min的转速搅拌60min，最后降温至35℃，加入1wt％N,N-二甲基乙醇胺并搅拌40min，即可获得本发明的环保石材除锈剂，并将此环保石材除锈剂记为C1。

实施例2

(1)在反应装置中加入61wt％水，将水温升至45℃，之后依次加入25wt％柠檬酸、1.5wt％盐酸，搅拌25min，在此条件下加入8wt％碳酸铵搅拌30min；

(2)在步骤(1)中加入3wt％石蜡油以及0.5wt％脂肪醇聚氧乙烯醚，并将温度升至65℃，并以150r/min的转速搅拌60min，最后降温至35℃，加入1wt％N,N-二甲基乙醇胺并搅拌30min，即可获得本发明的环保石材除锈剂，并将此环保石材除锈剂记为C2。

实施例3

(1)在反应装置中加入69.5wt％水，将水温升至25℃，之后依次加入20wt％草酸、1wt％盐酸，搅拌30min，在此条件下加入6wt％氨水搅拌15min；

(2)在步骤(1)中加入2wt％石蜡油以及1wt％脂肪醇聚氧乙烯醚，并将温度升至45℃，并以600r/min的转速搅拌50min，最后降温至40℃，加入0.5wt％三乙醇胺并搅拌30min，即可获得本发明的环保石材除锈剂，并将此环保石材除锈剂记为C3。

实施例4

(1)在反应装置中加入76wt％水，将水温升至25℃，之后依次加入15wt％马来酸、1wt％磷酸，搅拌30min，在此条件下加入6wt％乙酸铵搅拌15min；

(2)在步骤(1)中加入1wt％石蜡油以及0.5wt％磺化琥珀酸二辛酯钠盐，并将温度升至35℃，并以300r/min的转速搅拌60min，最后降温至25℃，加入0.5wt％三乙醇胺并搅拌40min，即可获得本发明的环保石材除锈剂，并将此环保石材除锈剂记为C4。

实施例5

(1)在反应装置中加入71.5wt％水，将水温升至30℃，之后依次加入15wt％酒石酸、2wt％磷酸，搅拌25min，在此条件下加入6wt％碳酸氢铵搅拌25min；

(2)在步骤(1)中加入4wt％石蜡油以及0.5wt％异辛醇聚氧乙烯醚，并将温度升至50℃，并以400r/min的转速搅拌55min，最后降温至30℃，加入1wt％一乙醇胺并搅拌25min，即可获得本发明的环保石材除锈剂，并将此环保石材除锈剂记为C5。

实施例6

(1)在反应装置中加入62.5wt％水，将水温升至30℃，之后依次加入25wt％草酸、1.5wt％磷酸，搅拌25min，在此条件下加入7wt％乙酸铵搅拌25min；

(2)在步骤(1)中加入3wt％石蜡油以及0.5wt％烷基酚聚氧乙烯醚，并将温度升至40℃，并以450r/min的转速搅拌60min，最后降温至30℃，加入0.5wt％三乙醇胺并搅拌25min，即可获得本发明的环保石材除锈剂，并将此环保石材除锈剂记为C6。

实施例7

(1)在反应装置中加入63wt％水，将水温升至35℃，之后依次加入15wt％乙醛酸、1wt％磷酸，搅拌30min，在此条件下加入5wt％碳酸氢铵搅拌20min；

(2)在步骤(1)中加入4.5wt％石蜡油以及1wt％异辛醇聚氧乙烯醚，并将温度升至60℃，并以550r/min的转速搅拌55min，最后降温至30℃，加入0.5wt％N,N-二甲基乙醇胺并搅拌20min，即可获得本发明的环保石材除锈剂，并将此环保石材除锈剂记为C7。

实施例8

(1)在反应装置中加入66.5wt％水，将水温升至40℃，之后依次加入20wt％酒石酸、0.5wt％磷酸，搅拌25min，在此条件下加入5wt％氨水搅拌20min；

(2)在步骤(1)中加入5wt％石蜡油以及1.5wt％磺化琥珀酸二辛酯钠盐，并将温度控制至30℃，并以350r/min的转速搅拌53min，最后控制温度至25℃，加入1.5wt％N,N-二甲基乙醇胺并搅拌25min，即可获得本发明的环保石材除锈剂，并将此环保石材除锈剂记为C8。

实施例9

(1)在反应装置中加入68wt％水，将水温升至45℃，之后依次加入20wt％乙醛酸、0.5wt％盐酸，搅拌15min，在此条件下加入7wt％氨水搅拌30min；

(2)在步骤(1)中加入2.5wt％石蜡油以及1wt％仲辛醇聚氧乙烯醚，并将温度控制至30℃，并以250r/min的转速搅拌57min，最后温度控制为30℃，加入1wt％三乙醇胺并搅拌30min，即可获得本发明的环保石材除锈剂，并将此环保石材除锈剂记为C9。

实施例10

(1)在反应装置中加入58.5wt％水，将水温升至40℃，之后依次加入30wt％苹果酸、0.5wt％盐酸，搅拌20min，在此条件下加入6wt％乙酸铵搅拌15min；

(2)在步骤(1)中加入2wt％石蜡油以及1.5wt％仲辛醇聚氧乙烯醚，并将温度升至70℃，并以400r/min的转速搅拌55min，最后降温至25℃，加入1.5wt％一乙醇胺并搅拌30min，即可获得本发明的环保石材除锈剂，并将此环保石材除锈剂记为C10。

对比例1

(1)在反应装置中加入58.5wt％水，将水温升至35℃，之后加入32wt％酒石酸，搅拌25min，在此条件下加入6wt％氨水搅拌25min；

(2)在步骤(1)中加入1.5wt％石蜡油以及1wt％烷基酚聚氧乙烯醚，并将温度升至40℃，并以200r/min的转速搅拌60min，最后降温至35℃，加入1wt％N,N-二甲基乙醇胺并搅拌40min，即可获得石材除锈剂，并记为R1。

对比例2

(1)在反应装置中加入61wt％水，将水温升至45℃，之后加入26.5wt％盐酸，搅拌25min，在此条件下加入8wt％碳酸铵搅拌30min；

(2)在步骤(1)中加入3wt％石蜡油以及0.5wt％脂肪醇聚氧乙烯醚，并将温度升至65℃，并以400r/min的转速搅拌60min，最后降温至35℃，加入1wt％N,N-二甲基乙醇胺并搅拌30min，即可获得石材除锈剂，并记为R2。

对比例3

在反应装置中加入62wt％水，将水温升至40℃，之后依次加入30wt％苹果酸、0.5wt％盐酸，搅拌20min，在此条件下加入6wt％乙酸铵搅拌15min，之后加入1.5wt％仲辛醇聚氧乙烯醚，并将温度升至60℃，并以400r/min的转速搅拌60min，即可获得石材除锈剂，记为R3。

性能测试

为测试本发明环保除锈剂对石材的除锈效果，将含铁杂质的石材制作成150mm×70mm×2mm的试块，并将其放入盐雾试验箱内，按GB/T 10125-2012标准进行中性盐雾试验，7天后取出锈蚀程度一样的石材放入上述制得的除锈剂中浸泡，测试除锈效果如下：

表1除锈剂的除锈效果

编号	除锈情况	对基体有无腐蚀
			C1	石材无锈，且不返锈	无腐蚀
C2	石材无锈，且不返锈	无腐蚀
			C3	石材无锈，且不返锈	无腐蚀
C4	石材无锈，且不返锈	无腐蚀
			C5	石材无锈，且不返锈	无腐蚀
C6	石材无锈，且不返锈	无腐蚀
			C7	石材无锈，且不返锈	无腐蚀
C8	石材无锈，且不返锈	无腐蚀
			C9	石材无锈，且不返锈	无腐蚀
C10	石材无锈，且不返锈	无腐蚀
			R1	石材表面有锈	无腐蚀
R2	石材无锈，且不返锈	有腐蚀，且表面腐蚀严重
			R3	石材无锈，但返锈	有腐蚀

表1的结果显示，本发明的环保型除锈剂，除锈效果明显且石材表面不返锈，此外，本发明的环保型除锈剂对石材基体无腐蚀。而对比例1虽然对石材基体无腐蚀，但是除锈效果差；对比例2除锈效果明显但是对石材表面影响较大，严重腐蚀其基体表面；对比例3除锈效果良好，但是会返锈，而且对石材基体表面有腐蚀。综合结果显示，本发明的环保型除锈剂是一种既可快速除锈又可防止返锈，使石材表面亮丽如初，不腐蚀基材的环保除锈剂。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种含铁杂质石材的环保除锈剂，其特征在于，按质量分数计由以下组分组成：

上述各组分质量百分比之和为100％。

2.根据权利要求1所述的一种含铁杂质石材的环保除锈剂，其特征在于，所述有机酸选自草酸、酒石酸、柠檬酸、苹果酸、乙醛酸、马来酸中的任意一种或者一种以上混合。

3.根据权利要求1所述的一种含铁杂质石材的环保除锈剂，其特征在于，所述无机酸选自盐酸、磷酸中一种或两种混合。

4.根据权利要求1所述的一种含铁杂质石材的环保除锈剂，其特征在于，所述渗透剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚、仲辛醇聚氧乙烯醚、异辛醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、磺化琥珀酸二辛酯钠盐中任意一种或一种以上混合。

5.根据权利要求1所述的一种含铁杂质石材的环保除锈剂，其特征在于，所述铵类化合物选自碳酸铵、碳酸氢铵、乙酸铵以及氨水中任意一种或一种以上混合。

6.根据权利要求1所述的一种含铁杂质石材的环保除锈剂，其特征在于，所述醇胺选自一乙醇胺、三乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺中任意一种。

7.权利要求1至6任一项所述的一种含铁杂质石材的环保除锈剂的制备方法，其特征在于，具体制备步骤如下：

(1)在反应装置中加入水，将水升温控制在25℃～45℃，依次在水中加入有机酸以及无机酸并搅拌15min～30min；

(2)在步骤(1)搅拌后的混合物中加入铵类化合物，之后搅拌10min～30min；

(3)在步骤(2)搅拌后的混合物中加入石蜡油、渗透剂，并将温度控制为35℃～70℃，以150转/分钟～600转/分钟的搅拌速度搅拌50min～60min；

(4)在步骤(3)搅拌后的混合物中加入醇胺，并将温度控制为25℃～40℃，搅拌20min～40min，制得本发明所述环保除锈剂。