CN113265661A - 一种气相防锈剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种气相防锈剂，包括壳聚糖4‑6重量份，磺基水杨酸1‑2重量份，苯并三氮唑1‑1.5重量份，酒石酸钾1‑1.5重量份，表面活性剂1‑3重量份，甲基哌嗪4‑6重量份，对甲苯甲酸1‑2重量份，氨基酸1‑2重量份，三乙醇胺4‑6重量份，助剂8‑10重量份，对甲苯胺1‑2重量份，干燥剂2重量份，乙醇40重量份。所述助剂为硅藻土、硅胶和三乙二醇单甲醚的混合物。本发明的防锈剂兼具接触防锈和气相防锈的功效，对钢铁等金属器件的防锈效果好，持续时间长，且具有缓释、控释的效应，适用于既要求水性防锈、又要求密封空间气相防锈的场合。
Description
技术领域
本发明涉及一种气相防锈剂及其制备方法，属于防止、延缓金属腐蚀的防锈剂技术领域。
背景技术
气相防锈剂是一种在常温下能自动挥发出气体，使其吸附在金属表面，从而防止金属腐蚀的防腐蚀化学品。气相防锈剂具有使用方便、干净等特点，已成为防止大气腐蚀技术发展的一种重要方向。
气相防锈剂吸附缓蚀机理是因为缓蚀剂的分子结构的极性基和金属表层配位，形成化学或物理吸附，使金属表层生成双电层结构，而非极性基则作定向排列，形成疏水层，从而使H3O+离子难以接近金属，腐蚀反应受到抑制。缓蚀剂能与金属或腐蚀介质的离子发生化学反应，其结果在金属表面生成具有保护作用的、不溶或难溶的化合物膜层，阻止腐蚀过程，起到了缓蚀作用。
专利CN110004446A公开了气相防锈剂及其制备方法，具体公开了一种可以在周围环境温度过高时使用的防锈剂，其添加的石蜡，可以避免气相防锈剂挥发过快，延长了气相防锈剂的使用寿命，但是该专利公开的防锈剂仅仅在密封空间气相防锈场合使用，无法适用于水性防锈的场合。
因此，针对上述技术问题，研究“兼具接触防锈和气相防锈的功效，适用于既要求水性防锈、又要求密封空间气相防锈场合”的防锈剂意义重大。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一目的在于提供一种气相防锈剂。
本发明的第二目的在于提供上述气相防锈剂的制备方法。
为了实现第一目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种气相防锈剂，包括壳聚糖4-6重量份，磺基水杨酸1-2重量份，苯并三氮唑1-1.5重量份，酒石酸钾1-1.5重量份，表面活性剂1-3重量份，甲基哌嗪4-6重量份，对甲苯甲酸1-2重量份，氨基酸1-2重量份，三乙醇胺4-6重量份，助剂8-10重量份，对甲苯胺1-2重量份，干燥剂2重量份，乙醇40重量份。
采用上述技术方案，本申请添加1-2重量份的对甲苯胺，由于对甲苯胺易升华，有利于金属表面形成一层防锈膜；干燥剂的添加可以吸收环境中的水分，防止空气中水分对金属产品的腐蚀。
优选的，所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠。
采用上述技术方案，本申请的表面活性剂采用的是十二烷基磺酸钠，十二烷基磺酸钠属于阴离子表面活性剂，具有良好的分散性能，且生物降解快。
优选的，所述氨基酸为谷氨酸或脯氨酸。
采用上述技术方案，本申请的防锈剂中添加氨基酸，由于氨基酸极性较大，在防锈剂防锈的过程中能提高防锈效果，同时氨基酸对人体无毒、对环境无害。
优选的，所述助剂为硅藻土、硅胶和三乙二醇单甲醚的混合物，其中硅藻土、硅胶和三乙二醇单甲醚的质量比为(40-60)：(100-150):1。
优选的，所述助剂为经改性处理后的助剂，所述的改性处理为：将助剂置于无水乙醇中，超声分散，搅拌、过滤、真空干燥、研磨。
优选的，所述无水乙醇与改性助剂的质量比为(1-3)：1。
优选的，所述超声分散的频率为20-40kHz，时间为5-10min，所述搅拌的时间为0.5-1h。
采用上述技术方案，助剂为硅藻土、硅胶和三乙二醇单甲醚的混合物，助剂经过改性处理后，可以使防锈成分均匀分布在助剂表面，避免团聚或形成晶体状产物，提高了防锈效果。
为了实现第二目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种气相防锈剂的制备方法，包括如下步骤：
S1：将壳聚糖、磺基水杨酸、对甲苯甲酸和氨基酸与乙醇混合，得组分A；
S2：将苯并三氮唑、酒石酸钾和表面活性剂与乙醇混合，得组分B；
S3：将甲基哌嗪、对甲苯胺和三乙醇胺与乙醇混合，得组分C；
S4：将组分A、组分B和组分C混合，并加入改性助剂和干燥剂，搅拌均匀，烘干、研磨，得到气相防锈剂。
采用上述技术方案，本申请的制备方法将乙醇替代去离子水，由于乙醇易挥发，使其干燥速度快，同时避免对添加的干燥剂造成干扰，提高干燥和防锈效果。
优选的，步骤S1具体为：按照配比将壳聚糖、磺基水杨酸、对甲苯甲酸和氨基酸加入到10份乙醇中，45-55℃下搅拌1-1.5h，得组分A。
优选的，步骤S2具体为：按照配比将苯并三氮唑、酒石酸钾和表面活性剂加入到15份乙醇中，室温搅拌1-1.5h，得组分B。
优选的，步骤S3具体为：按照配比将甲基哌嗪、对甲苯胺和三乙醇胺加入到15份乙醇中，室温搅拌0.5-1h，得组分C。
优选的，所述干燥剂为氯化钙或氯化镁。
采用上述技术方案，步骤S1-S3分别将不同组分分别溶于乙醇中，为了使不同组分均匀分散，便于在步骤S4中混合均匀，制备气相防锈剂粉末。
本发明的有益效果：
(1)本发明的防锈剂兼具接触防锈和气相防锈的功效，对钢铁等金属器件的防锈效果好，持续时间长，且具有缓释、控释的效应，适用于既要求水性防锈、又要求密封空间气相防锈的场合。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1
一种气相防锈剂，包括壳聚糖4g，磺基水杨酸2g，苯并三氮唑1g，酒石酸钾1g，十二烷基磺酸钠3g，甲基哌嗪6g，对甲苯甲酸1g，谷氨酸1g，三乙醇胺5g，助剂9g(包括硅藻土2.6g、硅胶6.35g、三乙二醇单甲醚0.05g)，对甲苯胺2g，氯化钙2g，乙醇40g。
本实施例中，上述助剂的改性处理方法如下：将6.35g硅胶和2.6g硅藻土混合，然后加入0.05g三乙二醇单甲醚和9g无水乙醇，超声频率10kHz，超声分散10min，搅拌0.5h，过滤、真空干燥、研磨。
本实施例中，上述气相防锈剂的制备方法如下：
S1：将4g壳聚糖、2g磺基水杨酸、1g对甲苯甲酸和1g谷氨酸加入到10g乙醇中，45℃下搅拌1.5h，得组分A；
S2：将1g苯并三氮唑、1g酒石酸钾和3g十二烷基磺酸钠加入到15g乙醇中，室温搅拌1h，得组分B；
S3：将6g甲基哌嗪、1g对甲苯胺和5g三乙醇胺加入到15g乙醇中，室温搅拌0.5h，得组分C；
S4：将组分A、组分B和组分C混合，并加入9g改性助剂和2g氯化钙，搅拌均匀，得到气相防锈剂。
实施例2
一种气相防锈剂，包括壳聚糖5g，磺基水杨酸1g，苯并三氮唑1.5g，酒石酸钾1g，十二烷基磺酸钠2g，甲基哌嗪4g，对甲苯甲酸1g，谷氨酸1g，三乙醇胺4g，助剂8g(包括硅藻土2.06g、硅胶5.9g、三乙二醇单甲醚0.04g)，对甲苯胺2g，氯化镁2g，乙醇40g。
本实施例中，上述助剂的改性处理方法如下：将5.9g硅胶和2g硅藻土混合，然后加入0.1g三乙二醇单甲醚和24g无水乙醇，超声频率40kHz，超声分散5min，搅拌1h，过滤、真空干燥、研磨。
本实施例中，上述气相防锈剂的制备方法如下：
S1：将5g壳聚糖、1g磺基水杨酸、1g对甲苯甲酸和1g谷氨酸加入到10g乙醇中，50℃下搅拌1.5h，得组分A；
S2：将1.5g苯并三氮唑、1g酒石酸钾和2g十二烷基磺酸钠加入到15g乙醇中，室温搅拌1.5h，得组分B；
S3：将4g甲基哌嗪、2g对甲苯胺和4g三乙醇胺加入到15g乙醇中，室温搅拌0.5h，得组分C；
S4：将组分A、组分B和组分C混合，并加入8g改性助剂和2g氯化镁，搅拌均匀，得到气相防锈剂。
实施例3
一种气相防锈剂，包括壳聚糖6g，磺基水杨酸1.5g，苯并三氮唑1.2g，酒石酸钾1.5g，十二烷基磺酸钠1g，甲基哌嗪4.5g，对甲苯甲酸1g，脯氨酸2g，三乙醇胺6g，助剂9g(包括硅藻土2.45g、硅胶6.5g、三乙二醇单甲醚0.05g)，对甲苯胺1g，氯化钙2g，乙醇40g。
本实施例中，上述助剂的改性处理方法如下：将6.5g硅胶和2.45g硅藻土混合，然后加入0.05g三乙二醇单甲醚和18g无水乙醇，超声频率25kHz，超声分散8min，搅拌1h，过滤、真空干燥、研磨。
本实施例中，上述气相防锈剂的制备方法如下：
S1：将6g壳聚糖、1.5g磺基水杨酸、1g对甲苯甲酸和2g脯氨酸加入到10g乙醇中，55℃下搅拌1h，得组分A；
S2：将1.2g苯并三氮唑、1.5g酒石酸钾和1g十二烷基磺酸钠加入到15g乙醇中，室温搅拌1h，得组分B；
S3：将4.5g甲基哌嗪、1g对甲苯胺和6g三乙醇胺加入到15g乙醇中，室温搅拌1h，得组分C；
S4：将组分A、组分B和组分C混合，并加入9g改性助剂和2g氯化钙，搅拌均匀，得到气相防锈剂。
实施例4
一种气相防锈剂，包括壳聚糖5.5g，磺基水杨酸1g，苯并三氮唑1.5g，酒石酸钾1.2g，十二烷基磺酸钠2.5g，甲基哌嗪4.5g，对甲苯甲酸1g，脯氨酸1g，三乙醇胺5g，助剂8.5g(包括硅藻土2.5g、硅胶5.95g、三乙二醇单甲醚0.05g)，对甲苯胺1g，氯化钙2g，乙醇40g。
本实施例中，上述助剂的改性处理方法如下：将5.95g硅胶和2.5g硅藻土混合，然后加入0.05g三乙二醇单甲醚和20g无水乙醇，超声频率20kHz，超声分散8min，搅拌1h，过滤、真空干燥、研磨。
本实施例中，上述气相防锈剂的制备方法如下：
S1：将5.5g壳聚糖、1g磺基水杨酸、1g对甲苯甲酸和2g脯氨酸加入到10g乙醇中，55℃下搅拌1h，得组分A；
S2：将1.5g苯并三氮唑、1.2g酒石酸钾和2.5g十二烷基磺酸钠加入到15g乙醇中，室温搅拌1h，得组分B；
S3：将4.5g甲基哌嗪、1g对甲苯胺和5g三乙醇胺加入到15g乙醇中，室温搅拌1h，得组分C；
S4：将组分A、组分B和组分C混合，并加入8.5g改性助剂和2g氯化钙，搅拌均匀，得到气相防锈剂。
实施例5
一种气相防锈剂，包括壳聚糖4g，磺基水杨酸2g，苯并三氮唑1g，酒石酸钾1g，十二烷基磺酸钠3g，甲基哌嗪6g，对甲苯甲酸1g，谷氨酸1g，三乙醇胺5g，助剂9g(包括硅藻土2.6g、硅胶6.35g、三乙二醇单甲醚0.05g)，对甲苯胺2g，氯化钙2g，乙醇40g。
本实施例中，上述助剂不进行改性处理。
本实施例中，上述气相防锈剂的制备方法：同实施例1。
实施例6
一种气相防锈剂，包括壳聚糖5g，磺基水杨酸1g，苯并三氮唑1.5g，酒石酸钾1g，十二烷基磺酸钠2g，甲基哌嗪4g，对甲苯甲酸1g，谷氨酸1g，三乙醇胺4g，助剂8g(包括硅藻土2.06g、硅胶5.9g、三乙二醇单甲醚0.04g)，对甲苯胺2g，氯化镁2g，乙醇40g。
本实施例中，上述助剂不经过改性处理。
本实施例中，上述气相防锈剂的制备方法：同实施例2。
实施例1-实施例6制备得到的气相防锈剂，按照GB-T4879-1999、SH/T0081-1991的方法对其进行气相防锈剂的防锈性能对比，详见表1和表2。
表1静态不接触加速实验
通过上述静态不接触加速实验，对比实施例1-实施例4，采用改性助剂制备的防锈剂具有很好的气相防锈效果，对比实施例5和实施例6，助剂未经过改性处理，得到的防锈剂对于钢材和黄铜的防锈效果不佳。
表2盐雾箱加速腐蚀实验
通过盐雾箱加速腐蚀实验，对比实施例1-实施例4，采用改性助剂制备的防锈剂具有很好的接触防锈效果，且对钢材和黄铜类具有良好的接触防锈性能，可广泛应用于机械设备中金属部件的防锈；对比实施例5和实施例6，其助剂未经过改性处理，所得到的防锈剂在上述防锈过程中效果一般。
综上说明，助剂经过改性处理后，可以使防锈成分均匀分布在助剂表面，避免团聚或形成晶体状产物，提高了防锈效果。
试验例1改性助剂对气相防锈剂防锈性能的影响
(1)改性助剂的添加对气相防锈剂防锈性能的影响
试验组别：实施例1和对比例1，对比例1中不添加改性助剂，其他成分同实施例1。
试验方法：按照JB/T6701-92的方法对其进行气相防锈剂的防锈性能对比，详见表3。
表3实施例1和对比例1的防锈剂的防锈性能对比表
| 实施例1 | 对比例1 | |
| 气相防锈甄别实验 | 9周腐蚀 | 6周腐蚀 |
| 动态接触湿热实验 | 9周腐蚀 | 6周腐蚀 |
| 气相缓释能力实验 | 合格 | 不合格 |
参考表3，未添加改性助剂的对比例1的防锈剂的释放时间明显低于添加改性助剂的实施例1，说明改性助剂的添加有助于防锈剂的缓释作用，可以使防锈成分均匀分布在助剂表面，提高了防锈效果。
(2)改性助剂的成分对气相防锈剂防锈性能的影响
试验组别：实施例1和对比例2-对比例7。
试验方法：按照JB/T6701-92的方法对其进行气相防锈剂的防锈性能对比，详见表4和表5。
表4对比例2-7的防锈剂成分表
表5实施例1和对比例2-7的防锈剂的防锈性能对比表
参考表4和表5，对比例2-对比例7的防锈剂的释放时间明显低于添加改性助剂的实施例1，说明改性助剂中的硅藻土、硅胶与三乙二醇单甲醚之间的相互配合有助于防锈剂的缓释作用，可以使防锈成分均匀分布在助剂表面，提高了防锈效果。
试验例2对甲苯胺对防锈剂的防锈效果的影响
(1)静态不接触加速实验
试验组别：实施例2和对比例8，对比例8中不添加对甲苯胺，其他成分同实施例2。
试验方法：按照GB-T4879-1999的方法对其进行气相防锈剂的防锈性能对比，详见表6。
表6静态不接触加速实验
通过上述静态不接触加速实验，未添加对甲苯胺的对比例8的防锈剂的防锈效果要低于添加对甲苯胺的实施例2，试验证明，添加的对甲苯胺有利于提高产品的防锈效果。
(2)盐雾箱加速腐蚀实验
试验组别：实施例2和对比例8，对比例8中不添加对甲苯胺，其他成分同实施例2。
试验方法：按照SH/T0081-1991的方法对其进行气相防锈剂的防锈性能对比，详见表7。
表7盐雾箱加速腐蚀实验
通过盐雾箱加速腐蚀实验，未添加对甲苯胺的对比例8的防锈剂的防锈效果要低于添加对甲苯胺的实施例2，且根据表6和表7对比显示，对甲苯胺对其接触防锈性能的影响显著。
试验例3乙醇对制备防锈剂的影响
试验组别：实施例3和对比例9，对比例9中的乙醇替换为去离子水，其他同实施例3。
试验方法：观察防锈剂在制备过程中混合时间，混合均匀程度以及干燥速度，详见表8；其制备的防锈剂按照GB-T4879-1999、SH/T0081-1991的方法对其进行防锈性能对比，详见表10和表11。
表8防锈剂制备过程中参数测量
| 实施例3 | 对比例9 | |
| 步骤S1中搅拌时间/h | 1 | 2.5 |
| 步骤S2中搅拌时间/h | 1 | 1.5 |
| 步骤S3中搅拌时间/h | 1 | 2 |
| 步骤S4中搅拌时间/h | 1 | 1.5 |
| 产品干燥时间/h | 1.2 | 5 |
| 产品形态 | 产品混合均匀，无团聚， | 产品出现团聚现象 |
参考表8，同等条件下，对比例9所需搅拌时间远远高于实施例3的搅拌时间，且在制备过程中，乙醇的添加能够有利于各个成分均匀分散不结块，且有利于产品的干燥。
表9静态不接触加速实验
表10盐雾箱加速腐蚀实验
参考表9和表10，对比例9制备得到的防锈剂的防锈效果比实施例3的效果差，可能是由于乙醇有利于其他成分的溶解分散，且乙醇易于挥发，在干燥过程中，可以快速干燥，避免对添加的干燥剂造成干扰，因为实施例3制备的产品分散性好，无团聚现象，这样也有利于产品有效成分的持续挥发，进而提高产品的防锈效果。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种气相防锈剂，其特征在于，包括壳聚糖4-6重量份，磺基水杨酸1-2重量份，苯并三氮唑1-1.5重量份，酒石酸钾1-1.5重量份，表面活性剂1-3重量份，甲基哌嗪4-6重量份，对甲苯甲酸1-2重量份，氨基酸1-2重量份，三乙醇胺4-6重量份，助剂8-10重量份，对甲苯胺1-2重量份，干燥剂2重量份，乙醇40重量份。
2.如权利要求1所述的一种气相防锈剂，其特征在于，所述助剂为硅藻土、硅胶和三乙二醇单甲醚的混合物，其中硅藻土、硅胶和三乙二醇单甲醚的质量比为(40-60)：(100-150):1。
3.根据权利要求2所述的一种气相防锈剂，其特征在于，所述助剂为经改性处理后的助剂，所述的改性处理为：将助剂置于无水乙醇中，超声分散，搅拌、过滤、真空干燥、研磨。
4.根据权利要求3所述的一种气相防锈剂，其特征在于，所述无水乙醇与助剂的质量比为(1-3)：1。
5.根据权利要求3所述的一种气相防锈剂，其特征在于，所述超声分散的频率为20-40kHz，时间为5-10min，所述搅拌的时间为0.5-1h。
6.如权利要求1所述的一种气相防锈剂，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠，所述氨基酸为谷氨酸或脯氨酸。
7.一种制备如权利要求1-6任一所述的气相防锈剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将壳聚糖、磺基水杨酸、对甲苯甲酸和氨基酸与乙醇混合，得组分A；
S2：将苯并三氮唑、酒石酸钾和表面活性剂与乙醇混合，得组分B；
S3：将甲基哌嗪、对甲苯胺和三乙醇胺与乙醇混合，得组分C；
S4：将组分A、组分B和组分C混合，并加入助剂和干燥剂，搅拌均匀，烘干、研磨，得到气相防锈剂。
8.如权利要求7所述的一种气相防锈剂的制备方法，其特征在于，步骤S1具体为：按照配比将壳聚糖、磺基水杨酸、对甲苯甲酸和氨基酸加入到10份乙醇中，45-55℃下搅拌1-1.5h，得组分A。
9.如权利要求8所述的一种气相防锈剂的制备方法，其特征在于，步骤S2具体为：按照配比将苯并三氮唑、酒石酸钾和表面活性剂加入到15份乙醇中，室温搅拌1-1.5h，得组分B。
10.如权利要求9所述的一种气相防锈剂的制备方法，其特征在于，步骤S3具体为：按照配比将甲基哌嗪、对甲苯胺和三乙醇胺加入到15份乙醇中，室温搅拌0.5-1h，得组分C。
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