CN113529089B - 一种环保型气相缓蚀剂及气相防锈材料 - Google Patents

一种环保型气相缓蚀剂及气相防锈材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种环保型气相缓蚀剂及气相防锈材料。所述相缓蚀剂，为苯甲酸钠、苯甲酸铵、硅酸钠、钨酸钠、尿素、丙氨酸和羧甲基纤维素钠的水溶液；气相缓蚀剂的质量百分比组成如下：苯甲酸钠2～10％；苯甲酸铵2～10％；硅酸钠2～15％；钨酸钠4～15％；尿素3～15％；丙氨酸0.1～1％；羧甲基纤维素钠0.01～0.5％；余量的水。本发明提供的气相缓蚀剂以及防锈材料符合国家绿色环保、低毒和多金属通用的重要发展趋势，其中所用的缓蚀剂组分无危化品成分，在生产过程中剩余底液及药槽残液经收集过滤后可再次使用，避免废液产生，不仅对环境无污染，而且污水处理简单，符合当地环保政策，带动经济朝向绿色无污染方向发展。

Description

一种环保型气相缓蚀剂及气相防锈材料
技术领域
本发明涉及一种环保型气相缓蚀剂及气相防锈材料，属于气相防锈材料领域。
背景技术
由于防锈包装是冷轧钢卷包装的关键环节，持续开展防锈包装材料的研究对有效把控防锈包装材料生产及质量控制尤为重要。目前钢材产品表面镀层多样，而镀锌镁铝钢材作为新型高耐腐蚀性镀膜钢板，国内外钢厂规模化投产及国内各大钢厂逐步上线，用以替代普通镀锌板、彩钢、不锈钢和铝板等材料，应用领域十分广泛，对应包装材料随之需求量增加。
气相防锈材料的核心技术为气相缓蚀剂，作为一种挥发性缓蚀剂，在常温的环境条件下，以适宜的状态和浓度向金属包装内放置少量，便可以一定的速度持续进行挥发或升华，并在相应时间内，产生能起到防锈效果的气体，会充斥于所处密闭的包装介质内，自动通过物理或化学吸附在金属制品的外部，进而形成一层能起到防护作用的稳定薄膜，这种保护膜在其表面具有减轻在大气环境中金属受到腐蚀过程的作用。目前，传统的硅钢、镀锌、镀锡等钢板用缓蚀剂配方中含有乌洛托品、亚硝酸盐等危化品成分，对环境污染严重。因此需要提供一种环保型气相缓蚀剂用于冷轧钢板的防锈。
发明内容
本发明的目的是提供一种环保型气相缓蚀剂及气相防锈材料，可用于多种镀层钢板有效防护。
本发明提供的气相缓蚀剂，为苯甲酸钠、苯甲酸铵、硅酸钠、钨酸钠、尿素、丙氨酸和羧甲基纤维素钠的水溶液。
本发明气相缓蚀剂的质量百分比组成如下：
苯甲酸钠2～10％；苯甲酸铵2～10％；硅酸钠2～15％；钨酸钠4～15％；尿素3～15％；丙氨酸0.1～1％；羧甲基纤维素钠0.01～0.5％；余量的水。
本发明气相缓蚀剂的质量百分比组成进一步优选为：
苯甲酸钠2～5％；苯甲酸铵2～5％；硅酸钠5～10％；钨酸钠5～10％；尿素10～15％；丙氨酸0.2～0.5％；羧甲基纤维素钠0.01～0.05％；余量的水；
更进一步优选为下述1)-3)中任一种：
1)苯甲酸钠2％；苯甲酸铵5％；硅酸钠5％；钨酸钠5％；尿素15％；丙氨酸0.2％；羧甲基纤维素钠0.01％；余量的水；
2)苯甲酸钠2％；苯甲酸铵5％；硅酸钠5％；钨酸钠10％；尿素10％；丙氨酸0.2％；羧甲基纤维素钠0.02％；余量的水；
3)苯甲酸钠5％；苯甲酸铵2％；硅酸钠7％；钨酸钠7％；尿素10％；丙氨酸0.3％；羧甲基纤维素钠0.05％；余量的水；
4)苯甲酸钠5％；苯甲酸铵10％；硅酸钠5％；钨酸钠5％；尿素10％；丙氨酸0.2％；羧甲基纤维素钠0.02％；余量的水。
本发明气相缓蚀剂中，硅酸钠会在金属表面有强亲和力的成分会在金属表面形成一层致密、稳定的保护膜(Fe2SiO4和Fe7SiO10)，使金属与腐蚀环境隔绝开，金属腐蚀速率也随之下降。
本发明气相缓蚀剂中，钨酸钠对环境、人体和作物没有危害，不会引起微生物的繁殖，属环境友好型缓蚀剂。作为氧化剂，当在一定的密闭包装空间内，能够挥发并与金属发生化学作用，使金属表面生成具有保护作用的氧化膜或钝化膜，从而起到将金属产品表面与外界环境隔开的作用。
本发明气相缓蚀剂中，丙氨酸通过氮原子与铁原子形成配位键，从而形成化学吸附，形成保护膜；丙氨酸能在自然界中全部分解，是一种绿色的气相缓蚀剂。
本发明气相缓蚀剂中，羧甲基纤维素钠作为溶液增稠剂，提高体系稳定性，利于在载体表面涂布成膜。
本发明气相缓蚀剂中各组分复配后得到协同高效防锈的环保型高效缓蚀剂。
可按照下述方法制备所述气相缓蚀剂：
将所述苯甲酸钠、所述苯甲酸铵、所述硅酸钠、所述钨酸钠、所述尿素和所述丙氨酸依次分批加入至水中，搅拌至溶解，然后加入所述羧甲基纤维素钠的水溶液，充分搅拌，得到稳定澄清的混合溶液，即为气相缓蚀剂；
为保证缓蚀剂各组分的溶解充分，可在15～40℃的条件下进行。
进一步地，本发明还提供了一种气相防锈材料，由所述气相缓蚀剂涂布于载体上得到；
所述载体为防锈纸(如PC型防锈纸)或塑料膜。
所述涂布的条件如下：
严格明确不同防锈期防锈纸产品的涂布量，一年期防锈纸涂布量≥12g/m2，
为保证防锈纸产品涂布的均匀性、充分性及干燥过程充分性，涂布速度控制在5～20m/min。
本发明提供的气相缓蚀剂以及防锈材料符合国家绿色环保、低毒和多金属通用的重要发展趋势，其中所用的缓蚀剂组分无危化品成分，在生产过程中剩余底液及药槽残液经收集过滤后可再次使用，避免废液产生，不仅对环境无污染，而且污水处理简单，符合当地环保政策，带动经济朝向绿色无污染方向发展。
附图说明
图1为本发明制备气相防锈纸的流程图。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
本发明气相缓蚀剂的配方为：
苯甲酸钠2～10％；苯甲酸铵2～10％；硅酸钠2～15％；钨酸钠4～15％；尿素3～15％；丙氨酸0.1～1％；羧甲基纤维素钠0.01～0.5％；余量的水。
配制过程：将苯甲酸钠、苯甲酸铵、硅酸钠、钨酸钠、尿素和丙氨酸依次分批加入至水中，搅拌至溶解，然后加入羧甲基纤维素钠的水溶液，充分搅拌，得到稳定澄清的混合溶液，即为气相缓蚀剂。
按照图1所示的流程制备气相防锈纸，其中，涂布条件如下：
为保证缓蚀剂各组分的溶解充分，缓蚀剂溶液温度要保持在15～40℃。
涂布量：严格明确不同防锈期防锈纸产品的涂布量，一年期防锈纸涂布量≥12g/m2，
速率：为保证防锈纸产品涂布的均匀性、充分性及干燥过程充分性，涂布速度控制在5～20m/min。
一、本发明气相缓蚀剂的配方筛选
按照表1中配方将苯甲酸钠、苯甲酸铵、硅酸钠、钨酸钠、尿素和丙氨酸依次分批加入至水中，搅拌至溶解，然后加入羧甲基纤维素钠的水溶液，充分搅拌，得到稳定澄清的混合溶液。
表1气相缓蚀剂的配方
Figure BDA0003144994510000031
Figure BDA0003144994510000041
对各配方气相缓蚀剂涂布于防锈纸表面，涂布量为12g/m2，分别进行甄别试验、缓蚀能力、动态接触湿热试验和接触腐蚀试验，试验结果如表2所示。
表2试验结果
Figure BDA0003144994510000042
由上述试验结果可以看出，防锈材料的防锈性能与各组分含量之间具有很大关系，不同的组分混合后协同作用保护钢板不受侵蚀，当硅酸钠和钨酸钠含量过低时达不到要求，当固体含量过高易引起接触腐蚀，表3中所示的四个配方的效果最好。
表3气相缓蚀剂的优选配方
序号 苯甲酸钠 苯甲酸铵 硅酸钠 钨酸钠 尿素 丙氨酸 羟甲基纤维素钠 净化水
配方2 2％ 5％ 5％ 10％ 10％ 0.2％ 0.02％ 67.79％
配方4 2％ 5％ 5％ 5％ 15％ 0.2％ 0.01％ 67.79％
配方6 5％ 2％ 7％ 7％ 10％ 0.3％ 0.02％ 68.68％
配方7 5％ 10％ 5％ 5％ 10 0.2％ 0.02％ 64.78％
二、气相防锈纸的性能
将上述筛选得到的四个配方的气相缓蚀剂涂布于防锈纸表面，涂布量为12g/m2；进行甄别试验、缓蚀能力、动态接触湿热试验和适应性试验，检测缓蚀效果。并对防锈纸进行7周期追踪强化检测，防锈性能满足优等品要求，暴露后的气相缓蚀能力试验满足120小时达到最高要求，如表4所示。
表4中防锈纸的物理性能和防锈性能按照QB/T 1319-2010标准进行检测。
表4气相防锈纸应用技术指标
Figure BDA0003144994510000051
由表2和表4中的数据可以看出，涂布后的防锈纸物理性能及防锈性能均可满足标准要求。

Claims (5)

1.一种气相缓蚀剂，为苯甲酸钠、苯甲酸铵、硅酸钠、钨酸钠、尿素、丙氨酸和羧甲基纤维素钠的水溶液；
所述气相缓蚀剂的质量百分比组成为如下任一种：
1)苯甲酸钠2％；苯甲酸铵5％；硅酸钠5％；钨酸钠5％；尿素15％；丙氨酸0.2％；羧甲基纤维素钠0.01％；余量的水；
2)苯甲酸钠2％；苯甲酸铵5％；硅酸钠5％；钨酸钠10％；尿素10％；丙氨酸0.2％；羧甲基纤维素钠0.02％；余量的水；
3)苯甲酸钠5％；苯甲酸铵2％；硅酸钠7％；钨酸钠7％；尿素10％；丙氨酸0.3％；羧甲基纤维素钠0.05％；余量的水；
4)苯甲酸钠5％；苯甲酸铵10％；硅酸钠5％；钨酸钠5％；尿素10％；丙氨酸0.2％；羧甲基纤维素钠0.02％；余量的水。
2.权利要求1所述气相缓蚀剂的制备方法，包括如下步骤：
将所述苯甲酸钠、所述苯甲酸铵、所述硅酸钠、所述钨酸钠、所述尿素和所述丙氨酸依次分批加入至水中，搅拌至溶解，然后加入所述羧甲基纤维素钠的水溶液，充分搅拌，得到稳定澄清的混合溶液，即为所述气相缓蚀剂。
3.一种气相防锈材料，由权利要求1所述气相缓蚀剂涂布于载体上得到。
4.根据权利要求3所述的气相防锈材料，其特征在于：所述载体为防锈纸或塑料膜。
5.根据权利要求3或4所述的气相防锈材料，其特征在于：所述涂布的条件如下：
温度为15～40℃；
一年期防锈纸涂布量≥12g/m2；
涂布速度控制为5～20m/min。
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