CN114606042A - 一种防锈油及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种防锈油及其制备方法和应用，属于防锈材料技术领域。本发明提供的防锈油不含钡元素，按质量份数计，包括以下制备原料：基础油80.0～93.5份；抗氧剂0.3～1.0份；金属钝化剂0.1～1.0份；离子液体添加剂0.5～1.0份；磺酸钙防锈剂5.1～15.0份；成膜剂0.5～2.0份。本发明提供的防锈油不含钡元素，环保无害；本发明中离子液体添加剂兼具抗氧化和抗腐蚀性，与抗氧剂具有很好的正协同作用，能够提高防锈油的抗氧化性能，防止防锈油使用过程中出现结胶；同时所述离子液体添加剂与金属钝化剂以及磺酸钙防锈剂也具有较好的正协同作用，可有效改善防锈油的防锈以及防腐蚀效果。

Description

一种防锈油及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及防锈材料技术领域，具体涉及一种防锈油及其制备方法和应用。
背景技术
金属制品极易与周围介质发生化学、电化学或物理溶解作用而被腐蚀，使金属制品以及相关机械设备的性能和商品价值受到极大损害，甚至会引起重大故障而使设备报废。
采用防锈油来保护金属材料是目前最常用的防护方法之一。防锈油主要由基础油、抗氧剂和防锈添加剂等组成，其中防锈添加剂是核心成分，常用的防锈添加剂有石油磺酸钡、石油磺酸钠、二壬基萘磺酸钡、石油磺酸钙、中性二壬基萘磺酸钙、十二烯基丁二酸等，由于石油磺酸钡具有十分出色的防锈性能，90％以上防锈油产品均以石油磺酸钡为主防锈剂。然而，含钡元素的防锈油对环境和人体存在潜在的危害，随着环保法规日益严格，许多国家对防锈油明确提出了不得含钡的要求。此外，防锈油除了需要具有优异的抗腐蚀性能外，特别需要重视的是在使用过程中不能有氧化结胶物生成，以免金属制件如轴承等运行过程中引起振动和噪音。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防锈油及其制备方法和应用，本发明提供的防锈油不含钡元素，环保无害，且具有优异的抗氧化性、抗盐雾和湿热条件腐蚀性，使用过程中无氧化结胶物生成。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种防锈油，不含钡元素，按质量份数计，包括以下制备原料：
基础油80.0～93.5份；
抗氧剂0.3～1.0份；
金属钝化剂0.1～1.0份；
离子液体添加剂0.5～1.0份；
磺酸钙防锈剂5.1～15.0份；
成膜剂0.5～2.0份；
所述离子液体添加剂为具有式I、式II和式III所示结构化合物中的一种或几种：
Figure BDA0003552836610000021
优选地，所述基础油为精制矿物基础油。
优选地，所述精制矿物基础油在40℃运动黏度为5～40mm2/s。
优选地，所述基础油包括60N基础油、100SN基础油和150SN基础油中的一种或几种。
优选地，所述抗氧剂包括2,6-二叔丁基对甲酚和/或二烷基二苯胺。
优选地，所述金属钝化剂包括苯并三氮唑和/或苯并三氮唑衍生物。
优选地，所述磺酸钙防锈剂包括烷基苯磺酸钙和/或烷基萘磺酸钙。
优选地，所述成膜剂包括凡士林、羊毛脂和羊毛脂镁皂中的一种或几种。
本发明提供了上述技术方案所述防锈油的制备方法，包括以下步骤：
将基础油、抗氧剂、金属钝化剂、离子液体添加剂、磺酸钙防锈剂与成膜剂混合，得到防锈油。
本发明提供了上述技术方案防锈油在金属制件表面防锈中的应用。
本发明提供了一种防锈油，不含钡元素，按质量份数计，包括以下制备原料：基础油80.0～93.5份；抗氧剂0.3～1.0份；金属钝化剂0.1～1.0份；离子液体添加剂0.5～1.0份；磺酸钙防锈剂5.1～15.0份；成膜剂0.5～2.0份；所述离子液体添加剂为具有式I、式II和式III所示结构化合物中的一种或几种。本发明提供的防锈油不含钡元素，环保无害；本发明中离子液体添加剂兼具抗氧化和抗腐蚀性，与抗氧剂具有很好的正协同作用，能够提高防锈油的抗氧化性能，防止防锈油使用过程中出现结胶；同时所述离子液体添加剂与金属钝化剂以及磺酸钙防锈剂也具有较好的正协同作用，可有效改善防锈油的防锈以及防腐蚀效果。实施例的结果显示，本发明提供的防锈油具有优异的抗氧化性、抗盐雾和湿热条件腐蚀性，使用过程中无氧化结胶物生成，可满足金属制件在高热、高湿以及高盐苛刻环境下的长效防锈要求。
具体实施方式
本发明提供了一种防锈油，不含钡元素，按质量份数计，包括以下制备原料：
基础油80.0～93.5份；
抗氧剂0.3～1.0份；
金属钝化剂0.1～1.0份；
离子液体添加剂0.5～1.0份；
磺酸钙防锈剂5.1～15.0份；
成膜剂0.5～2.0份；
所述离子液体添加剂为具有式I、式II和式III所示结构化合物中的一种或几种：
Figure BDA0003552836610000031
在本发明中，若无特殊说明，所用制备原料均为本领域技术人员熟知的市售商品或采用本领域技术人员熟知的方法制备得到。
按质量份数计，本发明中所述防锈油的制备原料包括基础油80.0～93.5份，优选为85～87份。在本发明中，所述基础油优选为精制矿物基础油，所述精制矿物基础油在40℃运动黏度优选为5～40mm2/s，更优选为7～33mm2/s；具体的，所述基础油优选包括60N基础油、100SN基础油和150SN基础油中的一种或几种，更优选为60N基础油-100SN基础油-150SN基础油混合物、60N基础油-150SN基础油混合物、60N基础油、100SN基础油或150SN基础油；当所述基础油为60N基础油-100SN基础油-150SN基础油混合物时，所述60N基础油、100SN基础油与150SN基础油的质量比优选为15：(10～15)：(55～63.5)，更优选为15：12：60；当所述基础油为60N基础油-150SN基础油混合物时，所述60N基础油与150SN基础油的质量比优选为15：(65～78.5)，更优选为15：70。在本发明的实施例中，所述60N基础油在40℃运动黏度优选为7.62mm2/s，100SN基础油在40℃运动黏度优选为26.35mm2/s，150SN基础油在40℃运动黏度优选为32.36mm2/s。本发明优选采用上述种类的基础油，对其它各添加剂具有较好的溶解性，且兼具一定的防锈性能。
以所述基础油的质量份数为基准，本发明中所述防锈油的制备原料包括抗氧剂0.3～1.0份，优选为0.5～0.8份，更优选为0.6～0.7份。在本发明中，所述抗氧剂优选包括2,6-二叔丁基对甲酚和/或二烷基二苯胺；所述二烷基二苯胺优选包括二辛基二苯胺、丁辛基二苯胺或二壬基二苯胺；当所述抗氧剂为2,6-二叔丁基对甲酚与二烷基二苯胺的混合物时，所述2,6-二叔丁基对甲酚与二烷基二苯胺的质量比优选为(0.3～0.7)：(0.1～0.3)，具体可以为0.7：0.3、0.5：0.1或0.3：0.2。本发明优选采用上述种类的抗氧剂具有较好的抗氧化性能，尤其是采用2,6-二叔丁基对甲酚和二烷基二苯胺复配使用，有利于提升防锈油的抗氧化性能。
以所述基础油的质量份数为基准，本发明中所述防锈油的制备原料包括金属钝化剂0.1～1.0份，优选为0.3～0.8份，更优选为0.5～0.6份。在本发明中，所述金属钝化剂优选包括苯并三氮唑和/或苯并三氮唑衍生物；所述苯并三氮唑衍生物优选包括甲基苯三唑、N,N-二丁基氨甲基亚甲基苯三唑或N,N-二(2-乙基己基)-4-甲基-1H-苯并三唑-1-甲胺(CAS号为80584-90-3)；当所述金属钝化剂为苯并三氮唑与苯并三氮唑衍生物的混合物时，所述苯并三氮唑与苯并三氮唑衍生物的质量比优选为0.5：(0.1～0.5)，优选为0.5：(0.3～0.5)。本发明优选采用上述种类的金属钝化剂，能够提升防锈油的对金属制件的防锈保护性能。
以所述基础油的质量份数为基准，本发明中所述防锈油的制备原料包括离子液体添加剂0.5～1.0份，优选为0.6～0.9份，更优选为0.7～0.8份；所述离子液体添加剂为具有式I、式II和式III所示结构化合物中的一种或几种：
Figure BDA0003552836610000051
在本发明中，具有式I所示结构化合物记为离子液体I，具有式II所示结构化合物记为离子液体II，具有式III所示结构化合物记为离子液体III。在本发明中，所述离子液体添加剂优选为离子液体I-离子液体II-离子液体III混合物、离子液体I-离子液体II混合物、离子液体I、离子液体II或离子液体III；当所述离子液体添加剂为离子液体I-离子液体II-离子液体III混合物时，所述离子液体I、离子液体II与离子液体III的质量比优选为0.1：(0.2～0.45)：(0.2～0.45)，更优选为0.1：(0.2～0.3)：(0.2～0.3)；当所述离子液体添加剂为离子液体I-离子液体II混合物时，所述离子液体I与离子液体II的质量比优选为0.3：(0.2～0.7)：更优选为0.3：(0.5～0.7)。本发明优选采用上述种类的离子液体添加剂，兼具抗氧化和抗腐蚀性，与抗氧剂具有很好的正协同作用，能够提高防锈油的抗氧化性能，防止使用过程中出现结胶；同时所述离子液体添加剂与金属钝化剂以及磺酸钙防锈剂也具有较好的正协同作用，可有效改善防锈油的防锈以及防腐蚀效果。本发明对所述离子液体添加剂的来源没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的方法制备得到即可(MeirongCai,Yongmin Liang,Feng Zhou,et al.A novel imidazolium salt with antioxidationand anticorrosion dual functionalities as the additive in poly(ethyleneglycol)for steel/steel contacts.Wear,2013,306:197-208.)。
以所述基础油的质量份数为基准，本发明中所述防锈油的制备原料包括磺酸钙防锈剂5.1～15.0份，优选为6.5～12.0份，更优选为8.0～10.2份。在本发明中，所述磺酸钙防锈剂优选包括烷基苯磺酸钙和/或烷基萘磺酸钙；所述烷基苯磺酸钙优选为低碱值C22-24烷基苯磺酸钙，所述烷基萘磺酸钙优选为中性二壬基萘磺酸钙。在本发明中，当所述磺酸钙防锈剂为烷基苯磺酸钙与烷基萘磺酸钙的混合物时，所述烷基苯磺酸钙与烷基萘磺酸钙的质量比优选为(9～13)：(1～2)，具体可以为13：2、9：1.2或11：1。本发明所述磺酸钙防锈剂为极性化合物，本发明优选采用上述种类的磺酸钙防锈剂，能够使金属制件表面润湿，形成完整以及均匀的涂层，提升防锈油的防锈能力；而且对金属制件有较好的亲和力，有利于排出金属制件表面的水，进一步提升锈油的防锈能力。
以所述基础油的质量份数为基准，本发明中所述防锈油的制备原料包括成膜剂0.5～2.0份，优选为1.0～1.3份。在本发明中，所述成膜剂优选包括凡士林、羊毛脂和羊毛脂镁皂中的一种或几种，更优选为羊毛脂-羊毛脂镁皂混合物、凡士林、羊毛脂或羊毛脂镁皂；当所述成膜剂为羊毛脂-羊毛脂镁皂混合物时，所述羊毛脂与羊毛脂镁皂的质量比优选为(0.3～1.0)：(0.3～1.0)，具体可以为0.3：1.0或1.0：0.3。本发明优选采用上述种类的成膜剂，具有良好的油溶性、成膜性以及耐酸碱性等性能，能够使防锈油在金属制件表面能形成保护涂层，阻碍腐蚀介质对金属制件的腐蚀行为，起到增强防锈性能的作用。
本发明提供了上述技术方案所述防锈油的制备方法，包括以下步骤：
将基础油、抗氧剂、金属钝化剂、离子液体添加剂、磺酸钙防锈剂与成膜剂混合，得到防锈油。
本发明优选向所述基础油中依次加入抗氧剂、金属钝化剂、离子液体添加剂、磺酸钙防锈剂以及成膜剂，在60～80℃条件下搅拌3～5h，至所得混合物料均匀透明，冷却后得到防锈油。在本发明的实施例中，所述混合优选在带搅拌器的不锈钢调合釜内进行。
本发明提供了上述技术方案所述防锈油在金属制件表面防锈中的应用。本发明对所述金属制件的具体材质没有特殊限定，具体可以为铁、锰、铬或铜，也可以为铁、锰、铬和铜中至少两种金属形成的合金，还可以为钢材。本发明对所述金属制件的具体种类没有特殊限定，具体可以为轴承、齿轮或钢片。本发明对所述防锈油的使用方法没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的方法即可。本发明优选将所述防锈油涂覆在金属制件表面，在所述金属制件表面形成防锈层。在本发明中，所述涂覆优选包括喷涂、浸涂或刷涂，根据实际需要选择即可；具体的，所述喷涂是利用高压喷气将所述防锈油喷涂于金属制件表面，之后干燥形成防锈层，该方法适合大面积的金属制件表面防锈；所述浸涂是将金属制件浸入所述防锈油中，在所述金属制件表面形成涂层，取出沥干或烘干形成防锈层，该方法适合大批量的金属制件表面防锈；所述刷涂法是利用刷子将所述防锈油涂于金属制品表面，之后干燥形成防锈层，该方法适合所有需要防锈的金属制品。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例以及对比例中涉及的部分制备原料来源包括：
60N基础油购买自韩国GS集团公司，型号为60N，40℃运动黏度为7.62mm2/s；
100SN基础油购买自清源石化公司，型号为100SN，40℃运动黏度为26.35mm2/s；
150SN基础油购买自清源石化公司，型号为150SN，40℃运动黏度为32.36mm2/s；
低碱值C22-24烷基苯磺酸钙购自Afton公司，型号为HiTEC 614；
中性二壬基萘磺酸钙购自King Industries公司，型号为
Figure BDA0003552836610000071
729；
N,N-二丁基氨甲基亚甲基苯购自三唑为长沙望城石油化工有限公司，型号为T551。
实施例1
向85.0g的60N基础油中加入0.7g的2,6-二叔丁基对甲酚、0.3g苯并三氮唑、0.1g离子液体I、0.2g离子液体II、0.2g离子液体III、12.0g低碱值C22-24烷基苯磺酸钙、0.2g凡士林、1.0g羊毛脂和0.3g羊毛脂镁皂，之后在70±5℃条件下搅拌3h，冷却至室温(25℃)即得防锈油。
实施例2
向93.5g的100SN基础油中加入0.3g二辛基二苯胺、0.1g的N,N-二丁基氨甲基亚甲基苯三唑、0.5g离子液体I、5.1g中性二壬基萘磺酸钙和0.5g羊毛脂，在70±5℃条件下搅拌3h，冷却至室温即得防锈油。
实施例3
向80.0g的150SN基础油中加入0.7g的2,6-二叔丁基对甲酚、0.3g二辛基二苯胺、0.5g苯并三氮唑、0.5g的N,N-二丁基氨甲基亚甲基苯三唑、0.3g离子液体I、0.7g离子液体II、13.0g低碱值C22-24烷基苯磺酸钙、2.0g中性二壬基萘磺酸钙和2.0g羊毛脂镁皂，在70±5℃条件下搅拌3h，冷却至室温即得防锈油。
实施例4
将15.0g的60N基础油、12.0g的100SN基础油与60.0g的150SN基础油混合，向所得混合基础油中加入0.5g的2,6-二叔丁基对甲酚、0.1g二辛基二苯胺、0.5g苯并三氮唑、0.1g的N,N-二丁基氨甲基亚甲基苯三唑、0.6g离子液体II、9.0g低碱值C22-24烷基苯磺酸钙、1.2g中性二壬基萘磺酸钙和1.0g凡士林，在70±5℃条件下搅拌3h，冷却至室温即得防锈油。
实施例5
将15.0g的60N基础油与70.0g的150SN基础油混合，向所得混合基础油中加入0.3g的2,6-二叔丁基对甲酚、0.2g二辛基二苯胺、0.5g的N,N-二丁基氨甲基亚甲基苯三唑、0.7g离子液体II、11.0g低碱值C22-24烷基苯磺酸钙、1.0g中性二壬基萘磺酸钙、0.3g羊毛脂和1.0g羊毛脂镁皂，在70±5℃条件下搅拌3h，冷却至室温即得防锈油。
对比例1
参照实施例2的方法制备防锈油，不同之处在于将离子液体I替换为等量中性二壬基萘磺酸钙，即具体是向93.5g的100SN基础油中，加入0.3g二辛基二苯胺、0.1g的N,N-二丁基氨甲基亚甲基苯三唑、5.6g中性二壬基萘磺酸钙和0.5g羊毛脂，在70±5℃下搅拌3h，冷却至室温即得防锈油。
对比例2
参照实施例2的方法制备防锈油，不同之处在于将离子液体I替换为等量二辛基二苯胺，即具体是向93.5g的100SN基础油中加入0.8g二辛基二苯胺、0.1g的N,N-二丁基氨甲基亚甲基苯三唑、5.1g中性二壬基萘磺酸钙和0.5g羊毛脂，在70±5℃下搅拌3h，冷却至室温即得防锈油。
测试例
对实施例以及对比例制备的防锈油进行性能测试，具体包括石油产品水溶性酸及碱测定(GB/T 259)、防锈油脂除膜性试验(SH/T 0212)、石油产品铜片腐蚀试验(GB/T5096)、置换型防锈油人汗置换性能试验(SH/T 0311)、防锈油脂湿热试验(GB/T2361)、防锈油脂盐雾试验(SH/T 0081)、防锈油脂腐蚀性试验(SH/T 0080)、结胶性试验(GB/T8597A.4)。测试结果见表1。
表1实施例以及对比例制备的防锈油的性能测试结果
Figure BDA0003552836610000091
Figure BDA0003552836610000101
由表1可知，本发明提供的防锈油组合物具有优异的抗盐雾、湿热条件下腐蚀性能且无结胶。同时由实施例2以及对比例1～2可知，本发明提供的防锈油中离子液体添加剂具有优异的抗腐蚀性能和抗氧化结胶性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种防锈油，其特征在于，不含钡元素，按质量份数计，包括以下制备原料：
基础油 80.0～93.5份；
抗氧剂 0.3～1.0份；
金属钝化剂 0.1～1.0份；
离子液体添加剂 0.5～1.0份；
磺酸钙防锈剂 5.1～15.0份；
成膜剂 0.5～2.0份；
所述离子液体添加剂为具有式I、式II和式III所示结构化合物中的一种或几种：
Figure FDA0003552836600000011
2.根据权利要求1所述的防锈油，其特征在于，所述基础油为精制矿物基础油。
3.根据权利要求2所述的防锈油，其特征在于，所述精制矿物基础油在40℃运动黏度为5～40mm2/s。
4.根据权利要求1～3任一项所述的防锈油，其特征在于，所述基础油包括60N基础油、100SN基础油和150SN基础油中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的防锈油，其特征在于，所述抗氧剂包括2,6-二叔丁基对甲酚和/或二烷基二苯胺。
6.根据权利要求1所述的防锈油，其特征在于，所述金属钝化剂包括苯并三氮唑和/或苯并三氮唑衍生物。
7.根据权利要求1所述的防锈油，其特征在于，所述磺酸钙防锈剂包括烷基苯磺酸钙和/或烷基萘磺酸钙。
8.根据权利要求1所述的防锈油，其特征在于，所述成膜剂包括凡士林、羊毛脂和羊毛脂镁皂中的一种或几种。
9.权利要求1～8任一项所述防锈油的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将基础油、抗氧剂、金属钝化剂、离子液体添加剂、磺酸钙防锈剂与成膜剂混合，得到防锈油。
10.权利要求9所述防锈油在金属制件表面防锈中的应用。
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