CN115233231A - 具有清洗功能的组合物和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工业清洗剂技术领域，公开了一种具有清洗功能的组合物和应用，该组合物包括磷酸、羟基乙叉二膦酸、磷酸锌、硫脲和柠檬酸，其中，磷酸、羟基乙叉二膦酸、磷酸锌、硫脲和柠檬酸的重量比为1：0.1‑5：0.01‑1：0.01‑0.5：1‑5。本发明提供的组合物可以快速脱除金属材料表面的锈，并且具有腐蚀速率低、除锈率高、防锈性能好的特点。优选情况下，本发明的组合物可以在组成比较简单的情况下获得更好的效果，并且可以在不使用价格昂贵的钼酸钠的情况下获得较好的防锈性能。
Description
技术领域
本发明涉及工业清洗剂技术领域，具体涉及一种具有清洗功能的组合物和应用。
背景技术
钢铁腐蚀是金属腐蚀中最主要的腐蚀。使用除锈剂将表面的锈层及时有效的去除并覆盖钝化膜是降低钢铁腐蚀的一个重要措施。
传统型除锈剂一般使用的是强酸，借助酸与锈层及氧化物发生的化学反应生成可溶性的盐类，从而使锈层剥落，达到除锈的目的。该传统型除锈剂在除锈过程中也存在着一些不足，如除锈处理过程中释放的大量氢气会导致氢脆现象的发生，从而使得金属的某些力学性能严重下降，影响钢铁基体的强度；与此同时除锈过程中极易形成酸雾，影响操作人员的身体健康、腐蚀周围的设备及环境；过程中大量的消耗酸液，增加了其处理成本；不仅如此，除锈后会产生大量的残渣废液，需要经常排放，这样不仅会腐蚀管道，而且会对土壤及周围环境造成巨大污染。
而现有技术中的中性除锈剂通常简单的采用螯合剂配合缓蚀剂的方式。目前这种除锈剂的除锈效果差，对金属缓蚀性能差，钝化膜保护时间短。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的腐蚀率高和除锈效果差的问题，提供一种具有清洗功能的组合物和应用。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种具有清洗功能的组合物，该组合物包括磷酸、羟基乙叉二膦酸、磷酸锌、硫脲和柠檬酸，其中，磷酸、羟基乙叉二膦酸、磷酸锌、硫脲和柠檬酸的重量比为1：0.1-5：0.01-1：0.01-0.5：1-5。
本发明第二方面提供了上述所述的组合物在清洗金属材料中的应用。
本发明提供的组合物可以快速脱除金属材料表面的锈，并且具有腐蚀速率低、除锈率高(在4h内可以使除锈率高于97％，缩短了除锈的时间)、防锈性能好的特点。优选情况下，本发明的组合物可以在组成比较简单的情况下获得更好的效果，并且可以在不使用价格昂贵的钼酸钠的情况下获得较好的防锈性能。
本发明提供的组合物中的水溶液接近中性，在清洗过程中可以避免对操作人员的造成损伤。同时本发明的组合物在除锈过程中不会产生氢气，因此可以避免金属材料发生氢脆现象。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明第一方面提供了一种具有清洗功能的组合物，其特征在于，该组合物包括磷酸、羟基乙叉二膦酸、磷酸锌、硫脲和柠檬酸，其中，磷酸、羟基乙叉二膦酸、磷酸锌、硫脲和柠檬酸的重量比为1：0.1-5：0.01-1：0.01-0.5：1-5。
根据本发明，优选地，磷酸、羟基乙叉二膦酸、磷酸锌、硫脲和柠檬酸的重量比为1：0.2-3：0.02-0.1：0.02-0.035：2-3.5。
根据本发明，优选地，所述组合物中还包括草酸和/或葡萄糖酸，草酸和葡萄糖酸的总重量与磷酸的重量比为0.5-3：1(例如可以为0.5：1、0.8：1、1：1、1.1：1、1.2：1、1.3：1、1.4：1、1.5：1、1.6：1、1.7：1、1.8：1、1.9：1、2：1、2.5：1、3：1，以及上述任意两点之间组成的范围)，优选为1-2：1。
根据本发明，优选地，草酸和葡萄糖酸的重量比为1：0.3-1.5(例如可以为1：0.3、1：0.4、1：0.5、1：0.6、1：0.7、1：0.8、1：0.9、1：1、1：1.1、1：1.2、1：1.3、1：1.4、1：1.5，以及上述任意两点之间组成的范围)。
根据本发明，优选地，所述组合物中还包括酒石酸，酒石酸与磷酸的重量比为0.5-2：1(例如可以为0.5：1、0.6：1、0.7：1、0.8：1、0.9：1、1：1、1.5：1、2：1，以及上述任意两点之间组成的范围)，优选为0.6-1：1。
根据本发明，优选地，所述组合物中还包括氨基三甲叉膦酸和/或乙二胺四乙酸，氨基三甲叉膦酸、乙二胺四乙酸与磷酸的重量比为0-1：0-2：1。
根据本发明，优选地，所述组合物中还包括尿素和/或硼砂，磷酸、尿素和硼砂的重量比为1：0-0.02：0-0.02。
根据本发明，优选地，所述组合物中还包括钼酸钠，磷酸和钼酸钠的重量比为1：0-0.01。
根据本发明，优选地，所述组合物中还包括苯并三氮唑，磷酸和苯并三氮唑的重量比为1：0-2。
根据本发明，优选地，所述组合物中还包括亚硫酸钠，磷酸和亚硫酸钠的重量比为1：0-0.05。
根据本发明，优选地，所述组合物中还包括水，磷酸和水的重量比为1：10-90。
根据本发明，优选地，所述组合物中还包括碱性pH调节剂，碱性pH调节剂的用量使得组合物的pH为6-8。
根据本发明，优选地，碱性pH调节剂包括C2-C6的醇胺、氨水和氢氧化钠中的至少一种。
根据本发明，优选地，碱性pH调节剂为C2-C6的醇胺和氢氧化钠的组合，C2-C6的醇胺和氢氧化钠的重量比为1：0.5-2(例如可以为1：0.5、1：0.8、1：0.9、1：1、1：1.1、1：1.2、1：1.5、1：2，以及上述任意两点之间组成的范围)。
根据本发明，优选地，碱性pH调节剂为氨水和氢氧化钠的组合，氨水和氢氧化钠的重量比为1：0.5-2(例如可以为1：0.5、1：0.8、1：0.9、1：1、1：1.1、1：1.2、1：1.5、1：2，以及上述任意两点之间组成的范围)；更优选地，氨水的浓度为10-30重量％(例如可以为10重量％、15重量％、16重量％、18重量％、19重量％、20重量％、21重量％、22重量％、24重量％、25重量％、30重量％，以及上述任意两点之间组成的范围)。
根据本发明，优选地，C2-C6的醇胺包括单乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的至少一种。
本发明第二方面提供了上述所述的组合物在清洗金属材料中的应用。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，
实施例1
在釜中先放入500kg去离子水，然后依次投入柠檬酸30kg、磷酸10kg、葡萄糖酸10kg、羟基乙叉二膦酸30kg、乙二胺四乙酸20kg、钼酸钠0.1kg、苯并三氮唑1kg、硫脲0.3kg、尿素0.3kg、硼砂0.5kg、亚硫酸钠0.2kg、磷酸锌1kg，搅拌2～4h至原料完全溶解；将pH调节剂(单乙醇胺和氢氧化钠按质量比1:1)缓慢加入到釜中，调节pH至6～8，补充余量水至1000kg，1～2h搅拌至混合均匀，过滤至成品罐，分装得到成品。
实施例2
在釜中先放入500kg去离子水，然后依次投入柠檬酸70kg、草酸20kg、酒石酸15kg、磷酸20kg、葡萄糖酸5kg、羟基乙叉二膦酸30kg、乙二胺四乙酸20kg、硫脲0.5kg、尿素1kg、硼砂0.3kg、磷酸锌0.8kg，搅拌2～4h至原料完全溶解；将pH调节剂(二乙醇胺和氢氧化钠按质量比1:1)缓慢加入到釜中，调节pH至6～8，补充余量水至1000kg，1～2h搅拌至混合均匀，过滤至成品罐，分装得到成品。
实施例3
在釜中先放入500kg去离子水，然后依次投入柠檬酸70kg、草酸30kg、酒石酸30kg、磷酸30kg、葡萄糖酸30kg、羟基乙叉二膦酸40kg、硫脲1kg、尿素0.5kg、磷酸锌0.5kg，搅拌2～4h至原料完全溶解；将pH调节剂(三乙醇胺和氢氧化钠按质量比1:1)缓慢加入到釜中，调节pH至6～8，补充余量水至1000kg，1～2h搅拌至混合均匀，过滤至成品罐，分装得到成品。
实施例4
在釜中先放入500kg去离子水，然后依次投入柠檬酸100kg、草酸30kg、酒石酸30kg、磷酸50kg、葡萄糖酸40kg、羟基乙叉二膦酸10kg、氨基三甲叉膦酸20kg、乙二胺四乙酸20kg、硫脲1kg、硼砂1kg、磷酸锌1kg，搅拌2～4h至原料完全溶解；将pH调节剂(氨水和氢氧化钠按质量比1:1，其中，氨水的浓度为20重量％)缓慢加入到釜中，调节pH至6～8，补充余量水至1000kg，1～2h搅拌至混合均匀，过滤至成品罐，分装得到成品。
对比例1
按照实施例3的方法进行，不同的是，将硫脲替换成等重量的磷酸锌。
对比例2
按照实施例3的方法进行，不同的是，将羟基乙叉二膦酸替换成等重量的磷酸。
对比例3
按照实施例3的方法进行，不同的是，将羟基乙叉二膦酸替换成等重量的柠檬酸。
测试例
将各实施例和对比例中制得的成品稀释成质量浓度为20％的稀释液，然后检测其性能。结果见表1。
腐蚀率的检测方法参照标准GB/T 25147。碳钢腐蚀率越小效果越好。
除锈率的检测方法参照标准GB/T 25148。表1中的除锈率为碳钢的除锈率。
防锈性能(钝化膜质量的现场测试：在选定的金属表面上用0.5ml玻璃注射器滴出0.1mL红点液，用秒表记录从红点液滴到金属表面至红点液由蓝色全部变为红色的时间(s))的检测方法参照标准GB/T 25149-2010。时间越长防锈性能越好。表1中的防锈性能为碳钢的防锈性能。
表1
表1中实施例1-4的除锈率为清洗4h时的除锈率，对比例1-3的除锈率为清洗6h时的除锈率。
通过表1的结果可以看出，本发明组合物在用于清洗金属材质设备时，腐蚀速率低、除锈率高、防锈性能好。优选情况下，采用本发明实施例2-4的组合物可以在组成比较简单的情况下获得更好的效果，并且可以在不使用价格昂贵的钼酸钠的情况下获得较好的防锈性能。进一步优选的，本发明的组合物特别适用于清洗碳钢材料，可在4h内使碳钢表面的除锈率达到97％以上，且使碳钢材料的腐蚀速率低于0.85g/(m2·h)，钝化膜消失时间高于7.5s。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种具有清洗功能的组合物，其特征在于，该组合物包括磷酸、羟基乙叉二膦酸、磷酸锌、硫脲和柠檬酸，其中，磷酸、羟基乙叉二膦酸、磷酸锌、硫脲和柠檬酸的重量比为1：0.1-5：0.01-1：0.01-0.5：1-5。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中，磷酸、羟基乙叉二膦酸、磷酸锌、硫脲和柠檬酸的重量比为1：0.2-3：0.02-0.1：0.02-0.035：2-3.5。
3.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述组合物中还包括草酸和/或葡萄糖酸，草酸和葡萄糖酸的总重量与磷酸的重量比为0.5-3：1，优选为1-2：1。
4.根据权利要求3所述的组合物，其中，草酸和葡萄糖酸的重量比为1：0.3-1.5。
5.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述组合物中还包括酒石酸，酒石酸与磷酸的重量比为0.5-2：1，优选为0.6-1：1。
6.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述组合物中还包括氨基三甲叉膦酸和/或乙二胺四乙酸，氨基三甲叉膦酸、乙二胺四乙酸与磷酸的重量比为0-1：0-2：1；
和/或，所述组合物中还包括尿素和/或硼砂，磷酸、尿素和硼砂的重量比为1：0-0.02：0-0.02。
7.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述组合物中还包括钼酸钠，磷酸和钼酸钠的重量比为1：0-0.01；
和/或，所述组合物中还包括苯并三氮唑，磷酸和苯并三氮唑的重量比为1：0-2；
和/或，所述组合物中还包括亚硫酸钠，磷酸和亚硫酸钠的重量比为1：0-0.05；
和/或，所述组合物中还包括水，磷酸和水的重量比为1：10-90。
8.根据权利要求7所述的组合物，其中，所述组合物中还包括碱性pH调节剂，碱性pH调节剂的用量使得组合物的pH为6-8；
和/或，碱性pH调节剂包括C2-C6的醇胺、氨水和氢氧化钠中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的组合物，其中，碱性pH调节剂为C2-C6的醇胺和氢氧化钠的组合，C2-C6的醇胺和氢氧化钠的重量比为1：0.5-2；
和/或，碱性pH调节剂为氨水和氢氧化钠的组合，氨水和氢氧化钠的重量比为1：0.5-2；优选的，氨水的浓度为10-30重量％；
和/或，C2-C6的醇胺包括单乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的至少一种。
10.权利要求1-9中任意一项所述的组合物在清洗金属材料中的应用。
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