CN117265522A - 一种环保水基防锈剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及金属防锈技术领域，具体公开了一种环保水基防锈剂及其制备方法。所述环保水基防锈剂包括如下重量份数的组分：C8‑C10羧酸盐10‑30份；乙醇胺5‑10份；硅酸钠5‑10份；表面活性剂3‑5份；络合剂1‑3份；异丙醇1‑3；水50‑100。本申请防锈剂主要以水为载体，不含有亚硝酸盐、磷酸盐等，对环境和人体无害，且采用羧酸盐与硅酸钠复配成膜，不会在金属表面遗留盐斑，不影响金属表面外观，同时具有优异的防锈防腐蚀能力。

Description

一种环保水基防锈剂及其制备方法

技术领域

本申请涉及金属防锈领域，更具体地说，它涉及一种环保水基防锈剂及其制备方法。

背景技术

金属表面的锈蚀是一个氧化还原的电化学反应过程，水基防锈剂作为临时防腐蚀措施，主体缓蚀剂通过干扰电化学腐蚀过程中的一个或部分来发挥作用。金属腐蚀分别由阳极和阴极两个共轭反应组成，因此可以将缓蚀剂分为阳极缓蚀剂、阴极缓蚀剂以及混合缓蚀剂。阳极缓蚀剂分为两大类，一种是氧化抑制剂，可以在无氧的情况下钝化金属，如铬酸盐和亚硝酸盐；另一种是无氧化阴离子，需要氧气的存在来钝化金属，如磷酸盐和硅酸盐。这些抑制剂将促进在阳极区域上快速形成保护性氧化膜。阴极抑制剂的作用是减慢阴极反应，或者选择性地沉淀在阴极区域，以中断电子从阳极到阴极的流动。而混合型缓蚀剂通常是一些带有极性基团的有机化合物，以物理吸附和化学吸附的方式吸附在金属表面，作为吸附膜覆盖暴露的金属，同时非极性的基团例如烷基侧链作为疏水屏障隔离腐蚀介质。因此，混合型缓蚀剂对阴极和阳极的腐蚀反应都有控制作用。

水基防锈剂通常是将缓蚀剂、成膜剂和一些功能性添加剂混合到去离子水中制备，因此缓蚀剂是水基防锈剂中的重要作用成分，按照水基防锈剂主要防锈成分可大致将其分为：无机型、有机型和其他类型水基防锈剂。

当前对金属材料表面的防锈处理，大量使用的水基防锈剂是以亚硝酸盐为主剂复配而成的。虽然其防锈效果好、价格低廉，但该类防锈剂有很多弊端。一是这类防锈剂有很大的毒性，亚硝酸盐是很强的致癌物质，对人体、环境均由较大的危害；另外，由于是盐基物质，使用后容易在金属表面形成白斑，影响外观。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供一种环保水基防锈剂及其制备方法，本申请制备水基防锈剂环保无害、防腐性能好，且防锈操作后不影响金属表面外观。

第一方面，本申请提供一种环保水基防锈剂，采用如下的技术方案：

一种环保水基防锈剂，包括如下重量份数的组分：

C8-C10羧酸盐10-30份；

乙醇胺5-10份；

硅酸钠5-10份；

表面活性剂3-5份；

络合剂1-3份；

异丙醇1-3份；

水50-100份。

通过采用上述技术方案，将上述各组分制备得到的防锈剂涂覆或喷淋至金属表面可以在金属表面迅速形成一层防锈膜，防锈效果好、防锈时间长。

与亚硝酸盐防锈剂相比，本申请采用碳链长度8-10的羧酸盐进行替代，加入乙醇胺缓蚀剂，并利用硅酸钠进行复配，不仅环保无害、防腐性能好，且解决了盐基防锈剂易在金属表面形成白斑的问题。

硅酸钠是一种水溶性硅酸盐，其水溶液为俗称的水玻璃。硅酸钠的加入能够提高防锈膜的致密性，从而进一步提高防锈效果。

进一步优选为，所述表面活性剂由脂肪醇聚氧乙烯醚、有机硅表面活性剂和十二烷基硫酸钠按照重量比(0.05-1):(0.05-1):(1-3)组成。

通过采用上述技术方案，一般表面活性剂的作用仅仅是为了防止防锈剂溶液团聚，使得体系中各组分分散均匀，保证体系稳定性。本申请中的表面活性剂配方除了上述作用外，还能够较好的使得防锈剂在金属表面进行润湿，即使面对表面脏污的金属，防锈剂也能够形成均匀致密的防锈膜，保证良好的防锈效果。

进一步优选为，所述脂肪醇聚氧乙烯醚、有机硅表面活性剂和十二烷基硫酸钠的重量比为1:1:2。

进一步优选为，脂肪醇聚氧乙烯醚采用葡萄糖聚氧乙烯醚。

进一步优选为，有机硅表面活性剂采用聚醚改性硅表面活性剂。

通过采用上述技术方案，上述比例为表面活性剂中各组分最优比例，制备的防锈剂储存时稳定性较好，使用时具有优异的润湿性能，且防锈膜更加均匀致密，可进一步提高防锈性能。

进一步优选为，所述C8-C10羧酸盐采用辛酸钠、异辛酸钠、壬酸钠、癸酸钠中的一种。

通过采用上述技术方案，碳链长度为8-10的羧酸盐，易于在金属表面形成钝化防锈膜，且相对于低长度碳链羧酸盐，不易在金属表面形成盐斑。

进一步优选为，所述乙醇胺采用一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，乙醇胺与其他组分复配后，可短时间内在金属表面形成多层膜，内层为反应沉积型膜，与基体金属结合力较强，从而有效防止金属腐蚀。

进一步优选为，所述络合剂采用葡萄糖酸钠、乙二胺四乙酸二钠和乙二胺四乙酸四钠中的一种。

进一步优选为，所述水为去离子水或脱盐水，其电导率≤20μs/cm。

第二方面，本申请提供一种环保水基防锈剂的制备方法，采用如下的技术方案：

一种环保水基防锈剂的制备方法，包括以下步骤：

S1，将C8-C10羧酸盐、硅酸钠、异丙醇加入到水中，加热搅拌，得到混合液；

S2，向S1中制得的混合液中加入乙醇胺、络合剂和表面活性剂，搅拌，冷却后即得。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

(1)本申请防锈剂主要以水为载体，不含有亚硝酸盐、磷酸盐等，对环境和人体无危害，其以碳链长度8-10的羧酸盐与硅酸钠复配，具有较好的防锈性能；

(2)本申请防锈剂具有较为优秀的防锈防腐蚀能力、润湿能力，且防锈处理后，不会在金属表面遗留盐斑，不影响金属表面外观；

(3)本申请防锈剂中的表活以离子表面活性剂和非离子表面活性剂，并按照一定比例复配制成，不仅保证水基防锈剂本身体系的均一稳定性，且使用时，可溶解表面具有油污的金属，保证钝化防锈膜的均匀形成，保证了其钝化防锈膜的致密性，以进一步提高防锈剂的防锈缓蚀性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本申请作进一步详细说明。

本申请各实施例中所采用的硅酸钠购自山东顾诚化工科技有限公司，有机硅表面活性剂购自莱阳圣邦有机硅科技有限公司，去离子水的电导率≤20μs/cm。

实施例

实施例1

一种环保水基防锈剂，通过如下步骤制备获得：

S1，将10kgC8-C10羧酸盐、5kg硅酸钠、1kg异丙醇加入到50kg去离子水中，加热至40℃并搅拌，得到混合液；

S2，向S1中制得的混合液中加入5kg乙醇胺、1kg络合剂和3kg表面活性剂，搅拌，冷却后即得。

本实施例中，C8-C10羧酸盐采用辛酸钠，乙醇胺采用三乙醇胺、络合剂采用葡萄糖酸钠、表面活性剂由葡萄糖聚氧乙烯醚和有机硅表面活性剂混合而成，葡萄糖聚氧乙烯醚、有机硅表面活性剂的质量比为1:1。

实施例2

一种环保水基防锈剂，通过如下步骤制备获得：

S1，将20kgC8-C10羧酸盐、8kg硅酸钠、2kg异丙醇加入到75kg去离子水中，加热至40℃并搅拌，得到混合液；

S2，向S1中制得的混合液中加入8kg乙醇胺、2kg络合剂和4kg表面活性剂，搅拌，冷却后即得。

本实施例中，C8-C10羧酸盐采用辛酸钠，乙醇胺采用三乙醇胺、络合剂采用葡萄糖酸钠、表面活性剂由葡萄糖聚氧乙烯醚和有机硅表面活性剂混合而成，葡萄糖聚氧乙烯醚、有机硅表面活性剂的质量比为1:1。

实施例3

一种环保水基防锈剂，通过如下步骤制备获得：

S1，将30kgC8-C10羧酸盐、10kg硅酸钠、3kg异丙醇加入到100kg去离子水中，加热至40℃并搅拌，得到混合液；

S2，向S1中制得的混合液中加入10kg乙醇胺、3kg络合剂和5kg表面活性剂，搅拌，冷却后即得。

本实施例中，C8-C10羧酸盐采用辛酸钠，乙醇胺采用三乙醇胺、络合剂采用葡萄糖酸钠、表面活性剂由葡萄糖聚氧乙烯醚和有机硅表面活性剂混合而成，葡萄糖聚氧乙烯醚、有机硅表面活性剂的质量比为1:1。

实施例4

一种环保水基防锈剂，与实施例1的不同之处在于，本实施例中，C8-C10羧酸盐采用异辛酸钠。

实施例5

一种环保水基防锈剂，与实施例1的不同之处在于，本实施例中，C8-C10羧酸盐采用壬酸钠。

实施例6

一种环保水基防锈剂，与实施例1的不同之处在于，本实施例中，C8-C10羧酸盐采用癸酸钠。

实施例7

一种环保水基防锈剂，与实施例1的不同之处在于，本实施例中，表面活性剂由葡萄糖聚氧乙烯醚、有机硅表面活性剂和十二烷基硫酸钠混合而成，葡萄糖聚氧乙烯醚、有机硅表面活性剂和十二烷基硫酸钠的质量比为0.05:0.05:1。

实施例8

一种环保水基防锈剂，与实施例1的不同之处在于，本实施例中，表面活性剂由葡萄糖聚氧乙烯醚、有机硅表面活性剂和十二烷基硫酸钠混合而成，葡萄糖聚氧乙烯醚、有机硅表面活性剂和十二烷基硫酸钠的质量比为0.05:0.05:2。

实施例9

一种环保水基防锈剂，与实施例1的不同之处在于，本实施例中，表面活性剂由葡萄糖聚氧乙烯醚、有机硅表面活性剂和十二烷基硫酸钠混合而成，葡萄糖聚氧乙烯醚、有机硅表面活性剂和十二烷基硫酸钠的质量比为0.05:0.05:3。

实施例10

一种环保水基防锈剂，与实施例1的不同之处在于，本实施例中，表面活性剂由葡萄糖聚氧乙烯醚、有机硅表面活性剂和十二烷基硫酸钠混合而成，葡萄糖聚氧乙烯醚、有机硅表面活性剂和十二烷基硫酸钠的质量比为0.1:0.1:1。

实施例11

一种环保水基防锈剂，与实施例1的不同之处在于，本实施例中，表面活性剂由葡萄糖聚氧乙烯醚、有机硅表面活性剂和十二烷基硫酸钠混合而成，葡萄糖聚氧乙烯醚、有机硅表面活性剂和十二烷基硫酸钠的质量比为1:1:1。

实施例12

一种环保水基防锈剂，与实施例1的不同之处在于，本实施例中，表面活性剂由葡萄糖聚氧乙烯醚、有机硅表面活性剂和十二烷基硫酸钠混合而成，葡萄糖聚氧乙烯醚、有机硅表面活性剂和十二烷基硫酸钠的质量比为1:1:2。

实施例13

一种环保水基防锈剂，与实施例1的不同之处在于，本实施例中，表面活性剂由葡萄糖聚氧乙烯醚、有机硅表面活性剂和十二烷基硫酸钠混合而成，葡萄糖聚氧乙烯醚、有机硅表面活性剂和十二烷基硫酸钠的质量比为1:1:3。

实施例1、7-13中表面活性剂中各组分占比

实施例14

一种环保水基防锈剂，与实施例1的不同之处在于，本实施例中，乙醇胺采用一乙醇胺。

实施例15

一种环保水基防锈剂，与实施例1的不同之处在于，本实施例中，乙醇胺采用二乙醇胺。

实施例16

一种环保水基防锈剂，与实施例1的不同之处在于，本实施例中，络合剂采用乙二胺四乙酸二钠。

实施例17

一种环保水基防锈剂，与实施例1的不同之处在于，本实施例中，络合剂采用乙二胺四乙酸四钠

对比例

对比例1

一种环保水基防锈剂，与实施例1的不同之处在于，本实施例中，C8-C10羧酸盐采用庚酸钠。

对比例2

一种环保水基防锈剂，通过如下步骤制备获得：

S1，将10kgC8-C10羧酸盐、5kg亚硝酸钠、1kg异丙醇加入到50kg去离子水中，加热至40℃并搅拌，得到混合液；

S2，向S1中制得的混合液中加入5kg乙醇胺、1kg络合剂和3kg表面活性剂，搅拌，冷却后即得。

本实施例中，C8-C10羧酸盐采用辛酸钠，乙醇胺采用三乙醇胺、络合剂采用葡萄糖酸钠、表面活性剂由葡萄糖聚氧乙烯醚和有机硅表面活性剂混合而成，葡萄糖聚氧乙烯醚、有机硅表面活性剂的质量比为1:1。

与实施例1的不同之处在于，本对比例中，采用亚硝酸钠替代硅酸钠。

对比例3

一种环保水基防锈剂，通过如下步骤制备获得：

S1，将10kgC8-C10羧酸盐、1kg异丙醇加入到50kg去离子水中，加热至40℃并搅拌，得到混合液；

S2，向S1中制得的混合液中加入5kg乙醇胺、1kg络合剂和3kg表面活性剂，搅拌，冷却后即得。

本实施例中，C8-C10羧酸盐采用辛酸钠，乙醇胺采用三乙醇胺、络合剂采用葡萄糖酸钠、表面活性剂由葡萄糖聚氧乙烯醚和有机硅表面活性剂混合而成，葡萄糖聚氧乙烯醚、有机硅表面活性剂的质量比为1:1。

与实施例1的不同之处在于，本对比例中，未加入硅酸钠。

性能检测试验

分别对实施例1-16和对比例1-3制得的防锈剂进行防腐性能测试。

金属样品采用HT20-40灰铸铁、45#钢，并经过脱脂、酸洗去除表面锈蚀、氧化层。

中性盐雾测试：金属试样经过防锈剂浸泡5min并自然干燥后，用石蜡和松香按质量1:1的比例将试样背部及四周封闭，暴露20mm×20mm大小的防锈膜作为测试。NaCl质量分数为5％，实验箱温度为35±2℃，相对湿度为96±2％，盐雾连续喷雾，并记录金属试样表面出现轻微红锈及红斑时的时间(以4h为一周期)。

耐水性测试：金属试样经过防锈剂浸泡5min并自然干燥，干燥后放入马弗炉中进行热固化，固化温度200℃，固化时间1h，冷却后形成防锈膜。然后将金属试样置于5％盐水中浸泡，采用电子显微镜观察防锈膜出现变白、破坏时的时间(以2h为一周期)。

表2性能测试结果

由表2测试结果可以看出，本申请的水基防锈剂具有优异的防腐蚀性能和耐水性能，由于配方中未添加亚硝酸盐，不仅不易在防锈产品表面形成白斑，且对环境更加友好。

将实施例1、对比例1的测试结果进行比较，可以看出C8-C10羧酸盐的选择对水基防锈剂的防锈性能影响较大，当羧酸盐的碳链长度为8-10时，其与乙醇胺缓蚀剂和硅酸钠复配具有较好的防腐性能，从而解决了盐基易留白斑的问题。

将实施例1、对比例2的测试结果进行比较，可以看出即使未采用亚硝酸盐作为主剂，本申请的防锈剂配方依然具有突出的防锈性能。此外，本申请虽然复配了硅酸钠，其耐5％盐水浸泡性能依然可高达12h，这是由于本申请采用晾干后热固化的方式，以进一步在金属表面生成Si-O-Si致密膜层，不仅解决了硅酸钠易溶于水的问题，且提高了防锈膜致密性，增加防腐蚀性能。

将实施例1、对比例3的测试结果进行比较，可以看出未复配硅酸钠的情况下，防锈剂的防腐性能明显下降，尤其是耐水性能，从可耐5％盐水8h降低至4h，说明硅酸钠的加入，结合热固化的方式，可以明显提高本申请防锈剂配方的防腐性能和耐水性能。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，本申请的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本申请思路下的技术方案均属于本申请的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种环保水基防锈剂，其特征在于，包括如下重量份数的组分：

C8-C10羧酸盐10-30份；

乙醇胺5-10份；

硅酸钠5-10份；

表面活性剂3-5份；

络合剂1-3份；

异丙醇1-3份；

水50-100份。

2.根据权利要求1所述的环保水基防锈剂，其特征在于，所述表面活性剂由脂肪醇聚氧乙烯醚、有机硅表面活性剂和十二烷基硫酸钠按照重量比(0.05-1):(0.05-1):(1-3)组成。

3.根据权利要求2所述的环保水基防锈剂，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚、有机硅表面活性剂和十二烷基硫酸钠的重量比为1:1:2。

4.根据权利要求1所述的环保水基防锈剂，其特征在于，所述C8-C10羧酸盐采用辛酸钠、异辛酸钠、壬酸钠、癸酸钠中的一种。

5.根据权利要求1所述的环保水基防锈剂，其特征在于，所述乙醇胺采用一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的环保水基防锈剂，其特征在于，所述络合剂采用葡萄糖酸钠、乙二胺四乙酸二钠和乙二胺四乙酸四钠中的一种。

7.根据权利要求1所述的环保水基防锈剂，其特征在于，所述水为去离子水或脱盐水，其电导率≤20μs/cm。

8.权利要求1-7任一所述的环保水基防锈剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，将C8-C10羧酸盐、硅酸钠、异丙醇加入到水中，加热搅拌，得到混合液；

S2，向S1中制得的混合液中加入乙醇胺、络合剂和表面活性剂，搅拌，冷却后即得。