DE19631959A1 - Lactobionsäureamide enthaltende Korrosionsschutzmittel und Korrosions-Inhibitoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Korrosionsschutzmittel und Korro­ sions-Inhibitoren, welche Lactobionsäure-N-alkylamide und/oder Lactobionsäurealkylaminamide und/oder Di-Lactobionsäurealkyl­ diamide enthalten.

Bei vielen Vorgängen der Metallbearbeitung wie z. B. Schneiden, Schleifen oder Bohren werden Korrosionsschutzmittel eingesetzt, um die bearbeiteten Metallgegenstände vor Rostbil­ dung zu schützen. Viele der bisher üblichen Korrosionsschutz­ mittel enthalten schwefelhaltige Verbindungen wie z. B. Petrol­ sulfonate oder Alkylarylsulfonsäuren oder stickstoffhaltige Verbindungen wie z. B. sekundäre Amine oder Alkanolamine. Schwe­ felhaltige Korrosionsschutzmittel haben dabei den Nachteil, daß deren Wirkstoffe leicht von schwefelreduzierenden Mikroorganis­ men modifiziert bzw. abgebaut werden. Bei aminhaltigen Korro­ sionsschutzmitteln, welche insbesondere sekundäre Amine enthal­ ten, besteht die Möglichkeit, daß aus ihnen gesundheitsgefähr­ dende Nitrosamine freigesetzt werdend welche sich zuvor durch unkontrollierte chemische Reaktionen gebildet haben. Es besteht somit immer noch der Bedarf nach neuen Korrosionsschutzmitteln, welche diese Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen. Hierbei sind insbesondere neue Korrosionsschutzmittel wün­ schenswert, die als korrosionsinhibierendes Agens einen auch unter Umweltschutzgesichtspunkten günstigen Wirkstoff auf Basis nachwachsender Rohstoffe enthalten.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrun­ de, neue Korrosionsschutzmittel und korrosionsinhibierende Agentien zur Verfügung zu stellen.

Es wurde gefunden, daß Lactobionsäure-N-alkylamide, deren über die Amidfunktion gebundene gesättigte oder ungesättigte Alkylgruppe eine Kettenlänge von mehr als 18, vorzugsweise 19-30 Kohlenstoffatome aufweisen, Lactobionsäurealkylaminami­ de, deren über die Amidfunktion gebundene gesättigte oder unge­ sättigte Alkylgruppe eine Kettenlänge von 8 bis 30 Kohlenstoff­ atome aufweisen, und Di-Lactobionsäurealkyldiamide, deren über die Amidfunktion gebundene gesättigte oder ungesättigte Alkyl­ gruppe eine Kettenlänge von 8 bis 30 Kohlenstoffatome aufwei­ sen, eine korrosionsinhibierende Wirkung besitzen.

Gegenstand der Erfindung sind somit Korrosionsschutzmittel bzw. Korrosions-Inhibitoren, die die genannten Verbindungen oder deren Gemische enthalten.

In einer Ausführungsform der Erfindung enthalten die Kor­ rosionsschutzmittel bzw. -Inhibitoren Lactobionsäure-N-alky­ lamide, welche durch die Umsetzung von Lactobionsäure oder reaktiven Lactobionsäurederivaten, vorzugsweise Lactobionsäure­ lacton, mit einem primären Fettamingemisch erhalten wurden. Als "primäre Fettamine" werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung primäre Amine bezeichnet, welche einen dem aliphatischen Rest einer Fettsäure entsprechenden aliphatischen Rest mit mehr als 18 Kohlenstoffatomen, insbesondere 19 bis 30 Kohlenstoffatome enthalten. Fettamine können z. B. technisch aus Fettsäuren er­ halten werden, in dem diese zunächst in ihre Nitrile überführt werden, welche anschließend zu Aminen reduziert werden. Bevor­ zugt werden Fettamingemische eingesetzt, welche aus natürlich vorkommenden oder technischen Fettsäuregemischen gewonnen wer­ den. Der Anteil an ungesättigten Fettaminen schwankt dabei in diesen Fettamingemischen zwischen ca. 5 und 85 Gew.-%.

So werden Fettamingemische die aus Rapsöl oder Rizinusöl oder einem technischen Fettsäuregemisch mit einer Kohlenstoff­ kettenlänge von mehr als 18 Kohlenstoffatome, gewonnen wurden, eingesetzt.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung enthalten die Korrosionsschutzmittel bzw. -Inhibitoren Lactobionsäureal­ kylaminamide und/oder Di-Lactobionsäurealkyldiamide, die durch die Umsetzung von Lactobionsäure oder reaktiven Lactobionsäure­ derivaten, vorzugsweise Lactobionsäurelacton, mit einem α, Ω-primären Diamin oder einem α, Ω-primären Diamingemisch erhal­ ten wurden. Als α, Ω-primäre Diamine im Rahmen der Erfindung werden α, Ω-primäre Fettdiamine bezeichnet, die einen alipha­ tischen Rest einer Fettsäure mit 8 bis 30 Kohlenstoffatome enthalten. Diese Fettdiamine können z. B. technisch aus Fett­ säuren erhalten werden, die in bekannter Weise zu den entspre­ chenden Diaminen umgesetzt werden. Bevorzugt werden Fettdiamine oder deren Gemische, die aus natürlich vorkommenden oder tech­ nischen Fettsäuregemischen gewonnen wurden, eingesetzt. Der Anteil an ungesättigten Fettdiaminen schwankt dabei zwischen ca. 5 und 85 Gew.-%.

Durch Veränderung des stöchiometrischen Verhältnisses von Lac­ tobionsäure, bzw. Lactobionsäurelacton zu α, Ω-Fett-Diamin er­ hält man die gewünschten Aminamide bzw. Diamide.

Lactobionsäure (=4- (β-D-Galacto)-D-Glukonsäure) und Lacto­ bionsäurelacton sowie deren Herstellung sind bereits bekannt. Lactobionsäure kann beispielsweise auf bekannte Weise durch Oxidation von Lactose erhalten werden.

Vorzugsweise enthält das erfindungsgemäße Korrosions­ schutzmittel die Lactobionsäure-N-alkylamide und/oder die Lac­ tobionsäurealkylaminamide und/oder die Di-Lactobionsäurealkyl­ diamide in Form einer wäßrigen Lösung. Die wäßrigen Lösungen können dabei alleine oder auch im Gemisch mit weiteren Verbin­ dungen als Korrosionsschutzmittel oder -Inhibitor eingesetzt werden. Der Gehalt an den erfindungsgemäßen Lactobionsäurederi­ vaten, bezogen auf die wäßrige Lösung, kann dabei im für Korro­ sionsschutzmittel üblichen Konzentrationsbereich, zweckmäßiger­ weise im Konzentrationsbereich von 0,01 bis 20 Gew.-%, z. B. im Konzentrationsbereich von 0,5 bis 10 Gew.-%, liegen.

Die erfindungsgemäßen Korrosionsschutzmittel bzw. -Inhibi­ toren, die Lactobionsäure-N-alkylamide und/oder Lactobionsäu­ realkylaminamide und/oder Dilactobionsäurealkyldiamide in einer wäßrigen Lösung enthalten, können vollständig klare Lösungen oder, insbesondere bei Gegenwart anderer Verbindungen, feinver­ teilte Emulsionen sein, die transparent, opal oder auch milchig trüb sein können.

Die erfindungsgemäßen Korrosionsschutzmittel bzw. -Inhibi­ toren können alle für Korrosionsschutzmittel üblichen Verbin­ dungen, z. B. Petrolsulfonate, Mineralöle oder andere Additive enthalten.

Die erfindungsgemäßen Korrosionsschutzmittel zeigen emul­ gierende und korrosionsinhibierende Wirkung in mineralölhalti­ gen, wäßrigen Metallbearbeitungsmitteln. Ein weiterer Gegen­ stand der Erfindung ist daher die Verwendung der erfindungs­ gemäßen Korrosionsschutzmittel in Metallbearbeitungsmitteln, insbesondere wasserhaltigen Metallbearbeitungsmitteln. Unter Metallbearbeitungsmitteln werden dabei alle zur Metallbearbei­ tung üblichen Flüssigkeiten, insbesondere Kühlschmiermittel, Bohr-, Schneid- und Schleiföle, Entrostungs-, Entlackungs- und Passivierungsmittel verstanden. Mit den erfindungsgemäßen Kor­ rosionsschutzmitteln ist es möglich, Metallbearbeitungsemul­ sionen herzustellen, welche in hohem Maße Wasser enthalten, ohne daß es dabei zur Rostbildung kommt. Neben einem guten Korrosionsschutz zeichnen sich die erfindungsgemäßen Korro­ sionsschutzmittel durch eine ausgezeichnete Hautverträglichkeit und hohe biologische Abbaubarkeit aus.

Die korrosionsinhibierende Wirkung der erfindungsgemäßen Korrosionsschutzmittel wurde mittels des Späne/Filterpapier- Verfahrens nach der DIN 51360, Teil 2, ermittelt.

Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung weiter erläutern, ohne sie jedoch in ihrem Umfang zu begrenzen.

Beispiele Beispiel 1 Herstellung von langkettigen Lactobionamiden (Lactobiontetracosanamid)

500 g (1,47 mol) Lactobionsäurelacton werden bei 50 bis 60°C in ca. 1,6 l Methanol gelöst. Zu dieser Lösung werden 473 g (1,34 mol) Tetracosanamin unter Rühren eingetragen. Nach 12 Stunden Reaktionszeit bei Raumtemperatur wird der gebildete helle Nie­ derschlag abfiltriert, mit Methanol gewaschen und im Vakuum­ trockenschrank bei 40 bis 50°C getrocknet. Die Ausbeute beträgt 866 g (entspricht 89% der Theorie) Lactobiontetracosanamid.

Beispiel 2 Herstellung von Lactobionalkylaminamid (Lactobion-12-amino-dodecanamid)

500 g (1,47 mol) Lactobionsäurelacton werden bei 40°C in ca. 2 l Methanol gelöst. Zu dieser Lösung werden 200 g (1 mol) 1,12 Diaminododecan schnell eingetragen. Nach 12 Stunden Reaktions­ zeit wird der entstehende Niederschlag abfiltriert, mit Metha­ nol nachgewaschen und im Trockenschrank getrocknet. Zur Entfer­ nung von Di-Lactobionsäuredodecandiamid wird eine wäßrige Lö­ sung des Substanzgemisches über einen sauren Ionenaustauscher (z. B. IRA 252) gegeben. Der Durchlauf enthält neben dem uner­ wünschten Diamid überschüssige Lactobionsäure. Nach Elution des Ionenaustauschers mit 2n NH₄OH-Lösung werden nach Entfernung des Wassers und Trocknung des Produktes im Vakuumtrockenschrank 383 g (entspricht 71% der Theorie) Lactobion-12-amino-dodecana­ mid erhalten.

Beispiel 3 Herstellung von Di-Lactobionsäuredodecan-1,12-diamid

500 g (1,47 mol) Lactobionsäurelacton werden bei 50 bis 60°C in ca. 1,6 l Methanol gelöst und mit 140 g (0,7 mol) 1,12-Diamino­ dodecan versetzt. Nach 12 Stunden Reaktionszeit bei Raumtempe­ ratur wird der erhaltene Niederschlag abfiltriert, mit Methanol nachgewaschen und im Vakuumtrockenschrank bei 40 bis 50°C ge­ trocknet. Man erhält 486 g (entspricht 76% der Theorie) als cremefarbenes Pulver Di-Lactobionsäuredodecandiamid.

Bestimmung der Korrosionsschutzeigenschaften

Die Korrosionsschutzeigenschaften wurden gemäß der DIN-Norm 51360, Teil 2, durchgeführt.

Graugußspäne (Werkstoff DIN 1691-GG30 von etwa 5 mm × 5 mm- Größe) wurden mit Petrolether gewaschen, durch ein Drahtsieb gesiebt und bei ca. 105°C im Trockenschrank getrocknet. Nach der Trocknung wurde es vermieden, die Späne mit der Hand zu berühren.

In eine Petri-Schale wurde ein Rundfilter aus Filtrierpapier (Durchmesser 40 mm) gelegt und mit 2 g (± 0,1 g) der getrock­ neten Späne gleichmäßig bestreut. Anschließend wurden die Späne mit 2 ml der zu untersuchenden Lösung mittels einer Vollpipette gleichmäßig benetzt. Es wurde der Deckel der Petri-Schale auf­ gelegt und die Petri-Schale für 2 Stunden bei Raumtemperatur stehengelassen. Dann wurden die Späne vom Rundfilter entfernt, das Rundfilter unter fließendem Wasser abgespült, in Aceton etwa für 5 Sekunden geschwenkt und bei Raumtemperatur getrock­ net. Sofort anschließend an das Reinigen und Trocknen des Rund­ filters wurde der Korrosionsgrad der Korrosionsabzeichnungen auf dem Rundfilter durch Sichtprüfung festgestellt. In der nachfolgenden Tabelle wird der ermittelte Korrosionsgrad für die erfindungsgemäßen Korrosionsschutzmittel angegeben. Zur besseren Beurteilung wurde ein Versuch nur mit reinem Leitungs­ wasser ohne weiteren Zusatz durchgeführt. Es wurde jeweils die Korrosionsschutzwirkung für eine mit Leitungswasser angesetzte 3%ige wäßrige Lösung von Lactobiontetracosanamid, Lactobion-12- amino-dodecanamid und Di-Lactobiondodecan-1,12-diamid ermit­ telt.

Tabelle 1

Die vorstehenden Ergebnisse belegen, daß die erfindungsgemäßen Korrosionsschutzmittel, Korrosionsschutzeigenschaften entspre­ chend der DIN-Norm 51360, Teil 2, besitzen.

Claims (4)

1. Korrosionsschutzmittel oder Korrosionsinhibitor, ent­ haltend Lactobionsäure-N-alkylamide mit über die Amidfunktion gebundenen gesättigten oder teilweise ungesättigten Alkylre­ sten mit einer Kettenlänge von mehr als 18 Kohlenstoffatomen und/oder Lactobionsäurealkylaminamide mit über die Amidfunk­ tion gebundenen gesättigten oder teilweise ungesättigten Al­ kylresten mit einer Kettenlänge von 8 bis 30 Kohlenstoffato­ men und/oder Di-Lactobionsäurealkyldiamide mit über die Amid­ funktion gebundenen gesättigten oder teilweise ungesättigten Alkylresten mit einer Kettenlänge von 8 bis 30 Kohlenstoff­ atomen.

2. Korrosionsschutzmittel nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es Lactobionsäure-N-alkylamide und/oder Lactobionsäurealkylaminamide und/oder Di-Lactobionsäureal­ kyldiamide in einer Menge von 0,01 bis 20 Gew.-%, vorzugswei­ se 0,5 bis 10 Gew.-%, enthält.

3. Verwendung eines Korrosionsschutzmittels oder Korro­ sionsinhibitors gemäß Anspruch 1 und 2 als Additiv in Metall­ bearbeitungsmitteln.

4. Verwendung von Lactobionsäure-N-alkylamiden mit über die Amidfunktion gebundenen gesättigten oder teilweise unge­ sättigten Alkylresten mit einer Kettenlänge von mehr als 18, vorzugsweise 19 bis 30 Kohlenstoffatomen und/oder Lactobion­ säurealkylaminamide und/oder Di-Lactobionsäurealkyldiamide in Korrosionsschutzmitteln und/oder Metallbearbeitungsmitteln.