一种q235a碳素钢表面成膜剂及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种Q235A碳素钢表面成膜剂，由如下质量百分比的组分构成：去离子水19?25%，莲藕汁14?18%，混合醇10?15%，盐酸2?4%，糖水3?6%，13%的单宁酸溶液12?18%，山梨酸钾2?3%，烷基硫代磷酸锌2?4%，三乙醇胺6?9%，聚异丁烯2?5%，瓜尔胶2?4%，黄原胶2?6%，润湿剂2?3%，消泡剂1?2%，本发明选料精良，采用科学的加工方法，在钢铁表面形成保护膜，防止钢铁表面生锈，本发明以去离子水为分散介质，配合其他原料，绿色环保，无污染；不含甲苯、乙苯、二甲苯、铬酸、亚硝酸钠，低VOC、无甲醛，无刺激性气味，而且容易被深层组织吸收，可以有效地防止钢铁表面腐蚀、气蚀及结垢，形成细密、均匀的保护膜层，延长钢铁表面产生锈迹的时间，具有显著的环境效益、经济效益和社会效益。
【专利说明】
一种Q235A碳素钢表面成膜剂及其制备方法
技术领域
[0001 ]本发明属于钢铁表面处理剂技术领域，具体涉及一种Q235A碳素钢表面成膜剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]Q235A碳素钢是我国机械行业使用最广泛的钢之一，Q235A碳素钢韧性和塑性较好，有一定的伸长率，具有良好的焊接性能和热加工性，一般在热乳状态下使用，用其乳制的型钢、钢筋、钢板、钢管可用于制造各种焊接结构件、桥梁配件，为了提高Q235A碳素钢表面的耐蚀性，需要在Q235A碳素钢表面进行防锈处理，而目前我国的大部分防锈工艺多采用铬酸或重铬酸盐溶液处理，原料里含有六价铬和三价铬，对人体健康及环境造成严重危害，毒性大，达不到客户需求。
【发明内容】
[0003]为解决上述问题，本发明公开了一种Q235A碳素钢表面成膜剂及其制备方法，成本低，不含铬，能够在钢表面形成保护膜，保护钢表面，大幅延长被侵蚀的时间，防锈性能好。
[0004]为达到上述目的，本发明的技术方案如下:
一种Q235A碳素钢表面成膜剂，其特征在于:由如下质量百分比的组分构成:去离子水19-25%，莲藕汁14-18%，混合醇10-15%，盐酸2-4%，糖水3-6%，13%的单宁酸溶液12-18%，山梨酸钾2-3%，烷基硫代磷酸锌2-4%，三乙醇胺6-9%，聚异丁烯2-5%，瓜尔胶2-4%，黄原胶2-6%，润湿剂2-3%，消泡剂1-2% ο
[0005]本发明所述混合醇为异丙醇和乙二醇在温度80_90°C、压力300_400KPa下混合搅拌10-15分钟即得，所述异丙醇和乙二醇的质量百分比为70-80%: 20-30%。
[0006]本发明所述糖水为葡萄糖、单糖、蒸馏水在60-700C混合搅拌30-40分钟而成，所述葡萄糖精、单糖、蒸馏水的质量百分比为5-10%: 20-30%: 65-70%。
[0007]本发明所述润湿剂为纯净水和羊毛脂镁皂在温度70_78°C蒸馏25-30分钟，保温60-70分钟即得，所述纯净水和羊毛脂镁皂的质量百分比为80-90%: 10-20%。
[0008]本发明所述消泡剂为有机硅消泡剂。
[0009]一种Q235A碳素钢表面成膜剂的制备方法，包括以下步骤:
(1)按质量百分比准备以下组分:去离子水19-25%，莲藕汁14-18%，混合醇10-15%，盐酸2-4%，糖水3-6%，13%的单宁酸溶液12-18%，山梨酸钾2_3%，烷基硫代磷酸锌2_4%，三乙醇胺6-9%，聚异丁烯2-5%，瓜尔胶2-4%，黄原胶2-6%，润湿剂2_3%，消泡剂1_2% ；
(2)莲藕汁、糖水搅拌均匀，105-110°C熬3-6分钟；
(3)往反应釜内加入1/2质量的混合醇，加热到50-60°C，加入1/2质量的去离子水、烷基硫代磷酸锌与步骤(2)后的混合物，滴入1/2质量的盐酸后搅拌，温度65-70°C压力950-1OOOKpa反应2-3小时；
(4)加入瓜尔胶、田菁胶，剩余1/2质量的混合醇，搅拌均匀； (5)加入剩余1/2质量的去离子水、聚异丁烯、山梨酸钾加入步骤(4)后的混合物，在温度70-80°C、压力500-600Kpa混合搅拌30-40分钟，搅拌速度1500-1800转/分，温度降至45-50 °C保温保压50-60分钟；
(6)加入13%的单宁酸溶液，温度70-80°C搅拌12-20分钟，从反应釜底部充入氮气，氮气充入量5-8升/分钟，20-30分钟后倒出过滤，形成保护剂；
(7)往反应釜内加入步骤(6)后的保护剂、三乙醇胺混合搅拌5-10分钟，搅拌速度150-180转/分，升温到90-100 °C加入润湿剂，搅拌10-20分钟；
(8)往反应釜内加入消泡剂，在温度20± 5 °C下搅拌10-20分钟，搅拌速度400-500转/
分；
(9)滴入剩余1/2质量的盐酸调节PH值达1.2-1.5；
(10)检验、密封装桶入库。
[0010]作为本发明的一种改进，步骤(6)所述的过滤是用网眼为50-80μπι的不锈钢过滤网筛过滤。
[0011]本发明的有益效果是:
本发明所述的一种Q235A碳素钢表面成膜剂，选料精良，采用科学的加工方法，在钢铁表面形成保护膜，防止钢铁表面生锈，本发明以去离子水为分散介质，配合其他原料，绿色环保，无污染;不含甲苯、乙苯、二甲苯、铬酸、亚硝酸钠等有害物质，低V0C、无甲醛，重金属含量低于国家强制标准，无刺激性气味，对人体无毒害，而且容易被深层组织吸收，可以有效地防止钢铁表面腐蚀、气蚀及结垢，形成细密、均匀的保护膜层，延长钢铁表面产生锈迹的时间，施工性能优良，具有显著的环境效益、经济效益和社会效益。
[0012]本发明的加工工艺里的步骤(2)-(6)，采用莲藕汁、混合醇、盐酸、糖水、13%的单宁酸溶液、山梨酸钾、烷基硫代磷酸锌2-4%、聚异丁烯、瓜尔胶、黄原胶等原料，采用变化的温度与压力，科学配置成一种保护乳剂，成膜与防护形成一体，涂刷在钢表面能够形成双层防护，内层为防锈层紧附在Q235A碳素钢表面，防止锈斑产生，外层为保护膜，膜层细密、均匀，能够使蛋白质凝固，阻止细胞生长，防止空气进入，杀菌防腐，抑制金属腐蚀，单位质量内保护面积大，具有良好的耐蚀性、耐老化性和耐候性，其中耐蚀性为镀锌板的3-4倍，在实际使用过程中，刷涂以后最好在24h以内涂装面漆，效果更好，步骤(6)得到的保护剂与三乙醇胺复合使用，增加了溶液的渗透性，能够从根本上全面抑制Q235A碳素钢钢表面氧化，防止产生锈斑，保护Q235A碳素钢钢表面;而且保护剂与润湿剂(本发明所用的纯净水和羊毛脂镁皂复合溶液)复合使用，能够增加黏温特性和水溶性，涂刷到Q235A碳素钢表面可以提高润滑防锈效果，抗静电，乳化力提高，试验证实加入质量百分比为在2-3%的润湿剂可以使处理剂中润滑与防锈达到平衡，提高成膜剂品质。
[0013]本发明所述的一种Q235A碳素钢表面成膜剂，使用后能够在Q235A碳素钢钢表面形成保护膜，结合力高，耐蚀性强，在材料上采用混合醇、瓜尔胶、黄原胶、糖水形成主要成膜物质，与纯酸能够发生较强的交联反应，使保护膜的致密性加强，厚度提高，最终提高了封存剂的耐蚀性;加入2-5%的聚异丁烯，增加黏度指数，提高粘合力、柔韧性、耐老化性、气密性和电绝缘性，降低流动性，增加对Q235A碳素钢钢表面的粘附力，大幅延长保护膜被侵蚀的时间，提高Q235A碳素钢钢表面润滑防锈效果，其粘度大，无色，环保、安全、无毒，增加了整体的化学稳定性；13%的单宁酸溶液内含有大量的鞣酸，与保护剂复合后，增加渗透性，成膜剂更好的覆盖在钢表面，有很强的防腐蚀功能。
[0014]本发明加入山梨酸钾，能有效地抑制细菌生长，控制细菌的活性，进一步提高钢铁表面的防锈能力，而且能够延长本发明所述的Q235A碳素钢表面成膜剂的存放时间，是很好的酸性防腐剂;本发明以莲藕汁作为缓蚀剂，经过与糖水混合，高温熬制，可以防止或减缓钢表面被腐蚀，绿色环保，成本低；制备工艺最后使用有机硅消泡剂，1-2%的重量百分比能够达到很强的破泡和抑泡作用，减少空气接触的可能，强化防锈效果。
[0015]本发明的加工工艺里的步骤(6)在反应结束前，从反应釜底部对混合液充入氮气，高温充气，能够提高成膜剂的乳化延伸性能和与多类物质的络合能力，增加成膜剂的内聚力，提高溶液的表面张力，扩大保护范围，延长Q235A碳素钢钢的使用寿命，节约成本。
[0016]本发明所述的一种Q235A碳素钢表面成膜剂，其性能指标如下:
PH值:1.2-1.5，
密度(25°C ):1.67-1.88g/cm3，
总酸度:840-860点，
保护膜厚度(um):9-13，
固化时间(h):12-18，
粘度(cps): 500-1000，
附着力:I级，
弯曲试验(mm): <2，
铅笔硬度(H ):1，
冲击强度(kg/cm): 66。
【具体实施方式】
[0017]实施例1
本实施例所述的一种Q235A碳素钢表面成膜剂，由如下质量百分比的组分构成:去离子水25%，莲藕汁16%，混合醇12%，盐酸3%，糖水5%，13%的单宁酸溶液16%，山梨酸钾2%，烷基硫代磷酸锌3%，三乙醇胺7%，聚异丁烯4%，瓜尔胶3%，黄原胶4%，润湿剂3%，有机硅消泡剂2%。
[0018]本实施例所述混合醇为异丙醇和乙二醇在温度85°C、压力350KPa下混合搅拌12分钟即得，所述异丙醇和乙二醇的质量百分比为77%:23%。
[0019]本实施例所述糖水为葡萄糖、单糖、蒸馏水在65°C混合搅拌35分钟而成，所述葡萄糖精、单糖、蒸馏水的质量百分比为8%: 24%: 68%。
[0020]本实施例所述润湿剂为纯净水和羊毛脂镁皂在温度76°C蒸馏28分钟，保温66分钟即得，所述纯净水和羊毛脂镁皂的质量百分比为83%: 17%。
[0021]本实施例所述的一种Q235A碳素钢表面成膜剂的制备方法，包括以下步骤:
(1)按质量百分比准备以下组分:去离子水25%，莲藕汁16%，混合醇12%，盐酸3%，糖水5%，13%的单宁酸溶液16%，山梨酸钾2%，烷基硫代磷酸锌3%，三乙醇胺7%，聚异丁烯4%，瓜尔胶3%，黄原胶4%，润湿剂3%，有机硅消泡剂2% ；
(2)莲藕汁、糖水搅拌均匀，108°C熬5分钟；
(3)往反应釜内加入1/2质量的混合醇，加热到55°C，加入1/2质量的去离子水、烷基硫代磷酸锌与步骤(2)后的混合物，滴入1/2质量的盐酸后搅拌，温度66 °C压力980Kpa反应2.5小时；
(4)加入瓜尔胶、田菁胶，剩余1/2质量的混合醇，搅拌均匀；
(5)加入剩余1/2质量的去离子水、聚异丁烯、山梨酸钾加入步骤(4)后的混合物，在温度75°C、压力550Kpa混合搅拌36分钟，搅拌速度1600转/分，温度降至47°C保温保压55分钟；
(6)加入13%的单宁酸溶液，温度77°C搅拌17分钟，从反应釜底部充入氮气，氮气充入量7升/分钟，27分钟后倒出用网眼为60μπι的不锈钢过滤网筛过滤，形成保护剂；
(7)往反应釜内加入步骤(6)后的保护剂、三乙醇胺混合搅拌7分钟，搅拌速度170转/分，升温到97 °C加入润湿剂，搅拌17分钟；
(8)往反应釜内加入有机硅消泡剂，在温度20°C下搅拌14分钟，搅拌速度465转/分；
(9)滴入剩余1/2质量的盐酸调节PH值达1.3；
(10)检验、密封装桶入库。
[0022]使用效果:
在中性盐雾内腐蚀58小时无锈点，
超过90小时锈斑面积小于5%，
耐腐蚀时间超过一般水性成膜剂2倍。
[0023]实施例2
本实施例所述的一种Q235A碳素钢表面成膜剂，由如下质量百分比的组分构成:去离子水24%，莲藕汁14%，混合醇15%，盐酸2%，糖水6%，13%的单宁酸溶液12%，山梨酸钾3%，烷基硫代磷酸锌2%，三乙醇胺9%，聚异丁烯2%，瓜尔胶4%，黄原胶2%，润湿剂3%，有机硅消泡剂2%。
[0024]本实施例所述混合醇为异丙醇和乙二醇在温度80°C、压力400KPa下混合搅拌10分钟即得，所述异丙醇和乙二醇的质量百分比为80%:20%。
[0025]本实施例所述糖水为葡萄糖、单糖、蒸馏水在70°C混合搅拌30分钟而成，所述葡萄糖精、单糖、蒸馏水的质量百分比为10%: 20%: 70%。
[0026]本实施例所述润湿剂为纯净水和羊毛脂镁皂在温度70°C蒸馏30分钟，保温60分钟即得，所述纯净水和羊毛脂镁皂的质量百分比为90%: 10%。
[0027]本实施例所述的一种Q235A碳素钢表面成膜剂的制备方法，包括以下步骤:
(1)按质量百分比准备以下组分:去离子水24%，莲藕汁14%，混合醇15%，盐酸2%，糖水6%，13%的单宁酸溶液12%，山梨酸钾3%，烷基硫代磷酸锌2%，三乙醇胺9%，聚异丁烯2%，瓜尔胶4%，黄原胶2%，润湿剂3%，有机硅消泡剂2% ；
(2)莲藕汁、糖水搅拌均匀，105°C熬6分钟；
(3)往反应釜内加入1/2质量的混合醇，加热到50°C，加入1/2质量的去离子水、烷基硫代磷酸锌与步骤(2)后的混合物，滴入1/2质量的盐酸后搅拌，温度70 °C压力950Kpa反应3小时；
(4)加入瓜尔胶、田菁胶，剩余1/2质量的混合醇，搅拌均匀；
(5)加入剩余1/2质量的去离子水、聚异丁烯、山梨酸钾加入步骤(4)后的混合物，在温度70°C、压力600Kpa混合搅拌30分钟，搅拌速度1800转/分，温度降至45°C保温保压60分钟；
(6)加入13%的单宁酸溶液，温度70°C搅拌20分钟，从反应釜底部充入氮气，氮气充入量5升/分钟，30分钟后倒出用网眼为50μπι的不锈钢过滤网筛过滤，形成保护剂；
(7 )往反应釜内加入步骤(6 )后的保护剂、三乙醇胺混合搅拌1分钟，搅拌速度150转/分，升温到I oo°c加入润湿剂，搅拌1分钟；
(8)往反应釜内加入有机硅消泡剂，在温度25°C下搅拌10分钟，搅拌速度500转/分；
(9)滴入剩余1/2质量的盐酸调节PH值达1.2；
(10)检验、密封装桶入库。
[0028]使用效果:
在中性盐雾内腐蚀55小时无锈点，
超过86小时锈斑面积小于5%，
耐腐蚀时间超过一般水性成膜剂2倍。
[0029]实施例3
本实施例所述的一种Q235A碳素钢表面成膜剂，由如下质量百分比的组分构成:去离子水19%，莲藕汁18%，混合醇10%，盐酸4%，糖水3%，13%的单宁酸溶液18%，山梨酸钾2%，烷基硫代磷酸锌4%，三乙醇胺6%，聚异丁烯5%，瓜尔胶2%，黄原胶6%，润湿剂2%，有机硅消泡剂1%。
[0030]本实施例所述混合醇为异丙醇和乙二醇在温度90°C、压力300KPa下混合搅拌15分钟即得，所述异丙醇和乙二醇的质量百分比为70%:30%。
[0031]本实施例所述糖水为葡萄糖、单糖、蒸馏水在60°C混合搅拌40分钟而成，所述葡萄糖精、单糖、蒸馏水的质量百分比为5%: 30%: 65%。
[0032]本实施例所述润湿剂为纯净水和羊毛脂镁皂在温度78°C蒸馏25分钟，保温70分钟即得，所述纯净水和羊毛脂镁皂的质量百分比为80%:20%。
[0033]本实施例所述的一种Q235A碳素钢表面成膜剂的制备方法，包括以下步骤:
(1)按质量百分比准备以下组分:去离子水19%，莲藕汁18%，混合醇10%，盐酸4%，糖水3%，13%的单宁酸溶液18%，山梨酸钾2%，烷基硫代磷酸锌4%，三乙醇胺6%，聚异丁烯5%，瓜尔胶2%，黄原胶6%，润湿剂2%，有机硅消泡剂I ；
(2)莲藕汁、糖水搅拌均匀，110°C熬3分钟；
(3)往反应釜内加入1/2质量的混合醇，加热到60°C，加入1/2质量的去离子水、烷基硫代磷酸锌与步骤(2)后的混合物，滴入1/2质量的盐酸后搅拌，温度65°C压力100Kpa反应2小时；
(4)加入瓜尔胶、田菁胶，剩余1/2质量的混合醇，搅拌均匀；
(5)加入剩余1/2质量的去离子水、聚异丁烯、山梨酸钾加入步骤(4)后的混合物，在温度80°C、压力500Kpa混合搅拌40分钟，搅拌速度1500转/分，温度降至50°C保温保压50分钟；
(6)加入13%的单宁酸溶液，温度80°C搅拌12分钟，从反应釜底部充入氮气，氮气充入量8升/分钟，20分钟后倒出用网眼为80μπι的不锈钢过滤网筛过滤，形成保护剂；
(7)往反应釜内加入步骤(6)后的保护剂、三乙醇胺混合搅拌5分钟，搅拌速度180转/分，升温到90 °C加入润湿剂，搅拌20分钟；
(8)往反应釜内加入有机硅消泡剂，在温度15°C下搅拌20分钟，搅拌速度400转/分；
(9)滴入剩余1/2质量的盐酸调节PH值达1.5；
(10)检验、密封装桶入库。
[0034]使用效果:
在中性盐雾内腐蚀56小时无锈点，
超过90小时锈斑面积小于5%，耐腐蚀时间超过一般水性成膜剂2倍。
【主权项】
1.一种Q235A碳素钢表面成膜剂，其特征在于:由如下质量百分比的组分构成:去离子水19-25%，莲藕汁14-18%，混合醇10-15%，盐酸2-4%，糖水3-6%，13%的单宁酸溶液12-18%，山梨酸钾2-3%，烷基硫代磷酸锌2-4%，三乙醇胺6-9%，聚异丁烯2-5%，瓜尔胶2-4%，黄原胶2-6%，润湿剂2-3%，消泡剂1-2%。2.根据权利要求1所述的一种Q235A碳素钢表面成膜剂，其特征在于:所述混合醇为异丙醇和乙二醇在温度80-90°C、压力300-400KPa下混合搅拌10-15分钟即得，所述异丙醇和乙二醇的质量百分比为70-80%: 20-30%。3.根据权利要求1所述的一种Q235A碳素钢表面成膜剂，其特征在于:所述糖水为葡萄糖、单糖、蒸馏水在60-70 0C混合搅拌30-40分钟而成，所述葡萄糖精、单糖、蒸馏水的质量百分比为5-10%: 20-30%: 65-70%。4.根据权利要求1所述的一种Q235A碳素钢表面成膜剂，其特征在于:所述润湿剂为纯净水和羊毛脂镁皂在温度70-78 °C蒸馏25-30分钟，保温60-70分钟即得，所述纯净水和羊毛脂镁皂的质量百分比为80-90%: 10-20%。5.根据权利要求1所述的一种Q235A碳素钢表面成膜剂，其特征在于:所述消泡剂为有机硅消泡剂。6.一种Q235A碳素钢表面成膜剂的制备方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)按质量百分比准备以下组分:去离子水19-25%，莲藕汁14-18%，混合醇10-15%，盐酸2-4%，糖水3-6%，13%的单宁酸溶液12-18%，山梨酸钾2_3%，烷基硫代磷酸锌2_4%，三乙醇胺6-9%，聚异丁烯2-5%，瓜尔胶2-4%，黄原胶2-6%，润湿剂2_3%，消泡剂1_2% ； (2)莲藕汁、糖水搅拌均匀，105-110°C熬3-6分钟； (3 )往反应釜内加入I/2质量的混合醇，加热到50-60 °C，加入I/2质量的去离子水、烷基硫代磷酸锌与步骤(2)后的混合物，滴入1/2质量的盐酸后搅拌，温度65-70°C压力950-1OOOKpa反应2-3小时； (4)加入瓜尔胶、田菁胶，剩余1/2质量的混合醇，搅拌均匀； (5)加入剩余1/2质量的去离子水、聚异丁烯、山梨酸钾加入步骤(4)后的混合物，在温度70-80°C、压力500-600Kpa混合搅拌30-40分钟，搅拌速度1500-1800转/分，温度降至45-50 °C保温保压50-60分钟； (6)加入13%的单宁酸溶液，温度70-80°C搅拌12-20分钟，从反应釜底部充入氮气，氮气充入量5-8升/分钟，20-30分钟后倒出过滤，形成保护剂； (7)往反应釜内加入步骤(6)后的保护剂、三乙醇胺混合搅拌5-10分钟，搅拌速度150-180转/分，升温到90-100 °C加入润湿剂，搅拌10-20分钟； (8)往反应釜内加入消泡剂，在温度20±5°C下搅拌10-20分钟，搅拌速度400-500转/分； (9)滴入剩余1/2质量的盐酸调节PH值达1.2-1.5; 检验、密封装桶入库。7.根据权利要求6所述的一种Q235A碳素钢表面成膜剂的制备方法，其特征在于:步骤(6)所述的过滤是用网眼为50-80μπι的不锈钢过滤网筛过滤。
【文档编号】C23C22/50GK106011828SQ201610357954
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月26日
【发明人】王和山, 朱建林, 王和东
【申请人】安徽开林新材料股份有限公司