长效水基金属防锈剂、制备方法及应用与流程

1.本发明属于金属防锈技术领域，涉及一种长效水基金属防锈剂、制备方法及应用


背景技术：

2.金属加工件在生产加工及运输的过程中，很容易生锈；钢材在生产、储运过程中，如不经防锈处理，在较短时间内也会产生锈蚀，对成品钢材的外观和性能产生不良影响，锈蚀严重的甚至会造成钢材报废。所谓锈是由于氧和水作用在金属表面生成氧化物和氢氧化物的混合物，铁锈是红色的，铜锈是绿色的，而铝和锌的锈称白锈。机械在运行和贮存中很难不与空气中的氧、湿气或其它腐蚀性介质接触，这些物质在金属表面将发生电化学腐蚀而生锈，要防止锈蚀就得阻止以上物质与金属接触。因此防锈液的研究对金属加工件的保护具有重要作用。目前市场上使用的金属水基防锈液大多数都含有亚硝酸钠，亚硝酸盐型水基防锈液具有价廉、效果良好及使用方便、易去除等明显优点，故被广泛使用，但人们证明亚硝酸盐能转化成致癌物而使其使用和排放受到严格限制，由于环保等原因，虽然多年来人们一直在致力于非亚硝酸盐环保型水基防锈剂的研究，取得了较大的进展，传统的水性防锈处理是将亚硝酸钠、重铬酸盐等按照一定浓度溶解于水中组成水性防锈液，其特点是操作简单，适用于金属加工工序间短期防锈，防锈期大约半年左右；这种防锈剂对操作人员毒性大，环境污染严重，并且防锈时间较短，不能满足现有生产需求。防锈油防锈性虽好，但成本高，而且给钢铁制品后期处理带来困难。近几年，环保型水基防锈剂的研究得到国内外的广泛关注，特别是长效水基防锈剂的研制已成为一种趋势。


技术实现要素：

3.本发明目的在于克服现有技术以上技术问题的瓶颈，提供一种长效水基金属防锈剂、制备方法及应用。该防锈剂成膜速度快，防锈时间长，环保安全，对环境友好，不含亚硝酸盐等有毒有害物质。
4.本发明的长效水基金属防锈剂，以重量份数计，由如下组分制成：
5.[0006][0007]
优选地，本发明的长效水基金属防锈剂，以重量份数计，由如下组分制成：
[0008][0009]
更优选地，本发明的长效水基金属防锈剂，以重量份数计，由如下组分制成：
[0010][0011][0012]
所述脂肪醇聚乙烯醚为亲油剂表面活性剂，同时作为该配方溶液组分中的渗透剂，加速其他有机溶剂的溶解。
[0013]
所述脂肪醇聚乙烯醚聚合度在6-8之间，聚合度越高亲水性越好，与水分子形成更多的氢键；而聚合度在1-5时，其产物一般不溶于水只溶于油性物质。
[0014]
所述乙二胺四乙酸和甲基膦酸二甲酯为螯合剂。
[0015]
所述三乙醇胺为有机胺盐，氨基磺酸为有机酸。
[0016]
所述六甲基四胺属于乌洛托品，一种金属缓蚀材料，也可以有防腐杀菌作用。
[0017]
所述的水为纯净水。
[0018]
本发明的配方原理如下：
[0019]
脂肪醇聚乙烯醚为亲油性表面活性剂，同时作为溶液中各组分之间的渗透剂，有效增溶，加速溶解；乙二胺四乙酸、甲基膦酸二甲酯作为优良的螯合剂，对ca
2+
、mg
2+
、fe
2+
、fe
3+
等金属离子快速沉积在工件表面；乙酸锌中的锌离子被还原，覆盖在工件表面与三乙醇胺以及被螯合的金属离子共同形成防锈成膜的主要成分；各个组分共同作用在表面形成难溶型的盐类保护膜以及物理吸附膜。
[0020]
所述长效水基金属防锈剂的制备方法如下：
[0021]
步骤一，将乙二胺四乙酸、六甲基四胺、甲基膦酸二甲酯以及水放入反应釜中，并加热至80℃～90℃，充分反应，搅拌均匀1～2h，得到混合物一；
[0022]
步骤二，向混合物一中添加氨基磺酸、三乙醇胺以及脂肪醇聚乙烯醚，搅拌30-40分钟，得到混合物二；
[0023]
步骤三，往混合物二中添加乙酸锌、聚磷酸钠以及四硼酸钠，在不断搅拌的条件下，降至室温即得到长效水基防锈剂。
[0024]
本发明防锈剂使用时配成5.0％～10.0wt％的浓度比例。
[0025]
本发明的有益效果如下：
[0026]
1.本技术方案操作简单，处理成本低，成膜速度快；2.无毒环保，防锈薄膜致密，防锈时间长。
具体实施方式
[0027]
为了更清楚地说明本发明，列举以下实施例，但其对发明的范围无任何限制。
[0028]
实施例中各组分生产厂家如下：
[0029][0030]
实施例1
[0031]
一种长效水基金属防锈剂，以重量份数计，由如下组分制成：
[0032][0033]
上述长效水基金属防锈剂制备方法如下：
[0034]
步骤一，将0.50份的乙二胺四乙酸、3.00份的六甲基四胺、0.50份的甲基膦酸二甲酯以及66.5份的纯净水放入反应釜中，并加热至80℃～90℃，充分反应，搅拌均匀1～2h，得到混合物一(s1)；
[0035]
步骤二，向混合物一(s1)中添加13.0份份的氨基磺酸、8.00份的三乙醇胺以及3.00份的脂肪醇聚乙烯醚，搅拌30分钟，得到混合物二(s2)；
[0036]
步骤三，往混合物二(s2)中添加1.50份的乙酸锌、2.00份的聚磷酸钠以及2.00份的四硼酸钠，在不断搅拌的条件下，降至室温即得到长效水基防锈剂。
[0037]
实施例2
[0038]
一种长效水基金属防锈剂其重量份数的组分组成如下：
[0039][0040]
上述长效水基金属防锈剂制备方法如下：
[0041]
步骤一，将0.50份的乙二胺四乙酸、2.00份的六甲基四胺、0.50份的甲基膦酸二甲酯以及66.0份的纯净水放入反应釜中，并加热至90℃～95℃，充分反应，搅拌均匀2～3h，得
到混合物一(s1)；
[0042]
步骤二，向混合物一(s1)中添加10.0份的氨基磺酸、10.0份的三乙醇胺以及5.00份的脂肪醇聚乙烯醚，搅拌1h，得到混合物二(s2)；
[0043]
步骤三，往混合物二(s2)中添加2.00份的乙酸锌、3.00份的聚磷酸钠以及1.00份的四硼酸钠，在不断搅拌的条件下，降至室温即得到长效水基防锈剂。
[0044]
实施例3
[0045]
一种长效水基金属防锈剂其重量百分比的组分组成如下：
[0046][0047][0048]
上述长效水基金属防锈剂制备方法如下：
[0049]
步骤一，将0.50份的乙二胺四乙酸、2.00份的六甲基四胺、0.50份的甲基膦酸二甲酯以及64.5份的纯净水放入反应釜中，并加热至90℃～95℃，充分反应，搅拌均匀2～3h，得到混合物一(s1)；
[0050]
步骤二，向混合物一(s1)中添加15.0份的氨基磺酸、10.0份的三乙醇胺以及3.00份的脂肪醇聚乙烯醚，搅拌2h，得到混合物二(s2)；
[0051]
步骤三，往混合物二(s2)中添加1.50份的乙酸锌、2.00份的聚磷酸钠以及1.00份的四硼酸钠，在不断搅拌的条件下，降至室温即得到长效水基防锈剂。
[0052]
对比例1
[0053]
对比例1将三乙醇胺用量变为12份，不含六甲基四胺，其他同实施例3，具体配方如下：
[0054][0055]
对比例2
[0056]
对比例2将六甲基四胺用量变为12份，不含三乙醇胺，其他同实施例3，具体配方如下：
[0057][0058][0059]
上述原料均为市场上正常质量浓度。
[0060]
上述实施例、对比例方案防锈效果测试如下：
[0061]
实验过程：
[0062]
取上述实施例1-3、对比例1-2的长效水基金属防锈剂各1000ml，按照7％的浓度比例，配制成待实验检测液。
[0063]
准备45块油污清洗干净的冷轧板，分别取9块放入按7％配比浓度的待实验检测液中，浸泡30分钟左右，然后取出来吹干之后，进行防锈性能测试。
[0064]
防锈性能测试方法：
[0065]
盐雾实验测试(5.0％的氯化钠溶液、温度30℃)，时间分别做6h、12h，观察试板表面返锈状况。
[0066]
湿度防锈测试，湿度保持在90％以上的恒温试验箱，时间分别为6h、12h，观察试板返锈状况。
[0067]
实验测试结果如下表1-5。
[0068]
表1
[0069][0070]
表2
[0071][0072][0073]
表3
[0074][0075]
表4
[0076][0077][0078]
表5
[0079][0080]
从表1-5的数据可以看出，实施例1-3的6h、12h盐雾实验和湿度防锈实验，试板表面均没有生锈，发明人发现，对比例1-2的6h盐雾实验和湿度防锈实验，试板表面均没有生锈，而12h盐雾实验和湿度防锈实验，试板表面均生锈，可见在本技术的配方体系中，六甲基四胺和三乙醇胺在防锈方面具有协同作用。
[0081]
从以上数据可以看出，本发明长效水基防锈剂具有很强的防锈效果，工作配比浓度在5.0％～10.0％就可达到效果，浸泡时间一般在30分钟左右。
[0082]
上述实施例、对比例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。