CN103215599B

CN103215599B - 用于碳钢的气相缓蚀剂及其制备方法、使用方法和用途

Info

Publication number: CN103215599B
Application number: CN201310064025.3A
Authority: CN
Inventors: 黄颖为; 王芳芳; 杨永莲
Original assignee: Xian University of Technology
Current assignee: Yangling Tianying Packaging Printing Co.,Ltd.
Priority date: 2013-03-01
Filing date: 2013-03-01
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2033-03-01
Also published as: CN103215599A

Abstract

本发明公开了一种用于碳钢的气相缓蚀剂，按质量百分比由以下原料组成：植酸27%～33%，单宁酸36%～45%，硅酸钠22%～37%，以上组分的含量总和为100%；本发明还公开了一种用于碳钢的气相缓蚀剂的制备方法，本发明的气相缓蚀剂对碳钢的缓蚀性能优良，且该复配气相缓蚀剂无毒、高效、对环境污染小，解决了现有缓蚀剂的缓蚀性能低，有毒的问题。

Description

用于碳钢的气相缓蚀剂及其制备方法、使用方法和用途

技术领域

本发明属于金属气相防锈技术领域，涉及一种用于碳钢的气相缓蚀剂，本发明还涉及上述用于一种用于碳钢的气相缓蚀剂的制备方法、使用方法和用途。

背景技术

气相防锈技术即VCI技术，VCI为英文volatile corrosion inhibitor的缩写，它是利用气相缓蚀剂对金属进行防护的一种技术，是当今世界金属防腐领域中一项十分引人关注的高新技术。气相缓蚀剂的防腐原理是，具有像樟脑丸一样的挥发性和一定的蒸汽压，能够挥发出一种气体，附着在金属表面形成一层保护膜，抑制了电化学反应的发生，同时也阻挡了一些加速金属腐蚀的物质侵蚀金属表面。随着气相防锈技术的应用，目前国内外的气相防锈产品主要有四种形式，气相防锈粉、气相防锈油、气相防锈纸、气相防锈膜，其中气相防锈纸是目前国内采用的最广泛的气相防锈包装方式。

气相防锈技术的关键是气相缓蚀剂的选择和应用，气相缓蚀剂的研究过程大致经历了3个阶段，黑色金属缓蚀研究阶段，多种金属综合缓蚀研究阶段和环保型气相缓蚀剂研究阶段。

在气相缓蚀剂的发展过程当中，亚硝酸二环己胺、碳酸环己胺等有机胺类凭借其优良的缓蚀性能占据着主导地位，与此同时也存在着一些不容忽视的问题，即毒性太大，对人体和环境具有较明显的损害，铬酸盐存在毒性，排放会引起环境污染问题；磷酸盐缓蚀剂因为价格优势曾被广泛使用，但磷酸盐污水的排放会使河流、湖泊出现赤潮的现象。

目前的研究表明单一缓蚀剂对金属具有良好的防锈性能，但是缓蚀剂单组份使用时，其缓蚀性能具有一定的局限性，而缓蚀剂之间的协同作用显示出更加优异的缓蚀性能。

目前的研究表明植酸、单宁酸、硅酸钠、甘氨酸对金属具有很好的防锈作用，但是缓蚀剂单组份使用时，其缓蚀性能具有一定的局限性，且现有的一些复配气相缓蚀剂常常都是具有一定毒性的。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于碳钢的气相缓蚀剂，以解决现有缓蚀剂的缓蚀性能低，有毒的问题。

本发明的目的还在于，提供本发明用于碳钢的气相缓蚀剂的制备方法、使用方法和用途。

本发明所采用的第一种技术方案是，用于碳钢的气相缓蚀剂，按质量百分比由以下原料组成：植酸27%～33%，单宁酸36%～45%，硅酸钠22%～37%，以上组分的含量总和为100%。

本发明所采用的第二种技术方案是，如上所述的用于碳钢的气相缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，称取用于制备用于碳钢的气相缓蚀剂的原料

按质量百分比分别称取植酸27%～33%，单宁酸36%～45%，硅酸钠22%～37%，以上组分的含量总和为100%；

步骤2、制备用于碳钢的气相缓蚀剂

2.1）将植酸溶于蒸馏水中，搅拌均匀，制得植酸溶液，其质量-体积浓度为27g/L～33g/L；将单宁酸溶于蒸馏水中，搅拌均匀，制得单宁酸溶液，其质量-体积浓度为36g/L～45g/L；将硅酸钠溶于蒸馏水中，搅拌均匀，制得硅酸钠溶液，其质量-体积浓度为22g/L～37g/L；

2.2）将步骤2.1）中制得的植酸溶液、单宁酸溶液和硅酸钠溶液均静置，再将这三种溶液混合，并搅拌均匀，即制得本发明的一种用于碳钢的气相缓蚀剂。

其中，步骤2.1）中所述的植酸溶液、单宁酸溶液和硅酸钠溶液的搅拌时间为5～10分钟，步骤2.2）中所述的植酸溶液、单宁酸溶液和硅酸钠溶液静置时间为3～5分钟，三种溶液混合后的溶液搅拌时间为5～10分钟。

本发明所采用的第三种技术方案是，如上所述的用于碳钢的气相缓蚀剂的使用方法为，在制得用于碳钢的气相缓蚀剂后，不超过24小时的时间内，将该气相缓蚀剂涂覆于防锈原纸或塑料薄膜上，将其制成气相防锈纸或气相防锈薄膜；再将被防锈的碳钢表面处理成洁净、干燥、无异物状态；最后，将气相防锈纸或气相防锈薄膜包裹碳钢表面，并密封接口处，且气相防锈纸或气相防锈薄膜与碳钢之间直接接触。

本发明所采用的第四种技术方案是，如上所述的用于碳钢的气相缓蚀剂在碳钢防锈上的应用。

本发明的有益效果是，本发明提供了一种对碳钢的缓蚀性能优良的气相缓蚀剂复配配方，该用于碳钢的气相缓蚀剂无毒、高效、对环境污染小，解决了现有缓蚀剂的缓蚀性能低，有毒的问题；本发明的制备方法步骤简单，使用的专有设备少，容易实现；本发明使用方法满足了实际应用时对碳钢的防锈需要，延长了碳钢的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的用于碳钢的气相缓蚀剂中植酸、单宁酸、硅酸钠的质量浓度配比与缓蚀剂对45#钢和A3钢的氧化速率的关系图；

图2是本发明的用于碳钢的气相缓蚀剂中植酸、单宁酸、硅酸钠的质量浓度配比与对45#钢和A3钢的缓蚀率的关系图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明提供了一种用于碳钢的气相缓蚀剂，按质量百分比由以下原料组成：植酸27%～33%，单宁酸36%～45%，硅酸钠22%～37%，以上组分的含量总和为100%。

本发明还提供了如上所述的用于碳钢的气相缓蚀剂的制备方法，具体按以下步骤实施，

步骤1，称取用于制备用于碳钢的气相缓蚀剂的原料

步骤2、制备用于碳钢的气相缓蚀剂

2.1）将植酸溶于蒸馏水中，搅拌5～10分钟，制得植酸溶液，其质量-体积浓度为27g/L～33g/L；将单宁酸溶于蒸馏水中，搅拌5～10分钟，制得单宁酸溶液，其质量-体积浓度为36g/L～45g/L；将硅酸钠溶于蒸馏水中，搅拌5～10分钟，制得硅酸钠溶液，其质量-体积浓度为22g/L～37g/L；

2.2）将步骤2.1）中制得的植酸溶液、单宁酸溶液和硅酸钠溶液均静置3～5分钟，再将这三种溶液混合，并搅拌5～10分钟使其充分混合，即制得本发明的一种用于碳钢的气相缓蚀剂。

实施例1

按质量百分比分别称取植酸30%，单宁酸40%，硅酸钠30%，将称取好的植酸、单宁酸和硅酸钠分别放入蒸馏水中，分别制得植酸溶液、单宁酸溶液和硅酸钠溶液，其质量-体积浓度分别为27g/L、40.5g/L和37g/L，再将这三种溶液均静置3分钟后混合，搅拌10分钟使其充分混合，即制得本发明的一种用于碳钢的气相缓蚀剂。

上述用于碳钢的气相缓蚀剂的使用方法为：在制得该气相缓蚀剂12小时时，将该气相缓蚀剂涂覆于防锈原纸上，将其制成气相防锈纸；再将被防锈的45#钢表面处理成洁净、干燥、无异物状态；最后，用气相防锈纸紧密包裹45#表面，并密封接口处。

实施例2

按质量百分比分别称取植酸27%，单宁酸45%，硅酸钠28%，将称取好的植酸、单宁酸和硅酸钠分别放入蒸馏水中，分别制得植酸溶液、单宁酸溶液和硅酸钠溶液，其质量-体积浓度分别为30g/L、45g/L和22g/L，再将这三种溶液均静置4分钟后混合，并搅拌7.5分钟使其充分混合，即制得本发明的一种用于碳钢的气相缓蚀剂。

上述用于碳钢的气相缓蚀剂的使用方法为：在制得该气相缓蚀剂24小时时，将该气相缓蚀剂涂覆于防锈原纸上，将其制成气相防锈薄膜；再将被防锈的A3钢表面处理成洁净、干燥、无异物状态；最后，用气相防锈薄膜紧密包裹A3钢表面，并密封接口处。

实施例3

按质量百分比分别称取植酸22.5%，单宁酸40.5%，硅酸钠37%，将称取的植酸、单宁酸和硅酸钠放入蒸馏水中，分别制得植酸溶液、单宁酸溶液和硅酸钠溶液，其质量-体积浓度分别为33g/L、36g/L和29.5g/L，再将这三种溶液均静置5分钟后混合，并搅拌5分钟使其充分混合，即制得本发明的一种用于碳钢的气相缓蚀剂。

上述用于碳钢的气相缓蚀剂的使用方法为：在制得该气相缓蚀剂后，立即将该气相缓蚀剂涂覆于塑料薄膜上，将其制成气相防锈纸；再将被防锈的45#钢表面处理成洁净、干燥、无异物状态；最后，用气相防锈纸紧密包裹45#表面，并密封接口处。

参见图1和图2，通过对本发明的一种用于碳钢的气相缓蚀剂对45#钢和A3钢分别进行试验分析，得出，按植酸的质量百分比27%～33%，单宁酸的质量百分比36%～45%，硅酸钠的质量百分比22%～37%，以上组分的含量总和为100%而组成的一种用于碳钢的气相缓蚀剂，其氧化速率和缓蚀率达到最佳。

本发明的一种用于碳钢的气相缓蚀剂中的植酸，又名环己六醇刘磷酸酯，植酸一般以其钙、镁复盐的形式广泛存在于谷物，无毒安全，易在金属表面形成一层致密的保护膜，进而阻止腐蚀介质到达金属表面，从而有效的保护金属。

本发明的一种用于碳钢的气相缓蚀剂中的单宁酸，又名鞣酸，主要富含于中国五倍子、塔拉果荚、石榴、金缕梅树等植物中，可作为多基配体与金属离子发生络合反应，形成黑色稳定且致密的环状螯合物，从而在金属表面形成沉淀膜，阻止了金属的腐蚀，单宁酸作为金属的防锈剂，无毒、无污染、用量少。

本发明的一种用于碳钢的气相缓蚀剂中的硅酸钠，是一种环境友好型气相缓蚀剂，其来源丰富、无毒、价廉，且成膜慢，不使微生物滋生，硅酸钠缓蚀剂对金属表面有强亲和力的成分会在金属的表面形成一层致密、稳定的保护膜，使金属与腐蚀环境隔绝开，金属的腐蚀速率也会随之下降。

本发明一种用于碳钢的气相缓蚀剂中的各组成成分，即植酸、单宁酸、硅酸钠的来源广泛，均无毒，使得本发明用于碳钢的气相缓蚀剂无毒且成本低廉。

将本发明的一种用于碳钢的气相缓蚀剂分别对45#钢和A3钢进行防锈实验，然后分别将其与市售的VCI-146气相防锈纸的防锈效果进行对比，见下表，

45#钢和A3钢的防锈效果对比分析表

根据表中的数据分析，用于碳钢的气相缓蚀剂中对45#钢的氧化速率为市售VCI-146气相防锈纸的4倍，对45#钢的缓蚀率为98.59%，基本接近市售防锈纸对45#钢的缓蚀效率；对比试验周期完毕后观察发现，使用了本发明用于碳钢的气相缓蚀剂的45#钢试样，仅是表面色泽变暗，无锈蚀，说明本发明用于碳钢的气相缓蚀剂对45#钢具有优异的缓蚀效果。

用于碳钢的气相缓蚀剂中对A3钢的氧化速率为市售VCI-146气相防锈纸的40倍；对比试验周期完毕后观察发现，使用了本发明用于碳钢的气相缓蚀剂的A3钢试样表面仅有2个点蚀，说明本发明用于碳钢的气相缓蚀剂对A3钢的防锈作用更好。

本发明的一种用于碳钢的气相缓蚀剂，提供了一种对碳钢缓蚀性能优良的气相缓蚀剂复配配方，该复配气相缓蚀剂无毒、高效、成本低廉，解决了现有缓蚀剂的缓蚀性能低，有毒的问题，且有利于自然资源的开发和利用。

本发明能应用在碳钢的防锈中，能够高效的应对运输、储存过程中，碳钢生锈的问题。

Claims

1.用于碳钢的气相缓蚀剂，其特征在于，按质量百分比由以下原料组成：植酸27％～33％，单宁酸36％～45％，硅酸钠22％～37％，以上组分的含量总和为100％。

2.一种权利要求1所述用于碳钢的气相缓蚀剂的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1，称取用于制备用于碳钢的气相缓蚀剂的原料

按质量百分比分别称取植酸27％～33％，单宁酸36％～45％，硅酸钠22％～37％，以上组分的含量总和为100％；

步骤2、制备用于碳钢的气相缓蚀剂

2.1)将植酸溶于蒸馏水中，搅拌均匀，搅拌时间为5～10分钟，制得植酸溶液，其质量-体积浓度为27g/L～33g/L；将单宁酸溶于蒸馏水中，搅拌均匀，搅拌时间为5～10分钟，制得单宁酸溶液，其质量-体积浓度为36g/L～45g/L；将硅酸钠溶于蒸馏水中，搅拌均匀，搅拌时间为5～10分钟，制得硅酸钠溶液，其质量-体积浓度为22g/L～37g/L；

2.2)将步骤2.1)中制得的植酸溶液、单宁酸溶液和硅酸钠溶液均静置，静置时间为3～5分钟，再将这三种溶液混合，并搅拌均匀，搅拌时间为5～10分钟，即制得所述用于碳钢的气相缓蚀剂。

3.如权利要求1所述的用于碳钢的气相缓蚀剂的使用方法，其特征在于，在制得用于碳钢的气相缓蚀剂后，不超过24小时的时间内，将该气相缓蚀剂涂覆于防锈原纸或塑料薄膜上，将其制成气相防锈纸或气相防锈薄膜；再将被防锈的碳钢表面处理成洁净、干燥、无异物状态；最后，将气相防锈纸或气相防锈薄膜包裹碳钢表面，并密封接口处，且气相防锈纸或气相防锈薄膜与碳钢之间直接接触。

4.如权利要求1所述的用于碳钢的气相缓蚀剂在碳钢防锈上的应用。