CN103757640A

CN103757640A - 一种微乳型水基金属防锈液

Info

Publication number: CN103757640A
Application number: CN201410000991.3A
Authority: CN
Inventors: 胡志勇; 马雪梅; 曹端林; 王青
Original assignee: North University of China
Current assignee: North University of China
Priority date: 2014-01-02
Filing date: 2014-01-02
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2034-01-02
Also published as: CN103757640B

Abstract

本发明公开了一种微乳型水基金属防锈液，由以下质量百分比的原料组成：防锈剂0～10%，基础油3～20%，表面活性剂0～10%，缓蚀剂5～20%，稳定剂0.5～1.5%，增稠剂0～1%，pH调节剂0～5%，余量为去离子水。本发明既解决了现有防锈液如油基防锈液去除难度大，不易分解的缺点，又解决了现有的水基防锈液防锈效果达不到油基防锈液防锈效果的缺点，集两种防锈液的优点于一身，具有良好的润滑、冷却、防锈等功能，同时满足了绿色环保、经济高效的要求。

Description

一种微乳型水基金属防锈液

技术领域

本发明涉及一种金属防锈液，特别涉及一种微乳型水基金属防锈液。

背景技术

金属的锈蚀是生产中经常遇到的问题，金属生锈不仅使金属工件本身在外形、色泽以及机械性能等方面受到破坏，而且使得产品的质量下降，特别严重的还会使产品报废，2011年我国GDP为7.43万亿美元，而因锈蚀造成的经济损失高达2200～3700亿美元，约占全国GDP总值的3%～5%。为了减缓钢铁的锈蚀，将锈蚀造成的损失降到最低限度，人们采取了很多防锈蚀措施，其中防锈液的使用则是应用较广、效果较明显的一种。

防锈液是一种超级高效的合成渗透剂，它能在金属表面形成一层薄膜，防止金属锈蚀。根据组分的不同，防锈液分为油基防锈液和水基防锈液。

油基防锈液是由基础油、油溶性缓蚀剂和辅助添加剂等组成。油基防锈液可以在金属表面形成一层致密油膜，隔离空气中的水、氧气等起到防锈作用。但油基防锈液后续工序需进行除油，防锈油的去除难度相当大，并且随着石油资源日益紧张和环保意识的不断增强，再加上油质不易分解等问题的存在，油基防锈液逐渐被替代。

水基防锈液是由水溶性防锈剂、水溶性助剂、缓蚀剂和水等组成。水基防锈液是在水溶液中加入一定量的防锈剂，以阻止化学或电化学作用的发生，生成不溶性钝化膜层或反应膜层起防锈作用。但这类防锈液涂于金属表面后，液膜易流淌，水分挥发后，还会在金属表面形成一层白霜，失去应有的防锈效果，防锈性能达不到防锈油的效果。并且，传统的水基防锈液多含有亚硝酸盐、重铬酸盐等成分，众所周知，亚硝酸盐类为致癌物质，对操作者的健康有危害，同时重铬酸盐成分因含有铬等重金属，对环境有害，也影响了金属的性能与质量。因此，开发新型绿色环保型金属防锈液已是当务之急。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微乳型水基金属防锈液，以硼酸盐、三乙醇胺等组分复配协同防锈，同时加入适量基础油做润滑剂。消除了油基及水基防锈液的缺点，同时把两种防锈液的优点集于一身，具有良好的润滑、冷却、防锈等功能。

本发明的微乳型水基金属防锈液的技术方案如下：

一种微乳型水基金属防锈液，其质量百分比如下：

其中：

（1）防锈剂

防锈剂为有机防锈剂，即脂肪酸皂、磺酸盐，醇胺类、酰胺、酯类中的一种或多种。优选两种或两种以上防锈剂复配协同防锈。

（2）基础油

基础油为机械油、植物油、白油、硅油、煤油中的一种或多种。

（3）表面活性剂

表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠（阴离子表面活性剂LAS）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（阴离子表面活性剂AES）、失水山梨醇脂肪酸酯聚氧乙烯醚（非离子表面活性剂吐温系列）、失水山梨醇脂肪酸酯（非离子表面活性剂司盘系列）、脂肪醇聚氧乙烯醚（非离子表面活性剂AEO系列）中的一种或多种。

表面活性剂优选为阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂复配。

（4）其它助剂

本发明中添加的辅助剂还有缓蚀剂、稳定剂、增稠剂、PH调节剂。

在防锈液中，通常使用缓蚀剂与防锈剂协同作用，缓蚀剂常选用醇胺类与酸复配使用。醇胺类可选用单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种。酸可选用油酸、椰油酸、硼酸中的一种或多种。

稳定剂可选用乙醇、异丙醇、正丁醇、正己醇中的一种或多种。

增稠剂可以选用羟甲基纤维素钠、羟乙基纤维素钠、聚乙二醇中的一种或多种。

PH调节剂可选用无机碱或者氨水，无机碱可选用碳酸钠。

有益效果：

现有的水溶性防锈剂的品种很多，主要有无机防锈剂和有机防锈剂两类。常用的无机防锈剂有亚硝酸钠、重铬酸钾、钼酸盐、钨酸盐等。但由于这些防锈剂通常有毒、且对环境有污染，因此其使用受到限制，本发明采用有机防锈剂，绿色环保，对环境无污染。

传统的水基金属防锈液虽然有良好的冷却性、安全性，但是成膜效果差，而本法明的水基防锈液加入了适量基础油做成膜剂。基础油不仅是乳化剂和防锈剂的载体，并且能在金属表面形成均匀致密的保护膜，使得防锈剂分子的吸附膜更加紧密，也使得吸附不牢的防锈剂分子不易脱附，从而加强了对水分子，氧等腐蚀介质侵入的阻挡。

表面活性剂分子是由极性基团和非极性基团两部分组成的，前者亲水可溶于水，后者亲油可溶于油。本发明的防锈液由于加入了表面活性剂，在强力搅拌的作用下，分散相被分散成许多小液滴时，液滴表面会吸附上一层表面活性剂，其亲油基团伸向油相，亲水基团伸向水相，并形成一层单分子界面膜，这层界面膜有一定强度，因此对液滴具有保护作用，使液滴相互碰撞时不致于相互聚集在一起，即能使互不相溶的油水两相发生乳化形成稳定的乳液。

本发明的表面活性剂采用乳化性能好，并有一定的清洗和润滑性能的阴离子型表面活性剂，优选与非离子型表面活性剂复配使用，其效果更好。

本发明提供了一种微乳型水基金属防锈液，不但既解决了现有防锈液如油基防锈液去除难度大，不易分解的缺点，又解决了现有的水基防锈液防锈效果达不到油基防锈液防锈效果的缺点，同时满足了绿色环保、经济高效的要求。

本发明的微乳型水基金属防锈液，可根据具体工况配置不同的浓度，一般是稀释20～30倍使用，具有环保、高效、经济的优点。主要用于机械生产、加工及运输过程中的金属防锈。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1：

（1）在四口烧瓶中加入12g硅油，再依次加入3g吐温20及2g司盘80，加热搅拌，转速控制在900r/min，温度控制在70℃。

（2）把5g碳酸钠、15g单乙醇胺硼酸盐、10g三乙醇胺、2g聚乙二醇依次溶解在适量的去离子水中，待完全溶解，缓慢滴加到（1）中。

（3）将（2）中混合液继续恒温搅拌1h。

（4）搅拌结束后向上述溶液加入2g羟甲基纤维素钠、2g正丁醇，补足余量去离子水至250g，减慢转速至200r/min，继续常温搅拌30min。即可。

表一实施例1的配方组成

组分名称	含量，%（m/m）
		三乙醇胺	4
硅油	4.8
		吐温20（非离子表面活性剂）	1.2
司盘80（非离子表面活性剂）	0.8
		单乙醇胺硼酸盐	6
碳酸钠	2
		聚乙二醇	0.8
羟甲基纤维素钠	0.8
		正丁醇	0.8
去离子水	78.8

实施例2：

（1）在四口烧瓶中加入12g煤油，再依次加入4.5g吐温80及0.5g司盘80，加热搅拌，转速控制在900r/min，温度控制在50℃。

（2）把15g单乙醇胺硼酸盐、15g三乙醇胺、2g聚乙二醇依次溶解在适量的去离子水中，待完全溶解，缓慢滴加到（1）中。

（3）将（2）中混合液继续恒温搅拌1h。

（4）搅拌结束后向上述溶液加入2g羟甲基纤维素钠、2g正丁醇、10g氨水，补足余量去离子水至250g，减慢转速至200r/min，继续常温搅拌30min。即可。

表二实施例2的配方组成

组分名称	含量，%（m/m）
		三乙醇胺	6
煤油	4.8
		吐温80（非离子表面活性剂）	1.8
司盘80（非离子表面活性剂）	0.2
		单乙醇胺硼酸盐	6
氨水	4

聚乙二醇	0.8
		羟甲基纤维素钠	0.8
正丁醇	0.8
		去离子水	74.8

实施例3：

（1）在四口烧瓶中加入10g机械油，再依次加入0.75g AEO-3、0.5g AEO-7、1.25g AEO-9，加热搅拌，转速控制在500r/min，温度控制在50℃。

（2）把5g碳酸钠、20g单乙醇胺硼酸盐、20g三乙醇胺、2g聚乙二醇依次溶解在适量的去离子水中，待完全溶解，缓慢滴加到（1）中。

（3）将（2）中混合液继续恒温搅拌1h。

（4）搅拌结束后向上述溶液加入2g羟甲基纤维素钠、5g正丁醇，补足余量去离子水至250g，减慢转速至200r/min，继续常温搅拌30min。即可。

表三实施例3的配方组成

组分名称	含量，%（m/m）
		三乙醇胺	8
机械油	4
		AEO-3（非离子表面活性剂）	0.3
AEO-7（非离子表面活性剂）	0.2
		AEO-9（非离子表面活性剂）	0.5
单乙醇胺硼酸盐	8
		碳酸钠	2
聚乙二醇	0.8
		羟甲基纤维素钠	0.8
正丁醇	0.8

去离子水

74.6

实施例4：

（1）在四口烧瓶中加入7.5g硅油，再依次加入0.15g AES、0.60g AEO-3，加热搅拌，转速控制在300r/min，温度控制在70℃。

（2）把15g单乙醇胺硼酸盐、10g三乙醇胺、2g聚乙二醇依次溶解在适量的去离子水中，待完全溶解，缓慢滴加到（1）中。

（3）将（2）中混合液继续恒温搅拌1h。

（4）搅拌结束后向上述溶液加入2g羟甲基纤维素钠、3g正己醇，10g氨水，补足余量去离子水至250g，继续恒转速常温搅拌30min。即可。

表四实施例4的配方组成

组分名称	含量，%（m/m）
		三乙醇胺	4
硅油	3
		AEO-3（非离子表面活性剂）	0.24
AES（阴离子表面活性剂）	0.06
		单乙醇胺硼酸盐	6
氨水	4
		聚乙二醇	0.8
羟甲基纤维素钠	0.8
		正己醇	1.2
去离子水	79.9

实施例5：

（1）在四口烧瓶中加入7.5g植物油，再依次加入1.5g吐温80及1g司盘80，加热搅拌，转速控制在500r/min，温度控制在50℃。

（2）把15g单乙醇胺硼酸盐、25g三乙醇胺、2g聚乙二醇依次溶解在适量的去离子水中，待完全溶解，缓慢滴加到（1）中。

（3）将（2）中混合液继续恒温搅拌1h。

（4）搅拌结束后向上述溶液加入2g羟甲基纤维素钠、3g正己醇，10g氨水，补足余量去离子水至250g，减慢转速至200r/min，继续常温搅拌30min。即可。

表五实施例5的配方组成

组分名称	含量，%（m/m）
		三乙醇胺	10
植物油	3
		吐温80（非离子表面活性剂）	0.6
司盘80（非离子表面活性剂）	0.4
		单乙醇胺硼酸盐	6
氨水	4
		聚乙二醇	0.8
羟甲基纤维素钠	0.8
		正己醇	1.2
去离子水	73.2

实施例6（总质量250g）

（1）在四口烧瓶中加入7.5g白油，再依次加入0.75g AEO-3、0.5g AEO-7、1.25g AEO-9，加热搅拌，转速控制在500r/min，温度控制在50℃。

（2）把5g碳酸钠、30g单乙醇胺硼酸盐、25g三乙醇胺、2g聚乙二醇依次溶解在适量的去离子水中，待完全溶解，缓慢滴加到（1）中。

（3）将（2）中混合液继续恒温搅拌1h。

（4）搅拌结束后向上述溶液加入2g羟甲基纤维素钠、3g正己醇，补足余量去离子水至250g，减慢转速至200r/min，继续常温搅拌30min。即可。

表六实施例6的配方组成

组分名称	含量，%（m/m）
		三乙醇胺	10
白油	3
		AEO-3（非离子表面活性剂）	0.3

AEO-7（非离子表面活性剂）	0.2
		AEO-9（非离子表面活性剂）	0.5
单乙醇胺硼酸盐	12
		碳酸钠	2
聚乙二醇	0.8
		羟甲基纤维素钠	0.8
正己醇	1.2
		去离子水	69.2

虽然，上文在具体实施方式里对本发明做了详尽的描述，但是在这个基础上可以做一些修改，在不脱离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

性能测试：

将本实施例制的防锈液进行性能测定，并与市售产品D作比较，市售产品D是以亚硝酸盐为主要防锈剂的金属防锈液。其中各项性能指标分别按如下方法进行测定：

试验方法（SH0365-92）：

1.防锈试验

本方法是用来检查已制好的防锈液对金属的防锈能力。

主要仪器及材料：恒温控制器、润湿槽、刚玉砂布、试片（钢片45号规格：50mm×25mm×2mm）、脱脂棉、洗涤用汽油、洗涤用分析纯乙醇、烧杯。

试验步骤：

（1）将试片用纱布磨光，依次用汽油→汽油→乙醇→乙醇洗净后吹干，待用。

（2）在烧杯中配制4%浓度的防锈液100ml，用圆头玻璃棒蘸取已配好的溶液，在已处理好的试片上滴5滴，每滴直径为4～5mm，各滴间应保持一定距离，不得连接。同时取一试片作空白对照。

（3）将试片晾干之后放入湿润槽中的瓷板上，盖好湿润槽盖后，置于35±2℃条件下静置放置。

静置3天后，试片整体均未出现锈斑，为了缩短试验周期，我们将上述第（3）步做了调整，模仿恶劣条件，喷洒盐雾于试片上，将其调整为下述第（4）步。

（4）配制1%的NaCl溶液，用喷雾器将其喷在滴好点的试片上。将试片晾干之后放入湿润槽中的瓷板上，盖好湿润槽盖后，置于35±2℃条件下静置放置。

试验期（一个月）满后，观察试片情况。

表一防锈性能测试

防锈产品	出现锈蚀斑点个数	级别	合格与否
				市售产品D	1	A	合格
本发明实施例1	0	A	合格
				本发明实施例2	0	A	合格
本发明实施例3	0	A	合格
				本发明实施例4	0	A	合格
本发明实施例5	0	A	合格
				本发明实施例6	0	A	合格

2.防腐试验

本方法是将金属片浸在一定温度下的防锈液中，经规定时间后，以金属试片颜色变化来评定防锈液对金属的防腐性能。

主要仪器及材料：恒温水浴锅、脱脂棉、试片（钢片45号规格：50mm×25mm×2mm）。

试验步骤：

（2）将试片放入盛有4%浓度的防锈液瓶中，使防锈液高出试片顶端约10mm，然后盖好瓶盖，放入到55±2℃的恒温水浴中进行试验。

试验期（一个月）满后，观察试片情况。

表二防腐性能测试

防锈产品	浸泡时间/天	外观	合格与否
				市售产品D	30	无锈，比之前稍暗	不合格
本发明实施例1	30	无锈，光新如初	合格
				本发明实施例2	30	无锈，光新如初	合格
本发明实施例3	30	无锈，光新如初	合格
				本发明实施例4	30	无锈，光新如初	合格

本发明实施例5	30	无锈，光新如初	合格
				本发明实施例6	30	无锈，光新如初	合格

Claims

1.一种微乳型水基金属防锈液，其特征在于，质量百分比组成如下：

2.根据权利要求1所述的微乳型水基金属防锈液，其特征在于，所述基础油为机械油、植物油、白油、硅油、煤油中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的微乳型水基金属防锈液，其特征在于，所述的防锈剂为有机防锈剂。

4.根据权利要求3所述的微乳型水基金属防锈液，其特征在于，所述的有机防锈剂为脂肪酸皂、磺酸盐，醇胺类、酰胺、酯类、硼酸盐中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的微乳型水基金属防锈液，其特征在于，所述的有机防锈剂为脂肪酸皂、磺酸盐，醇胺类、酰胺、酯类、硼酸盐中的两种或两种以上。

6.根据权利要求1所述的微乳型水基金属防锈液，其特征在于，所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、失水山梨醇脂肪酸酯聚氧乙烯醚、失水山梨醇脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种。

7.根据权利要求1或6所述的微乳型水基金属防锈液，其特征在于，所述的表面活性剂为阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂复配。

8.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的微乳型水基金属防锈液，其特征在于，质量百分比组成如下：

9.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的微乳型水基金属防锈液，其特征在于，质量百分比组成如下：

10.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的微乳型水基金属防锈液，其特征在于，质量百分比组成如下：