CN115537817A - 一种环保水基防锈剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及防锈剂技术领域，提供了一种环保水基防锈剂及其制备方法和应用。本发明提供的环保水基防锈剂，其制备原料为：5％～30％的乙醇胺、2％～10％的有机羧酸、1％～10％的螯合剂、0％～2％的消泡剂和余量水。在本发明中，乙醇胺和有机羧酸能够反应生成具有缓蚀作用的有机羧酸醇胺盐覆盖在金属表面，阻止金属直接与空气中的氧气等易引起腐蚀的物质接触，延缓腐蚀的发生，螯合剂能够在防锈剂的使用过程中，与用于稀释防锈剂的水中的钙、镁离子发生螯合反应，防止生成降低缓蚀效果的羧酸钙、羧酸镁等物质，进一步提升防锈效果。本发明提供的环保水基防锈剂不含有机溶剂，COD低，且不含磷酸盐、亚硝酸盐和重铬酸盐，环保性好。
Description
技术领域
本发明涉及防锈剂技术领域，尤其涉及一种环保水基防锈剂及其制备方法和应用。
背景技术
金属管路，尤其是黑色金属管路，在对其表面的清洗工作结束后，由于其表面的锈垢或污垢被去除，金属基体直接暴露在空气环境中。空气中存在的湿气、氧，以及其他溶于水的电解质，会导致直接暴露在空气环境中的金属基体被再次腐蚀。因此，需要对清洗后的金属管路表面进行防锈处理。
目前，通常可以采用防锈油或水基防锈剂对金属管路的表面进行防锈处理。其中，防锈油具有较好的防锈性能，但是易燃且成本高，并且经过处理后的金属管路在使用前还需要进行清洗除油，使用很不方便，同时清洗后产生的废水也不能直接排放，需要进行无害化处理，增加企业的经济负担。而水基防锈剂的分散介质为水，不易燃、易爆，安全性好，由于水基的防锈剂采用化学成膜的方式，经其防锈处理后的金属管道无需像采用防锈油一样在使用前对其进行清洗，因此，也不会产生清洗后的废水，使用相对方便简单。
现有技术中水基防锈剂多采用亚硝酸盐和铬酸盐对金属表面进行钝化以达到防锈处理，其中使用的亚硝酸盐会转化成致癌物，铬酸盐会引起重金属污染，这两者的使用和排放都受到严格的限制，且不利于防锈剂的环保性。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种环保水基防锈剂及其制备方法和应用。本发明提供的环保水基防锈剂具有良好的防锈性能，并且不含有机溶剂、亚硝酸盐、铬酸盐和磷酸盐，环保性好。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种环保水基防锈剂，由以下质量分数的原料制备得到：
乙醇胺5％～30％；有机羧酸2％～10％；螯合剂1％～10％；消泡剂0％～2％；水余量。
优选的，所述有机羧酸包括碳原子数为8～22的一元和/或多元有机羧酸。
优选的，所述一元有机羧酸包括椰子油酸、棕榈油酸、蓖麻油酸、月桂酸和硬脂酸中的一种或多种；所述多元有机羧酸包括癸二酸或聚羧酸。
优选的，所述乙醇胺包括单乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的一种或多种。
优选的，所述螯合剂包括乙二胺四乙酸及其盐、氮川三乙酸及其盐、柠檬酸及其盐、二乙烯三胺五乙酸及其盐、羟乙基乙二胺三乙酸及其盐、谷氨酸二乙酸及其盐、丙二胺四乙酸及其盐、乙醇二葡萄糖酸及其盐和葡庚糖酸及其盐中的一种或多种。
优选的，所述消泡剂包括聚硅氧烷消泡剂和/或聚醚改性聚硅氧烷消泡剂。
优选的，所述水的电导率≤20μS/cm。
本发明还提供了上述方案所述环保水基防锈剂的制备方法，包括以下步骤：将乙醇胺、有机羧酸、螯合剂、消泡剂和水混合，得到所述环保水基防锈剂。
本发明还提供了上述方案所述环保水基防锈剂或上述方案所述制备方法制备得到的环保水基防锈剂在黑色金属管道防锈中的应用，将所述环保水基防锈剂用水稀释后对黑色金属管道进行防锈处理。
本发明提供了一种环保水基防锈剂，由以下质量分数的原料制备得到：乙醇胺：5％～30％；有机羧酸：2％～10％；螯合剂：1％～10％；消泡剂：0％～2％；水余量。本发明提供的环保水基防锈剂中，乙醇胺和有机羧酸能反应生成具有缓蚀作用的有机羧酸醇胺盐覆盖在金属表面，阻止金属直接与空气中的氧气等易引起腐蚀的物质接触，从而延缓腐蚀的发生，而螯合剂能够在防锈剂的使用过程中，与用于稀释防锈剂的水中的钙、镁离子发生螯合反应，防止生成降低缓蚀效果的羧酸钙、羧酸镁等物质，进一步提升防锈效果。本发明提供的环保水基防锈剂不含有机溶剂，COD低，并且不含磷酸盐、亚硝酸盐和重铬酸盐，对环境安全。本发明提供的环保水基防锈剂在对金属管道进行防锈处理后，还可以重复使用，节约成本，同时，采用本发明防锈剂对金属管道进行防锈处理后，经防锈处理后的管道在重新投入使用前，无需再次进行清洗。
本发明还提供了上述方案所述环保水基防锈剂的制备方法。本发明提供的制备方法步骤简单，容易操作，容易进行工业化生产。
本发明还提供了上述方案所述环保水基防锈剂和上述方案所述制备方法制备得到的环保水基防锈剂在黑色金属管道防锈中的应用。本发明提供的环保水基防锈剂能够在黑色金属管道表面生成具有良好防锈性能的化学膜，且环保性好，适合对黑色金属管道表面进行防锈处理。
附图说明
图1为经过质量分数为5％的工作液防锈处理后放置6天的管道内表面外观图。
具体实施方式
本发明提供了一种环保水基防锈剂，由以下质量分数的原料制备得到：乙醇胺：5％～30％；有机羧酸：2％～10％；螯合剂：1％～10％；消泡剂：0％～2％；水余量。
如无特殊说明，本发明使用的制备原料均为市售。
以质量分数计，本发明提供的环保水基防锈剂的制备原料包括乙醇胺5％～30％，更优选为10％～25％，进一步优选为12％～20％。在本发明中，所述乙醇胺优选包括单乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的一种或多种，更优选为单乙醇胺和\或二乙醇胺，进一步优选为单乙醇胺。
以质量分数计，本发明提供的环保水基防锈剂的制备原料包括有机羧酸2％～10％，更优选为5％～9％，进一步优选为6％～8％。在本发明中，所述有机羧酸优选包括碳原子数为8～22的一元和/或多元有机羧酸。在本发明中，所述一元有机羧酸优选包括椰子油酸、棕榈油酸、蓖麻油酸、月桂酸和硬脂酸中的一种或多种，更优选为硬脂酸、蓖麻油酸、棕榈油酸和月桂酸中的一种或多种，进一步优选为硬脂酸、蓖麻油酸、棕榈油酸或月桂酸。在本发明中，所述多元有机羧酸包括癸二酸或聚羧酸。在本发明的具体实施例中，所述有机羧酸优选包括癸二酸和硬脂酸的混合物、月桂酸和蓖麻油酸的混合物或棕榈油酸和月桂酸的混合物。本发明将乙醇胺和有机羧酸配合使用，能够反应生成具有缓蚀作用的有机羧酸醇胺盐覆盖在金属表面，阻止金属直接与空气中的氧气等易引起腐蚀的物质接触，从而延缓腐蚀的发生。
以质量分数计，本发明提供的环保水基防锈剂的制备原料包括螯合剂1％～10％，更优选为2％～7％，进一步优选为4％～5％。在本发明中，所述螯合剂优选包括乙二胺四乙酸及其盐、氮川三乙酸及其盐、柠檬酸及其盐、二乙烯三胺五乙酸及其盐、羟乙基乙二胺三乙酸及其盐、谷氨酸二乙酸及其盐、丙二胺四乙酸及其盐、乙醇二葡萄糖酸及其盐和葡庚糖酸及其盐中的一种或多种，更优选为乙二胺四乙酸及其盐、羟乙基乙二胺三乙酸及其盐和二乙烯三胺五乙酸及其盐中的一种或多种，进一步优选为乙二胺四乙酸及其钠盐或钾盐、羟乙基乙二胺三乙酸及其钠盐或钾盐和二乙烯三胺五乙酸及其钠盐或钾盐中的一种或多种，最优选为乙二胺四乙酸四钠、羟乙基乙二胺三乙酸或二乙烯三胺五乙酸钠。本发明优选上述螯合剂能够在防锈剂的使用过程中，与用于稀释防锈剂的水中的钙镁离子发生螯合反应，防止生成降低缓蚀效果的羧酸钙、羧酸镁等物质，进一步提升防锈效果。
以质量分数计，本发明提供的环保水基防锈剂的制备原料包括消泡剂0％～2％，更优选为0.05％～1.0％，进一步优选为0.1％～0.3％。在本发明中，所述消泡剂优选包括聚硅氧烷消泡剂和/或聚醚改性聚硅氧烷消泡剂，所述消泡剂优选为聚硅氧烷消泡剂。在本发明的具体实施例中，所述消泡剂优选为聚硅氧烷消泡剂，所述聚硅氧烷消泡剂的型号优选为AF-M7626或XWC-8733G。
以质量分数计，本发明提供的环保水基防锈剂的制备原料包括水余量。在本发明中，所述水的电导率优选为≤20μS/cm。在本发明的具体实施例中，所述水优选为去离子水。
本发明还提供了上述方案所述环保水基防锈剂的制备方法，包括以下步骤：将乙醇胺、有机羧酸、螯合剂、消泡剂和水混合，得到所述环保水基防锈剂。在本发明中，所述混合优选在室温下进行。所述混合优选为：将乙醇胺和螯合剂加入水中，搅拌至完全溶解后，再加入有机羧酸，搅拌至完全溶解后，再加入消泡剂，搅拌至完全分散后得到所述环保水基防锈剂。
本发明还提供了上述方案所述环保水基防锈剂或上述方案所述制备方法制备得到的环保水基防锈剂在黑色金属管道防锈中的应用。本发明将所述环保水基防锈剂用水稀释后对黑色金属管道进行防锈处理。在本发明中，所述黑色金属的种类为本领域技术人员熟知的种类。本发明优选根据所述防锈处理后所需防锈时间的长短调整所述稀释的倍数和所述防锈处理的时间。在本发明中，所述防锈处理的方式优选为管路循环或浸泡。在本发明的具体实施例中，当所述防锈处理后所需防锈时间为3～7天时，所述稀释的倍数优选为16.5～25倍，所述防锈处理的时间优选为3～6h，当所述防锈处理后所需防锈时间为3～6个月时，所述稀释的倍数优选为6.5～10倍，所述防锈处理的时间优选为3～10h。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
一种环保水基防锈剂，以质量分数计，制备原料为：单乙醇胺：12.5％；癸二酸：5％；硬脂酸：1％；聚硅氧烷消泡剂：0.2％；乙二胺四乙酸四钠：2.5％；去离子水：78.8％。其中，聚硅氧烷消泡剂的型号为AF-M7626。
在生产釜中加入去离子水，依次向反应釜中加入单乙醇胺、乙二胺四乙酸四钠，搅拌至完全溶解，之后依次向反应釜中加入癸二酸、硬脂酸，搅拌至完全溶解，最后向反应釜中加入聚硅氧烷消泡剂，充分搅拌至完全分散，得到环保水基防锈剂。
实施例2
一种环保水基防锈剂，以质量分数计，制备原料为：单乙醇胺：13.0％；羟乙基乙二胺三乙酸：4.5％；月桂酸：6％；蓖麻油酸：2％；聚硅氧烷消泡剂：0.5％；去离子水：74％。其中，聚硅氧烷消泡剂的型号为AF-M7626。
在生产釜中加入去离子水，依次向反应釜中加入单乙醇胺、羟乙基乙二胺三乙酸，搅拌至完全溶解，之后向反应釜中依次加入月桂酸、蓖麻油酸，搅拌至完全溶解，最后向反应釜中加入聚硅氧烷消泡剂，充分搅拌至完全分散，得到环保水基防锈剂。
实施例3
一种环保水基防锈剂，以质量分数计，制备原料为：二乙醇胺：20％；二乙烯三胺五乙酸钠：5％；棕榈油酸：1％；月桂酸：6％；聚醚改性聚硅氧烷消泡剂：0.5％；去离子水：67.5％。其中，聚硅氧烷消泡剂的型号为XWC-8733G。
在生产釜中加入去离子水，依次向反应釜中加入二乙醇胺、二乙烯三胺五乙酸钠，搅拌至完全溶解，之后依次向反应釜中加入棕榈油酸、月桂酸，搅拌至完全溶解，最后向反应釜中加入聚硅氧烷消泡剂，充分搅拌至完全分散，得到环保水基防锈剂。
应用例1
将实施例1所得的环保水基防锈剂用水稀释至20倍得到工作液，将工作液在管道(材质为20#钢材质)形成的管路中循环3小时，然后排掉工作液，在温度为18～25℃，相对湿度为25～35％的环境下放置6天后，观察管道内表面的外观，如图1所示，图1为经过质量分数为5％的工作液防锈处理后放置6天的管道内表面外观图。从图1可以看出，管道内表面外观没有锈蚀现象，表明本发明制备得到的环保水基防锈剂具有良好的防锈效果。之后，将实施例1所得的环保水基防锈剂分别稀释至16.5倍和25倍，得到相应的工作液，将得到的工作液采用相同的处理方式处理管道(材质为20#钢材质)形成的管路。防锈结果如表1所示。
表1将环保水基防锈剂分别稀释至16.5倍、20倍和25倍的工作液的防锈结果表
| 稀释倍数 | 16.5倍 | 20倍 | 25倍 |
| 防锈时间(天) | 7 | 6 | 3 |
从表1可以看出，随着稀释倍数的降低，工作液的防锈效果也随之提高。
应用例2
将实施例1所得的环保水基防锈剂用水稀释至8倍，得到工作液，将工作液在管道(材质为A3碳钢材质)形成的管路中循环8小时，然后排掉工作液，在温度为10～30℃，相对湿度为15～35％的环境下，管道可防锈4个月。
之后，将实施例1所得的环保水基防锈剂分别稀释至6.5倍和10倍，得到相应的工作液，将得到的工作液采用相同的处理方式处理管道(材质为A3碳钢材质)形成的管路。防锈结果如表2所示。
表2将环保水基防锈剂分别稀释至6.5倍、8倍和10倍的工作液的防锈结果表
| 稀释倍数 | 6.5倍 | 8倍 | 10倍 |
| 防锈时间(月) | 6 | 4 | 3 |
从表2可以看出，将本发明制备得到的环保水基防锈剂配制成较高质量分数的工作液，更适合于较长时间的防锈需求，并且，随着工作液质量分数的增加，防锈效果也随之提高。
应用例3
将实施例1所得的环保水基防锈剂用水稀释至20倍得到工作液，将管道(材质为25#钢材质)在工作液中浸泡3小时，然后将管道从工作液中取出，沥干工作液，在温度为18～25℃，相对湿度为25～35％的环境下，管道可防锈5天。
应用例4
将实施例2所得的环保水基防锈剂用水稀释至8倍，得到工作液，将工作液在管道(材质为20#钢材质)形成的管路中循环8小时，然后排掉工作液，在温度为18～28℃，相对湿度为25～45％的环境下，管道可防锈3.5个月。
应用例5
将实施例3所得的环保水基防锈剂用水稀释至20倍得到工作液，将管道(材质为20#钢材质)在工作液中浸泡5小时，然后将管道从工作液中取出，在温度为18～28℃，相对湿度为25～45％的环境下，沥干工作液，管道可防锈4天。
应用例1～5的结果表明，本发明制备得到的环保水基防锈剂具有良好的防锈效果，且可以满足较广时间范围的防锈需求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种环保水基防锈剂，其特征在于，由以下质量分数的原料制备得到：
乙醇胺5％～30％；有机羧酸2％～10％；螯合剂1％～10％；消泡剂0％～2％；水余量。
2.根据权利要求1所述的环保水基防锈剂，其特征在于，所述有机羧酸包括碳原子数为8～22的一元和/或多元有机羧酸。
3.根据权利要求2所述的环保水基防锈剂，其特征在于，所述一元有机羧酸包括椰子油酸、棕榈油酸、蓖麻油酸、月桂酸和硬脂酸中的一种或多种；
所述多元有机羧酸包括癸二酸或聚羧酸。
4.根据权利要求1～3任一项所述的环保水基防锈剂，其特征在于，所述乙醇胺包括单乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的环保水基防锈剂，其特征在于，所述螯合剂包括乙二胺四乙酸及其盐、氮川三乙酸及其盐、柠檬酸及其盐、二乙烯三胺五乙酸及其盐、羟乙基乙二胺三乙酸及其盐、谷氨酸二乙酸及其盐、丙二胺四乙酸及其盐、乙醇二葡萄糖酸及其盐和葡庚糖酸及其盐中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的环保水基防锈剂，其特征在于，所述消泡剂包括聚硅氧烷消泡剂和/或聚醚改性聚硅氧烷消泡剂。
7.根据权利要求1所述的环保水基防锈剂，其特征在于，所述水的电导率≤20μS/cm。
8.权利要求1～7任一项所述环保水基防锈剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将乙醇胺、有机羧酸、螯合剂、消泡剂和水混合，得到所述环保水基防锈剂。
9.权利要求1～7任一项所述环保水基防锈剂或权利要求8所述制备方法制备得到的环保水基防锈剂在黑色金属管道防锈中的应用，其特征在于，将所述环保水基防锈剂用水稀释后对黑色金属管道进行防锈处理。
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