水基防锈剂的研制

水基防锈剂的研制

赵兴丽 王培凌 易艳彤 王培群 易艳绥

航空工业陕西飞机工业有限责任公司 陕西汉中 723213

摘要：水基防锈剂是在使用过程中可以用水稀释的防锈剂。其主要成分是抗锈蚀水溶性化合物、水溶性添加剂、溶剂和水。由于用水代替有机溶剂，它具有环境保护、防火和对操作人员的轻微损害等优点。含亚硝酸盐的水基防锈剂具有极佳的抗锈蚀性能，但亚硝酸盐具有剧毒性，与三乙醇胺一起使用时会产生间接致癌作用。不含亚硝酸盐的水基防锈剂的抗锈蚀能力往往较弱，而且价格昂贵，用户难以接受。

关键词：水基防锈剂；环保；研制；合成单体

前言

防锈油主要用于钢铁产品的长期储存和防锈剂，但后续过程需要处理机油，使水锈剂研究成为国内外研究的热点。水性防锈剂有多种，主要是无机和有机的。大多数有机防锈剂使用脂肪酸、酒精、烯烃、聚丙烯、磷、甲基肉桂碱金属盐等。它们主要通过物理和化学吸附方式附着在金属表面上，金属表面的状况发生变化，以防止锈蚀。近年来，水性防锈剂发展成为有机防锈剂。本研究报告的现有水性防锈剂存在防锈剂性能差、防锈膜不易干燥、涂料应用不良、涂料黏附性差等问题，不能达到防锈油的更换防锈效果。

一、防锈剂作用机理

一般而言，抑制剂的作用机制可归纳为两类:第一类是基于金属表面电化学过程的电化学机制，用以解释抑制剂的作用；另一种是物理化学机制，根据金属表面的物理化学变化解释抑制剂的作用。这两个机制之间有一定的联系。抑制剂对金属腐蚀电化学过程的抑制作用表现为抑制作用，其根本原因是金属表面形成了保护膜层，金属表面发生了某些物理化学变化。必须充分利用协同作用，以改善侵蚀效果。在实际应用中，抑制剂通常不是单个组件，而是多个组件的组合。

二、工艺与试验

1.水基防锈剂的合成

（1）单体合成

在碱性条件下，加热和加热多碳酸二联苯和有机金属胺，以生产水溶性肥皂，并根据所需温度和合成时间进行单体合成。单一本体均匀、透明、无层状、无沉淀、水溶性、非浸润、耐锈蚀，可在金属表面快速形成密集吸附泡沫层，从而防止周围空气和水腐蚀金属表面。单体具有一定的极性和耐磨性，与其他抑制剂兼容，没有毒性和无害性，是一种生态成分。

（2）研制的防锈剂产品构成和生产工艺

所研制的产品主要由上述合成单体组成——溶解于水中，然后加入抗攻击剂、膜、佐剂等。发挥协同作用，直到完全溶解。发达产品应是均匀、透明、非层状和非沉淀的液体，所有成分都是环境成分。考虑到价格因素，有必要选择质量符合要求的零部件，价格低，价格高，数量少。除酒精二乙胺外，还选择了钼、硅酸盐和碳酸盐等无害环境的无机抑制剂组成部分和有机抑制剂组成部分，如有机胺。膜是从甘油、甲基纤维素氯化物(CMC)、羟基纤维素(HEC)等中选择的。它们具有较强的增粗能力、良好的膜和较强的耐湿性，可延长水溶性防锈剂的抗锈蚀期。包括乙醇、葡萄糖酸钠等以提高子群在水中的溶解度和稳定性。

在过去，某些成分在生产水性防锈剂时只是简单的混合物；在某些情况下，在合成单个本体后会加入其他元件，但合成单个本体通常需要高温(150至170 c)、长时间(4至6 h)、大量能源消耗和较长的生产周期。产品特点如下:单体合成温度约70 ~ 80℃，时间约2 ~ 3小时，单体稳定性非常有利于节省时间和精力。合成单体本身具有良好的抗锈蚀性能。在热水中加入，搅拌时慢慢加入无机填料。完全溶解后加入有机抑制剂和隔膜；最后，添加添加剂。最终产品必须是均匀透明的液体，无分层或沉淀。

2.理化性能试验

（1）铸铁片挂片防锈试验

符合国家标准QB/t 2117-95的抗锈蚀试验，一般水务基金是一种洗涤剂，条件如下:(35±2 ) c、HR(90±2)%。对HT300和5%的耐锈蚀工作液进行了连续测试。达到规定的时间后，注意源表面没有明显的滚动或变化，评定为0级合格。

2. 铸铁屑法防锈试验

根据德国DIN5136“防锈蚀性能试验”标准，对产品进行了模压铁片法防锈蚀试验，试验条件如下:均匀分散滤纸上规定的灰源片，使样品均匀落在所有铸铁片上根据滤纸上锈斑的分布情况确定锈蚀试验等级，等级0和1合格。

（3）铝片腐蚀试验

腐蚀试验按照国家轻工业标准QB/T2117-95进行。实验条件如下:(80±2 ) ℃，2h。LY，铝片，全身湿透，5%耐锈蚀的工质液体。试验后，LY12硬质铝板表面无显着变化，光线保持不变。等级为0级合格。

三、结果及讨论

1.铸铁片挂片防锈试验

根据国家轻工业标准QB/T2117-95，水务总基金是对该产品进行防锈试验的清洗剂，三个HT300源件连续试验。直到第12天(288h)，三个喷泉表面均未锈蚀或发生显着变化，等级0合格。这意味着锈蚀强度良好。停止测试，决定在测试前提高测试温度。

其他试验条件保持不变，试验温度为35±2 c，连续试验共15天(360小时)，6个源件(每个防锈剂3个)表面无锈蚀，无明显变化，划为0级合格。再次证明所研制的产品抗锈蚀性能良好，产品水平与氮化水防锈剂完全相同。

2.铸铁屑法防锈试验

标准电源副试验表明，2.0%的开发产品抗锈蚀性能符合标准要求，无锈斑，抗锈蚀性能良好。但是，2.0%的氮化水防锈剂的工作液抗锈蚀性能不符合标准要求，锈蚀较多。只有在6.0%的浓度下制备出工作液体时，抗锈蚀能力才能达到标准。结果表明，在低浓度使用时，该产品的抗锈蚀能力优于亚硝酸盐制的抗锈蚀剂。1O.0%浓度制备的工作液表明两种水性防锈剂的防锈性能符合标准要求，无锈斑，防锈性能良好；而且连续四天(96小时)没有锈病。当时，发现试验滤纸已干涸，试验溶液已完全挥发，无需继续观察。证明两者具有长期抗锈蚀性能，抗锈蚀性能完全相同。

另一种不完全符合标准要求的源片用于测试。与标准字体系列相比，使用的字体系列略深一些，并且比标准字体系列稍大一些。实验结果不同。检测到本产品中使用的非标准源片，2.0%和3.0%的工作液不合格:4.0%的工作液合格；5.0%的工作液耐长期锈蚀。对于亚硝酸盐制防锈剂，5.0%的工作液防锈性能勉强达到标准；因此，当使用不同的源芯片时，测试结果会有所不同。通过对比试验，喷水池法研制的产品的抗锈蚀性能明显优于硝化水防锈剂。

3.铝片腐蚀试验

根据国家轻工业标准QB/T2117-95，对所生产的产品进行了腐蚀试验。三块硬铝LY12板表面无显着变化，亮度与以前相同，等级为0级合格。由此可见，开发的产品非常耐铝腐蚀由于氮化物对铝具有很强的腐蚀性，因此无需测试氮化水防锈剂铝板的腐蚀情况。如果产品是针对含铜的金属零件开发的，可以添加少量苯并二氮杂卓，对铜产生良好的防腐效果。

四、水基防锈剂的研究进展

1.乙醇胺与酸的复配防锈剂

复合酸可以是无机的，也可以是有机的。甲胺和酸在室温下合成胺盐。对水溶性有机羧酸盐防锈剂进行了合成和研究，其抗锈性与分子烷基化链的长度以及分子中极性组的类型和数量有关。在此基础上，采用0.25%的水溶液合成了ATEA-1有机抗邻苯二甲酸酯，可防止钢锈蚀48小时。丙烯、乙胺和羧酸加热产生的淀粉也是一种非常有效的抗锈蚀剂。稀有的烷基三酰胺溶液可以防止钢锈蚀，具有良好的水解强度。同时，防锈水可以厚，防止金属表面防锈剂流失，防锈剂可以牢固地附着在金属表面。有机羧酸盐和生物碱分子中的氮和氧原子有单独的电子，可以与d-空轨道的金属表面(如铁)相互作用，形成一种复合薄膜，防止氧和水等分子接触金属表面。

2.多元醇酯防锈剂

santorine聚酯是一种极好的抗锈蚀剂，有戊四烯、糖等。合成了硫磷酸盐并应用于碳钢的抗锈蚀处理。结果表明，防锈剂可以在碳钢表面快速形成多层膜，内层是反应沉积膜，与母材的结合力强，有效防止金属锈蚀。一个六磷酸盐甘油分子含有24个氧原子、12个羟基和6组磷酸盐，可以与金属对齐。与金属结合时，容易形成多个稳定的固定环，在金属表面迅速形成密集透明的分子膜，有效地抵抗金属腐蚀，避免锈蚀长达一年(或更长时间)。在有色金属和有色金属的工艺和长期储存之间进行防锈蚀处理，也可以取代在金属涂层之前进行磷处理，以防止含磷废水排放造成水污染。防锈剂是从谷物中提取的，必须从离子水中配制，因此生产成本是一个问题。

3.金属表面自组装防锈剂

某些有机分子可能会自发地吸附到溶液中的金属表面，从而形成一个定向良好、组织良好的疏水单层，从而有效地防止水分子、氧分子和电子向金属表面传播，从而使基本金属氧化的临界电势向该过程是金属表面防锈分子的自组装。铁电极表面能有效地抵抗硫化物自组装后SO2的腐蚀。目前用于钢板表面自组装的防锈剂主要是咪唑氯氟化碳。对MoS4和WS4离子在过渡金属表面的自组装进行了研究，得到了耐腐蚀的多色膜。膜机理是一种由过渡金属络合物离子和普通金属反应形成的稳定团保护膜。实验结果表明，Mo(W)S4离子可以在大多数过渡金属氧化物层(包括铁)上自我组装，形成抗锈蚀的有色簇膜。

结束语

总之，产品主要是合成单体，可溶于水，具有抑制剂、膜、添加剂等协同成分。这是一种均匀、透明、非层状和非沉淀的液体。产品在水中溶解度好，不打颤，耐锈蚀。这种产品无毒无害，是绿色产品。

参考文献：

[1]王慧媛.新型防锈剂马来海松酸醇酰胺的制备及其应用研究[D].南京:南京理工大学,2012.