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环保水基防锈剂技术开发

  1防锈剂种类
 
  钢材防锈处理的方式很多,但防锈的效果应从防锈时间、腐蚀环境和成本上考量。对于短期防锈(几个月),一般采用油性防锈剂或水性防锈剂处理;对于中期防锈(几年),一般采用有机涂料(油漆)进行防腐处理;对于长期防锈(10 年以上),一般采用热浸镀锌(或铝)进行防腐处理。对于弱腐蚀环境,如室内环境,可采用简单的防锈处理,对于强腐蚀环境,如室外工业环境和海洋性气候,则需要采用重防腐处理。下面将成品钢材常用的防锈方式介绍如下:
 
  油性防锈剂:油性防锈处理又包括软膜防锈油和硬膜防锈油。
 
  A.软膜防锈油:软膜防锈油是由矿物油(如煤油、柴油、机油或润滑油)、油溶性缓蚀剂(如石油磺酸钡、硬脂酸铝)和其他添加剂组成,其特点是操作简单,具有一定的防锈效果(室内存放防锈期大约2-3月);软膜防锈油在实际应用的特点:
 
  1)是最终用户在使用钢材时,表面的防锈油去除困难,需用溶剂清洗或高压水清洗,否则将会对钢材表面的后续处理产生不良影响;2)是经防锈处理后的钢材在运输过程中,易对运输工具(如箱体)造成油渍污染;3)是钢材生产企业在用油性防锈剂对大量钢材进行防锈处理时,由于油性防锈剂的挥发性和易燃性,给生产过程控制带来严重的安全隐患。
 
  B、硬膜防锈油:硬膜防锈油是将有机树脂(如生漆片、醇酸树脂、聚脂树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂等)溶解于有机溶剂(如二甲苯、丙酮、醋酸乙酯等),属于传统的有机涂层防腐处理。有机涂层是应用最为广泛的一种防腐方式,适用于各种腐蚀环境中的中长期防腐处理。有机涂层处理具有以下特点:
 
  1)与油性和水性防锈处理比较,防锈时间长,可适用于不同的腐蚀环境,通过涂料的选择,可适应于室外工业环境,海洋环境等。
 
  2)不可以象水性处理时用大槽子浸泡处理,只能采用喷涂、刷涂方式。由于涂料中的有机溶剂挥发速度快,容易引起火灾和爆炸,所以不能在室内大规模施工,只能在室外通风处施工。
 
  3)由于涂料中的溶剂如二甲苯、醋酸丁脂、甲醛等极易挥发,对操作工人和环境影响很大,长期在这种环境工作,容易使人致癌、致残。欧美国家已经很少使用有机涂料。
 
  4)有机涂层处理工作量大,成本高,一般作为产品终极防腐而不作为产品加工或储运过程防锈。
 
  2水性防锈剂
 
  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20天左右;但这种防锈剂对操作人员毒性大,环境污染严重。
 
  近年来,传统的防锈剂正逐步被环保型水性防锈剂取代。目前开发的环保型水性防锈剂具有以下特点:
 
  1)具有不燃、无毒、环保的特点,属环境友好型产品;2)刷涂于钢材表面,可形成连续、致密的保护层,隔绝空气中氧和水汽与钢材表面的接触,达到长效防锈的目的;一般空气环境中,防锈期可达半年以上;3)由于形成的保护膜很薄且十分致密,保持了钢材的基体色,用户使用时不需进行去除,可直接进行下一步处理。
 
  4)与有机涂层比较,耐水性和防腐能力要差。
 
  5)处理成本低。
 
  6)操作简单,可以浸泡、喷涂、刷涂等方式处理。
 
  3环保水基防锈剂实例
 
  新型水基防锈剂
 
  利用我国丰富的天然资源松香,合成了一种环保、经济、高效的水基防锈剂。松香在165~200 oC的高温下,与顺酐发生Diels-Alder反应生成马来松香,马来松香进一步与二乙醇胺反应,得到黄色透明的防锈剂,实验证明,其具有良好的水溶性和防锈性能。这是由于其极性基团对金属有较大的亲合能力,牢固吸附在金属表面上,形成定向吸附层,因此,具有优良的防锈性能。
 
  结果表明:用松香、顺酐和二乙醇胺的投料比为1:0.8:2.8,加入表面活性剂(司盘-80),加入适量润湿剂(甘油),合成出来的防锈剂配成防锈水,防锈水的使用浓度一般在1.0%左右效果最佳。
 
  KJ水基金属防锈剂
 
  KJ水基金属防锈剂,以肌醇六磷酸酯为主要成份,与其它几种无毒金属缓蚀剂经科学复配而成。肌醇六磷酸酯是一种从粮食作物中提取的天然无毒化工产品,由于其独特的分子结构与理化性能,对金属有极强的螫合性能,作为金属防锈剂使用时,可在金属表面形成一层致密的钝化保护膜层,有效地抑制金属的腐蚀。该剂适合于钢铁及各种有色金属的工序间及长期防锈处理。另外,由于该剂在金属表面形成的钝化膜与有机涂料有相近的化学性质,相互间有很好的粘合性能,可替代金属涂装前常规的磷化处理工序,从根本上解决重金属、亚硝酸盐、磷酸盐等排放污染问题,而加工成本仅为传统工艺的2/3。
 
  KJ环保型水基金属防锈剂产品,经多方检测,各项防锈性能指标均高于同类传统产品,为我国实现安全无毒金属防护处理,开辟了一条重要途径。
 
  环保型水基防锈剂
 
  以肌醇六磷酸酯、丙烯酰胺、谷氨酸为主体原料,研制了一种环保型水基防锈剂,通过正交试验确定其最佳配比,并对其防锈时间进行了测试,结果表明该防锈剂具有优良的防锈性能。为提高防锈剂的成膜质量,在其中添加了高分子成膜剂,其中的马丙共聚物不但使防锈膜更加均匀,而且进一步延长了防锈时间,使中性盐雾实验时间接近50min。
 
  1)不含亚硝酸盐的环保型水基防锈剂,它的主体成分有肌醇六磷酸酯、丙烯酰胺和谷氨酸。其最佳配比为:肌醇六磷酸酯1:20(体积比),丙烯酰胺5g/L,谷氨酸10g/L。
 
  2)从大量高分子成膜剂中筛选出马丙共聚物并添加到防锈剂中,显著提高了防锈剂的防锈性能,常温下用它处理铁片,可快速在铁片表面形成一层均匀易干的蓝色络合物膜,中性盐雾实验时间超过了亚硝酸盐防锈剂。
 
  环保水基防锈液
 
  以含有特殊功能官能团的水溶性高分子聚合物为主体,再加入其它助剂或纳米粒子制备了一种用于金属表面处理的除锈防锈液,并对其其防锈性能进行了研究。研制出的水基防锈剂具有自干成膜,成膜坚韧、致密等特点,且符合环保要求。本文在水基防锈剂中添加高分子成膜剂,以延长其防锈性能。利用纳米级磁性明胶复合微粒的分散性好、有强的磁响应性等特点,针对涂层性能,获得纳米复合体系涂层,使成膜均匀、坚韧、致密。
 
  因此这种含磷酸60%的水基防锈除锈液具有除锈防锈能力,并有自干成膜,成膜坚韧、致密等特点,而加入的纳米级磁性微粒提高了防锈膜同金属基体的附着力,改善防锈膜隔潮和隔绝空气的性能,具有很大的研究潜力。
 
  F-124水基防锈剂
 
  F-124是近年来研制开发的有机复合非亚硝酸盐型水基防锈剂,用于黑色金属工序问及内腔防锈,F-124是一种有机复合型水基防锈剂,不含亚硝酸盐,用于铸铁工序间和内腔防锈,对铜、铝等有色金属也有较好的适应性,防锈膜干后无自霜,可用自来水稀释后使用,也可以浓缩液直接使用,经乐克泰公司和百洁公司使用3-5%的F-124水溶液能满足铸铁一个星期的防锈要求,防锈膜易去除。
 
  丁烯酸洗胺型环保水基防锈剂
 
  以丁烯酸、顺酐和二乙醇胺为原料合成了丁烯酸酰胺基非离子表面活性剂.它是一种不含亚硝酸盐的环保型水溶性有机防锈剂,结果表明当反应物量和催化剂量在1:0.08~l: 0.16, pH > 9时,防锈剂水溶液的表面张力趋于稳定值39.2×10-3N/m.合成的丁烯酸酰胺型防锈剂对钢片有良好的防锈作用。
 
  
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