一種新型水性防鏽組合物的製作方法
2023-04-26 17:55:46 1
專利名稱：一種新型水性防鏽組合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種新型水性防鏽組合物，具體涉及包含四氮唑的長效水性防鏽組合物。
背景技術：
近年來，隨著機械工業的不斷發展，對於機械設備用的防鏽組合物的需求也越來越大。同時，由於全球的環境問題越來越嚴重，所以防鏽組合物所產生的環境問題也已經引起了人們的關注。
目前常用的防鏽組合物包括含有二甲苯、汽油和亞硝酸鹽的油性防鏽劑。由於上述防鏽劑組合物包含二甲苯、汽油和亞硝酸鹽等有害物質，所以它會對環境造成一定的損害，同時也存在安全隱患，因為二甲苯和汽油可燃燒，而亞硝酸鹽是劇毒物質。
針對上述問題，美國專利US5744069(Maeda等人)公開了一種水溶性金屬防鏽劑組合物，它包括四氮唑化合物或其水溶性鹽，其分子式為 其中R和R』各自表示氫原子、具有1-20個碳原子的烷基、環烷基、苯基、烷基苯基、氨基、巰基或烷基巰基。該防鏽劑組合物具有常規防鏽劑所具有的防鏽性質，且由於不含二甲苯、汽油以及二硝酸鹽等有害物質，所以它對環境是友好的。
另外，中國專利公開CN1035522(駱文燕等人)公開了一種防鏽劑組合物，它包括聚乙二醇、油酸、石油磺酸鋇、三乙醇胺、石蠟和蒸餾水等。在所述防鏽劑組合物中使用了聚乙二醇作為成膜劑、使用三乙醇胺作為緩釋劑，避免了對於二甲苯、汽油等有害物質的使用，並且也取得了一定的防鏽效果。
雖然上述這些防鏽劑都避免了使用二甲苯、汽油、亞硝酸鹽等有害物質，且都具有一定的防鏽效果。但是，在本領域中還有進一步提高其防鏽效果以及儲存穩定性的需要。
發明內容
本發明的目的是提供一種防鏽效果更好且更穩定的水性防鏽劑，它對環境是友好的。
本發明人發現，通過組合使用四氮唑化合物、聚乙二醇和三乙醇胺能達到本發明效果，即能明顯提高防鏽效果，且形成的產品穩定性較好。
基於上述發現，本發明一方面提供了一種水性防鏽劑組合物，它包括(1)下式表示的四氮唑化合物 其中R和R』各自表示氫原子、具有1-20個碳原子的烷基、環烷基、苯基、烷基苯基、芳烷基、氨基、巰基或烷基巰基；(2)聚乙二醇；(3)三乙醇胺；(4)溶劑。
在本發明的一個較佳實例中，所述防鏽劑還包括選自硫脲、碳酸氫鈉、磷酸鈉中的一種或幾種物質在本發明的另一個較佳實例中，所述四氮唑化合物由下式表示 其中R和R』各自表示氫原子、具有1-4個碳原子的烷基、具有3-6個碳原子的取代或未取代的環烷基、苯基、被具有1-4個碳原子的烷基取代的苯基、苄基、氨基、巰基或被具有1-4個碳原子的烷基取代的巰基。
在本發明的另一個較佳實例中，所述四氮唑化合物是5-苄基-四氮唑。
在本發明的另一個較佳實例中，所述聚乙二醇的分子量為200-600。
在本發明的另一個較佳實例中，所述溶劑含水。
在本發明的另一個較佳實例中，所述防鏽劑包括(1)10-15重量％的所述四氮唑化合物；(2)3-7重量％的所述三乙醇胺；(3)2-8重量％的聚乙二醇；(4)70-85重量％的溶劑。
在本發明的另一個較佳實例中，所述防鏽劑包括(1)10-15重量％的所述四氮唑化合物；(2)3-7重量％的所述三乙醇胺；(3)2-8重量％的聚乙二醇；(4)0.2-2重量％的硫脲；(5)1-5重量％的碳酸氫鈉；(6)3重量％的磷酸鈉；(7)60-80.8重量％的水。
本發明另一方面提供了一種水性防鏽劑組合物，它包括5-苄基-四氮唑和溶劑。
本發明的防鏽劑組合物能適用於交通工具，橋梁，儲藏，管道，機械設備等設施件鋼材的防鏽，同時又對環境保護及工廠大批量生產提供了良好保障。它是一種綠色環保型長效穩定的水性防鏽劑。
具體實施例方式
本發明提供了一種新型的水性防鏽劑，它包括(1)下式表示的四氮唑化合物:
其中R和R』各自表示氫原子、具有1-20個碳原子的取代或不取代的烷基、取代或為取代的環烷基、苯基、烷基苯基、芳烷基、取代或未取代的氨基、巰基或烷基巰基；(2)聚乙二醇；(3)三乙醇胺；(4)溶劑。
四氮唑及其衍生物具有抗菌、消炎以及植物生長調節等作用，是一種強有力的防灰霧劑和防青銅劑，因此它被廣泛運用於多個領域，如感光材料，生物醫藥，化工和機械等多個領域。而且，所述化合物對許多金屬離子都能進行螯合反應，形成的難溶性螯合物沉積在金屬表面上形成保護膜，使金屬表面由「活性態」轉化為「鈍化態」，從而達到了防鏽的效果。本發明涉及的四氮唑化合物如下式所示 其中R和R』各自表示氫原子、具有1-20個碳原子的取代或不取代的烷基、取代或為取代的環烷基、苯基、烷基苯基、芳烷基、取代或未取代的氨基、巰基或烷基巰基。這些四氮唑化合物的例子可具體參見美國專利US5744069(Maeda等人)，其全文參考結合於此。
在本發明中，R和R』優選各自表示氫原子、具有1-4個碳原子的烷基(例如甲基、乙基、正丙基和正丁基)、具有3-6個碳原子的取代或未取代(優選的取代基是具有1-4個碳原子的烷基)的環烷基(例如環丙基、環丁基、環戊基和環己基)、苯基、被具有1-4個碳原子的烷基取代的苯基(例如乙苯基、丙苯基、丁苯基)、苄基、氨基、巰基或被具有1-4個碳原子的烷基取代的巰基。
所述四氮唑化合物的具體例子可以是1H-四氮唑、5-氨基-1H-四氮唑、5-甲基-1H-四氮唑、1-甲基-5-乙基-四氮唑、1-甲基-5-巰基-四氮唑、5-(2-氨基苯基)-1H-四氮唑、1-環己基-5-巰基-四氮唑、1-苯基-5-巰基-四氮唑、1-羧甲基-5-巰基-四氮唑、5-苯基-1H-四氮唑和5-苄基-四氮唑等。
在本發明的一個優選實例中，所述四氮唑化合物的含量為10-15重量％，更優選為11-13重量％。
在本發明中，三乙醇胺是黑色金屬的助緩蝕劑，對鋼鐵有抑制腐蝕的效果，它有良好的協同效應，可增強其他試劑的緩蝕效果。在本發明的一個優選實例中，所述三乙醇胺的含量為3-7重量％，更優選為4-6％。
在本發明中，聚乙二醇為無色粘稠液體，可由乙二醇縮合而製得。它是高分子成膜物質，能與其他助劑共同形成無色透明的薄膜，從而隔開鋼鐵與腐蝕性大氣等，達到了防鏽的目的。優選聚乙二醇的平均數均分子量約為200-600。在本發明的一個優選實例中，所述聚乙二醇的含量為2-8重量％，更優選為4-6％。
在本發明中，對於溶劑並沒有具體的限制，只要它能溶解本發明中的組分就可以了。考慮到對於環境的影響，優選的溶劑是水、能與水互溶的有機化合物、或其混合物。更優選的溶劑是乙醇和水的混合溶劑，因為它可加快防鏽膜的乾燥速度。在本發明的一個優選實例中，所述溶劑的含量為70-85重量％，更優選為75-80％。
本發明的防鏽劑組合物還可包括其他本領域中常用的助劑，例如防鏽劑、緩釋劑、乳化劑、助熔劑、表面活性劑、填料、清洗劑、軟水劑、消化劑、制酸劑、滅火劑等。較佳地，本發明的防鏽劑組合物可包含選自硫脲、碳酸氫鈉和磷酸鈉中的-種或幾種物質。
在本發明的另一個優選實例中，本發明的防鏽劑組合物包括10-15重量％的所述四氮唑化合物、3-7重量％的所述三乙醇胺、2-8重量％的聚乙二醇、0.2-2重量％的硫脲、1-5重量％的碳酸氫鈉、3重量％的磷酸鈉、60-80.8重量％的水。優選地，所述防鏽劑組合物包括11-13重量％的所述四氮唑化合物、4-6重量％的所述三乙醇胺、4-6重量％的聚乙二醇、1-1.5重量％的硫脲、2-4重量％的碳酸氫鈉、3重量％的磷酸鈉、66.5-75重量％的水。
本發明的另一方面提供了一種新型的防鏽劑組合物，它包括5-苄基-四氮唑和溶劑。所述溶劑與前述溶劑相同。
下面結合實施例詳細說明本發明，這些實施例只是用於說明目的，並沒有限制本發明的範圍。在本發明的實施例中，所用原料都採用化學純的試劑，組分含量都以重量計。
實施例在本發明的實施例中，具體所用的試劑如下硫脲(上海試劑一廠)碳酸氫鈉(上海試劑一廠綜合經營部)磷酸鈉(上海新華化工廠)5-苯基-四氮唑(宜興市光化廠)5-氯基-四氮唑(宜興市光化廠)5-苄基-四氮唑(宜興市光化廠)三乙醇胺含量80(宜興市光化廠)聚乙二醇400分子(宜興市光化廠)苯甲酸鈉(上海新華化工廠)亞硝酸鈉(上海試劑一廠)苯並三氮唑(上海新華化工廠)亞硝酸二環己胺(上海新華化工廠)磷酸鋅(上海新華化工廠)製備例1在500升的反應釜中加入表1和2所示量的組分，在室溫下均勻攪拌，得到防鏽劑。除非另有說明，否則表1和2中所列組分都是重量份。
表1
表2
對於防鏽劑的評價將製備例1中所得到的防鏽劑放置一星期，然後通過觀察外觀來評價其貯存穩定性，結果列在表3中。
將製備例1中所得到的防鏽劑加熱到90℃然後通過觀察其外觀，評價所述防鏽劑的高溫穩定性，結果列在表3中。
將製備例1中所得到的防鏽劑冷卻到10℃，然後通過觀察其外觀，評價所述防鏽劑的低溫穩定性，結果列在表3中。
將製備例1中所得到的防鏽劑塗覆在試樣(A-3低碳鋼小圓柱，直徑1.5釐米，厚度0.5釐米))上。所述試樣放置在室外，分別在3個月、6個月、9個月以及12個月後觀察其外觀，評價防鏽效果，結果記錄在表3中。
表3
表3(續)
由表3可以看出，本發明防鏽劑的外觀、低溫穩定性和高溫穩定性都要優於比較例。而且用本發明防鏽劑處理過的試樣在放置1年後也能保持防鏽效果，其性能明顯優於比較例。
5-苄基-四氮唑的防鏽效率的評價防鏽劑的防鏽效率可用失重法來評價。在失重法測量中，可測得失重量Δw，然後按照下述計算式求出緩蝕效率PP＝[Δw0(無緩蝕劑)-Δw(有緩蝕劑)]/Δw0(無緩蝕劑)。
在測試中，使用的儀器為TG328B型電光分析天平。所用的試樣為A-3低碳鋼小圓柱(直徑1.5cm，厚度0.5cm)(市售小鐵釘)。
首先精確稱量試樣的重量，然後浸入200毫升3.5％的氯化鈉腐蝕液中，浸泡一定時間後取出，乾燥，稱量，計算失重Δw0。結果列在表4中。
將試樣放在各種防鏽劑浸泡3分鐘，取出乾燥，稱量。然後浸入200毫升3.5％的氯化鈉腐蝕液中，浸泡一定時間後取出，乾燥，稱量，計算失重Δw。結果列在表4中。
通過上表可看出，5-苄基-四氮唑的防鏽效果要好於其他四氮唑化合物。
權利要求
1.一種水性防鏽劑，它包括(1)下式表示的四氮唑化合物 其中R和R』各自表示氫原子、具有1-20個碳原子的取代或不取代的烷基、取代或未取代的環烷基、苯基、烷基苯基、芳烷基、取代或未取代的氨基、巰基或烷基巰基；(2)聚乙二醇；(3)三乙醇胺；(4)溶劑。
2.如權利要求1所述的防鏽劑，它還包括選自硫脲、碳酸氫鈉、磷酸鈉中的一種或幾種物質
3.如權利要求1所述的防鏽劑，其特徵在於所述四氮唑化合物由下式表示 其中R和R』各自表示氫原子、具有1-4個碳原子的烷基、具有3-6個碳原子的取代或未取代的環烷基、苯基、被具有1-4個碳原子的烷基取代的苯基、苄基、氨基、巰基或被具有1-4個碳原子的烷基取代的巰基。
4.如權利要求1或3所述的防鏽劑，其特徵在於所述四氮唑化合物是5-苄基-四氮唑。
5.如權利要求1所述的防鏽劑，其特徵在於所述聚乙二醇的分子量為200-600。
6.如權利要求1所述的防鏽劑，其特徵在於所述溶劑含水。
7.如權利要求1所述的防鏽劑，其特徵在於所述防鏽劑包括(1)10-15重量％的所述四氮唑化合物；(2)3-7重量％的所述三乙醇胺；(3)2-8重量％的聚乙二醇；(4)70-85重量％的溶劑。
8.如權利要求2所述的防鏽劑，其特徵在於所述防鏽劑包括(1)10-15重量％的所述四氮唑化合物；(2)3-7重量％的所述三乙醇胺；(3)2-8重量％的聚乙二醇；(4)0.2-2重量％的硫脲；(5)1-5重量％的碳酸氫鈉；(6)3重量％的磷酸鈉；(7)60-80.8重量％的水。
9.一種水性防鏽劑組合物，它包括5-苄基-四氮唑和溶劑。
全文摘要
本發明提供了一種水性防鏽劑，它包括(1) 右式表示的四氮唑化合物，其中R和R′各自表示氫原子、具有1－20個碳原子的取代或不取代的烷基、取代或未取代的環烷基、苯基、烷基苯基、芳烷基、取代或未取代的氨基、巰基或烷基巰基；(2)聚乙二醇；(3)三乙醇胺；(4)溶劑。
文檔編號C23F11/14GK1712568SQ20041002546
公開日2005年12月28日 申請日期2004年6月25日 優先權日2004年6月25日
發明者彭子飛, 徐月卿, 周亞麗 申請人:上海師範大學