乳化型防锈油.doc

沈阳理工大学防锈工艺论文防锈工艺研究论文 乳化型防锈油万年华（沈阳理工大学应用化学专业，沈阳市110168）摘 要防锈油脂是在石油类基本组分中加入油溶性缓蚀剂及辅助添加剂等组成，多用于金属制品主要是钢铁制品的工序间、运输或贮存时的暂时防锈。工件在工序间的加工、转移、检查等过程中，其表面会粘附一些手汗或水分，这会引起金属腐蚀。为了防止金属的此类腐蚀，人们最早采用涂油的方法，即将润滑油、凡士林等油脂类物质涂在金属表面以保护金属，但是这种防锈效果并不理想，采用置换性防锈油则是一种较好的解决方法。置换性防锈油是在基础油中加入油溶性缓蚀剂、乳化剂及辅助添加剂等，它能把金属表面上的水膜和汗液置换成油膜并形成一层薄而紧密的保护层，阻止水分、汗液以及其它腐蚀介质对金属的腐蚀。它具有效果好、使用方便、成本低廉、易施工和易去除等优点，因此得到广泛应用11防锈乳化油的研制。本文简单的介绍乳化型防锈油的目的意义，配方工艺和优缺点，国内外研究现状及趋势。关键词：乳化；防锈；油Abstract:Antirust oil is added to the basic components of petroleum oil-soluble additives, corrosion inhibitors and auxiliary components, metal products is mainly used for iron and steel products, processes, the transport or temporary storage when the rust. Between the workpiece in the process of processing, transfer, inspection process, the surface will adhere to a number of hands sweat or moisture, which can cause metal corrosion. To prevent such corrosion of the metal, people first used the method with oil, about oil, Vaseline or other oil substances applied to the metal surface to protect the metal, but the rust is not satisfactory, the use of the replacement of the anti-rust oil is a better solution. Replacement of anti-rust oil is added in the base oil soluble corrosion inhibitors, emulsifiers and auxiliary additives, it can water film on the metal surface and the sweat is replaced and the formation of a thin film protective layer closely to prevent water, sweat, and other corrosive medium on the corrosion of metals. It has a good effect, easy to use, low cost, easy construction and easy to remove, etc., so widely used. This article describes a simple anti-rust oil emulsion type purpose and significance, formulation process and the advantages and disadvantages, research status and trends.Keywords: Emulsification; Antirust; Oil目录1目的和意义 42国内研究现状 42.1缓蚀剂42.2乳化剂42.3油样52.4优点52.5缺点62.6乳化型防锈油封存工艺62.6.1清洗 62.6.2过渡清洗 62.6.3涂油 62.6.4包装 73国外研究现状 74目前存在问题 75需要研究的内容 86发展趋势和方向 86.1多功能性 86.2薄油膜 86.3低粘度性 86.4较高的环保要求86.5重视包装87结束语98参考文献 101目的和意义金属是现代机械工业、国防工业、石油工业以及其它部门最重要的结构材料，但它易受外界环境或介质的化学、电化学的作用引起变质或损坏，这就是人们通常所说的金属腐蚀。腐蚀是使材料破坏的主要形式之一，对国民经济和国防建设中的各个部门造成很大的损失。据一些发达国家的统计，每年由于金属腐蚀所造成的直接经济损失约占国民经济总产值的2%4%，至少达100多亿元，其危害也十分惊人1。为避免锈蚀，减少损失，人们采用了各种各样的方法，用防锈油脂来保护金属制品，便是目前最常见的防护方法之一。防锈乳化油是由防锈剂、乳化剂和矿物油配制而成。与水能调配成水包油型的乳化液俗称肥皂水，具有防锈、冷却、清洗和润滑作用2。适用于金属的一般切削加工，也可作水包油型的液压油。用皂化溶解油加工的机床，可用防锈乳化油替代。2国内研究现状国内防锈油脂是随着钢铁和机械工业的发展而发展起来的，60年代开始出现产品。武汉材料保护研究所制订了GB4879-85“防锈包装”标准，列出了国产防锈油的种类和指标；北京石油化工科学研究院等单位，在调查和分析的基础上，参考日本JISK2246-1980规格标准根据我国国情制订了我国的防锈油脂规格标准。近20年来，发展比较快，每年都有各种类型的新产品问世。比如CH乳化型防锈油3，它对多种金属材料均起到良好的防腐蚀作用并对缸套穴蚀和其它部分的空泡腐蚀均起列一定的控制作用，CH乳化油具有根好的稳定性和优异的防垢性，能确保冷却系统正常散热性能，由于CH乳化油稳定性好，投有大量的油、皂析出，所以对系统橡胶密封件的溶胀起刊抑制作用，作为当前柴油机冷却系境防蚀防污的良好添加剂，值得推广应用。几年来，跃进-22乳化型防锈油具备并且达到了普通防锈油的防锈水平，并大人改善了对铜、铝等有色金属的防锈性能；它既具有防锈油的防锈期长、油膜薄、启封方便的优点、又有水溶液使用安全、无毒无味、改善劳动条件、节约经济的优点，尤其突出的是，它还有着良好的人汗洗净能力。因此发展这一新材料新工艺对于在轴承防锈工作上如何贯彻多快好省的总路线就有着重大的政治经济意义和技术价值。2.1缓蚀剂：通常，防锈油的质量主要决定于缓蚀添加剂的性能和质量。可以说，缓蚀添加剂是防锈油的基础。在通常用于构成防锈油脂的缓蚀剂中，主要为磺酸盐、竣酸盐、脂类、胺类、磷酸脂等类化合物。2.2乳化剂：乳化作用是一种界面作用，“水”“油”两个不相溶的相组成一种分散体系时，两相界面间的面积大大增大，因此，体系的界面能增加了，这就造成了体系的不稳定性。为了提高该体系的稳定性，可以采取两项措施，一是加入表面活性剂或其它物质如固体粉末，作为乳化剂，在“水”“油”界面吸附，形成具有一定强度的界面膜，改变“水”“油”界面状态；一是机械方法，即使用一定的乳化设备，提高液珠的分散程度5。因此，要形成乳化液必须加入乳化剂，同时施以机械力，两者缺一不可。考虑到对乳化剂合适的HLB值的要求和与缓蚀添加剂在化学结构上的适应性以及金属防蚀的要求，二乙醇酞胺基本满足了跃进-22乳化型防锈油的配制要求。2.3油样：除须具备良好的防锈性能外，还须具备良好的使用性能如乳化性能、乳液稳定性等，才能在生产过程中顺利使用，并确保防锈油的良好防锈效果。总之，配制乳化型防锈油必须：采用良好的缓蚀剂，并使在基础油中有适当的溶解度、形成均相，不得有沉淀分层等现象；使乳化剂的HLB值与油相的HLB值相平衡；采用合适的乳化技术；最好使乳化剂的分子结构与油相的化学组成相适应；尽可能采用对金属无腐蚀性的乳化剂和混合乳化剂。根据上述要求，确定了跃进-22乳化型防锈油配方如表1：表1跃进-22乳化型防锈油配方组成6组成含量皂用酸酰胺6-8石油磺酸钡2磺化羊毛脂钠3十二烯基丁二酸钠4苯三唑0.3二乙醇酰胺乳化剂10-1230号机油余量2.4优点：2.4.1其中皂用酸酞胺有着较好的抗大气抗湿热性能，可用来作为防锈油的主要添加剂。2.4.2磺化羊毛脂钠提高了油样在水份存在条件下的防锈性能，该缓蚀添加剂在所选基础油中又有良好的溶解度。2.4.3十二烯基丁二酸钠除起缓蚀剂作用外，还与二乙醇酞胺构成了复合乳化剂，提高了油样的乳化性能。2.5缺点：2.5.1目前，国内生产的一些缓蚀添加剂的质量有时就不是很稳定的。对乳化型防锈油来说，还直接影响着油相的亲水亲油性能与乳化剂的亲水亲油性能的平衡。破坏了这种平衡，就降低了油样的乳化性能和乳液的稳定性。2.5.2目前国内尚无这类较理想的用于金属防锈的乳化剂这些乳化剂对金属均有不同程度的腐蚀。2.6乳化型防锈油封存工艺具体的说，就是热清洗、过渡清洗、涂油、气相纸或塑料薄膜包装的乳化型防锈油的封存工艺7。2.6.1清洗：2.6.1.1清洗材料的选择当前广泛使用的表面活性清洗剂664，是由非离子型及阴离子型表面活性剂组成。其中聚氧乙烯脂肪醇醚及聚氧乙烯辛烷基酚醚，具有良好的渗透、湿润、乳化和扩散性能。十二烷基二乙醇酞胺既能溶于水又能溶于油，具有良好的乳化、分散和加溶作用，对油污有相当的清洗能力。由于有胺基官能团，还可吸附在金属表面上，对黑色金属有一定的防锈作用。三乙醇胺油酸皂有良好的乳化和去污作用，对黑色金属亦有防锈作用。2.6.1.2清洗温度及浓度对于非离子型表面活性剂，由于其浊点关系，温度太高，相反却降低清洗效率。因此其使用温度应在浊点以下，为此在生产上使用最合适的清洗温度以65-75为宜。清洗剂的使用浓度，与其临界胶束浓度，有密切关系，当达到临界胶束浓度时，就达到了最大的去污作用。当664浓度为0.5-1时去污力最佳，浓度继续增大，去污力无明显提高。作为轴承清洗液，不但要求有较高的去污力还要求有一定的防锈能力所以在生产上使用浓度以22.5为好。2.6.2过渡清洗2.6.2.1过渡清洗液的浓度：过渡清洗液必须经常保持干净，以低浓度勤更换为好。2.6.2.2过渡清洗材料的选择：不论对黄铜还是对钢，都以3跃进-22乳液作过渡清洗液最好。2.6.2.3过渡清洗液的温度：跃进-22乳液的浓度愈低，温度对稳定性的影响就愈大。为此过渡清洗以室温为好。综上所述，过渡清洗以采用低浓度的跃进-22乳液，勤更换室温清洗为好。2.6.3涂油2.6.3.1油槽浓度：涂油槽浓度应控制在1:21:3范围较好。2.6.3.2水质的确定：1氯离子对铸铁、钢、黄铜均有程度不同的腐蚀作用，特别是对黄铜的腐蚀作用较重；2水质的硬度对乳液稳定性有明显影响。3采用蒸馏水配制的乳液，其防锈性能优于自来水。2.6.3.3乳化方法：乳液的配制最好是在不断搅拌下水往油中缓慢加入，再继续搅拌一段时间。2.6.3.4涂油方法：1跃进-22乳液经过长时间循环喷淋，容易产生泡沫。浓度愈低，泡沫愈多。对于圆锥滚子轴承以及一些结构简单的机械零件，乳液浓度控制在不低于1:3时，可以采用喷涂法。2采用浸涂法时乳液不产生泡沫。对于结构复杂的机械零件，最好采用浸涂法。2.6.4包装2.6.4.1包装材料的选择：1，对于黑色金属包装以聚乙烯、聚氯乙烯最好，气相纸次之，苯甲酸钠纸效果较差。塑料包装的油膜柔软。2，对于带黄铜保持架的轴承，以天津19号气相纸包装较好。塑料包装可保持一年不变色。3，对于铝可以采用聚乙烯、聚氯乙烯、北京气相纸、广州气相纸包装较好。2.6.4.2带水与不带水包装：跃进-22乳化型防锈油可以带水包装。2.6.4.3包装方法：跃进-22乳化型防锈油的重叠性能是较好的，单个包装及卷式包装均可适用。3国外研究现状国外防锈油是在第二次世界大战中由美国首先发展起来的，并于1952年订出了完整的MIL-P-116B标准。日本于1952年开始研究，在19591966年，根据美军规格标准制订了日本工业标准JIS。随后于1980年又修订了JIS，并进行了规格的系列化。日本防锈油脂规格是根据美军规格标准而制订的基本上反映了国外发达国家的水平8。我国标准是参照日本规格并结合我国国情制订的，防锈油分为指纹除去型防锈油、一般防锈油、溶剂稀释型防锈油、防锈脂及防锈油五大类，共16个品种。4目前存在问题关于缓蚀剂的电化学评定方法，有许多种已经研究得很成熟9-10，但几乎都是针对水溶性缓蚀剂而言的，而对油溶性缓蚀剂，由于它不溶于水，不能配成电解质溶液，故很难用电化学方法进行评定。近年来，不少人试图对防锈油进行电化学评定11，在这方面的研究取得了某些成果，但以极化曲线法评定防锈油，干扰测量和评定因素很多，故很难作出精确评定12。5需要研究的内容防锈油防锈性能的试验方法很多，但总的来说可以分为两大类：一类是大气暴露试验，如大气暴晒，百叶箱，室内储存试验等。这类方法简单易行，但试验周期长，影响因素多，试验结果的重现性一般较差。第二类是室内加速试验，即在试验室内，用各种装置来模拟实际使用条件，来评价防锈油脂的防护性能。这类方法周期短，能精确控制腐蚀条件，可得到重现性较好的试验结果，但试验结果有相当的局限性，每一试验结果只能反映防锈油的某一方面性能。电化学方法是电化学理论与近代物理表面分析等技术相结合而发展起来的一种先进的测量方法。由于其测试速度快、灵敏度高，并可实现“原位”测量，因而正广泛应用在金属腐蚀的基础性研究、腐蚀试验和腐蚀速度的测定等多个方面13。以往的研究结果表明，涂层下金属的腐蚀多为电化学过程，因此采用电化学研究方法来进行腐蚀机理探讨，以及用电化学指标评价金属涂层的防腐性能已越来越受到人们的重视14。近年新发展起来的微束电极试验法、时间-电位法、动电位极化曲线法等电化学方法来评价防锈油脂的防护性能方面也取得了一定的成果，作为微观、定量研究金属表面腐蚀行为的一类新型试验方法，具有广阔的推广应用前景。电化学方法简便快速，能够提供较多的信息，这是传统的环境加速试验所无法比拟的。随着电化学理论和电子技术的发展，电化学方法将日臻完善，具有广阔的应用前景。6发展趋势和方向随着防锈技术的不断发展，近年来防锈油的发展呈现如下趋势15：6.1多功能性随着市场要求的不断提高，除了具有良好防锈功能外，还具备其他的功能和作用，比如润滑、清洗、减振等功效，并且市场对于这类防锈油的需求也是越来越大。6.2薄油膜当油膜厚度达到几个微米时，用于触摸时没有粘着的感觉。超薄膜防锈油品则可以将弊端降低到最低程度，使油膜更美观，用油更节省，降低使用成本。6.3低粘度性在满足使用条件的情况下，应尽量降低防锈的粘度。低粘度易涂敷，并且可以有效降低油膜厚度，能够达到节约降损的目的。6.4较高的环保要求21世纪人们将更加注重对自身赖以生存的环境进行保护，开发具有可生物降解性或水溶性并且具备无污染、不易燃防锈油品逐渐成为防锈油发展主流。6.5重视包装防锈油近年来出现了气溶胶罐、压力喷雾罐及普通瓶装等等多种包装形式和容量规格，其包装在“更美观、更安全、更科学、更实用”原则指导下，今后将受到更多的重视和得到更快的发展。7结束语防锈油脂在机械和冶金行业应用普遍，但防锈技术知识的普及还不够。企业对金属制件的生产比较重视，对生产过程的防锈及金属制品的防锈却重视不足，造成产品生锈或降低产品等级，带来较大的经济损失。防锈油的防锈效果与整个产品的生产工艺、清洗包装及温度、湿度、大气污染等条件密切相关，把防锈油当作万能的涂层是不切实际的。只有加强生产过程各个环节的防锈管理的基础上，配合其他材料，如合理选用清洁剂、包装材料等，防锈油才能发挥应有的作用，否则，即使最好的防锈油，也不能达到预期效果。8参考文献1 陈红星,祁庆琚.应白桦防锈油的研究开发与应用J表面技术,2005,34(