Yleinen johdatus ruosteenestoaineisiin.

Ruoste on metallipinnoille hapen ja veden vaikutuksesta muodostuvien oksidien ja hydroksidien seos, joka joskus sisältää karbonaatteja, jotka muodostuvat kosketuksesta ilmassa olevan hiilidioksidin kanssa.

Esimerkiksi:

• pääasiallinen rautaruoste on rautaoksidi, joka koostuu pääasiassa rautaoksidihydraatista ja rautahydroksidista, yleensä se on punainen.
• Kupariruoste koostuu yleensä emäksisesta kuparikarbonaatista, joka on kuparin pinnalle syntyvän vihreän ruosteen pääkomponentti. Se on epäorgaaninen yhdiste, jonka kemiallinen kaava on Cu₂(VAI NIIN)₂CO₃.

Metallien korroosion ongelma on laajalle levinnyt useilla talouden aloilla. Metallien korroosio voi vahingoittaa suuresti metallituotteiden suorituskykyä ja hyödykearvoa ja jopa aiheuttaa suuria toimintahäiriöitä, jotka johtavat laitteiden romutukseen. Ruostumisen välttämiseksi ihmiset ovat ottaneet käyttöön erilaisia ​​menetelmiä, ja ruosteenestoöljy on yleisin suojamenetelmä metallin suojaamiseksi korroosiolta. Teollisuuden aloilla raudan ja teräksen ruosteeseen tulisi kiinnittää eniten huomiota. Ruoste on erittäin vakava ongelma, joka vaurioittaa terästuotteita ja mekaanisia laitteita.

Täällä keskustelemme pääasiassa teräksen ruosteenestoaineista.

 

Ruostetta ehkäisevät lisäaineet tunnetaan myös useilla muilla nimillä, mukaan lukien:

 

• Ani-rust lisäaine
• Ruosteenestoaine
• Korroosiota estävät lisäaineet
• Korroosionestoaine
• Ruosteen ja korroosion estäjät

 

Lyhyt historiaRuostetta ehkäisevät lisäaineet

 

• Aluksi ihmiset käyttivät voita, lanoliinia ja öljylipidejä metallin ruosteen estämiseen
• 1930-luvulla synteettisiä ruosteenestoaineita kehitettiin vähitellen. öljyliukoiset maaöljysulfonaattiruosteen estäjät, joita seurasivat karboksyylihapot, kuten alkyyli- tai alkenyylimeripihkahappo ja happamat fosfaattiruosteen estäjät. Turbiiniöljyssä käytettiin laajasti karboksyylihappotyyppisiä ruosteenestoaineita, kuten alkyyli- tai alkenyylimeripihkahappoa.
• Toisen maailmansodan jälkeen ruosteenestoöljy ja ruosteenestolisäaineet kehittyivät nopeasti ja niitä käytettiin laajalti metallituotteiden ruosteenestossa.
• 1950-luvulla syntyi lukuisia ruosteenestoaineita, kuten polyolirasvahappoesterit, orgaaniset amiinit, orgaaniset amiinisuolat, heterosykliset yhdisteet, hapetetut maaöljyt, hapetettu parafiinivaha ja sen metallisuolat sekä bentsotriatsoli.

 

Miten ruosteenestolisäaine toimii?

Ruosteenestoaineet ovat enimmäkseen polaarisia aineita, ja niiden molekyylirakenteelle on tunnusomaista:

• Toinen pää on erittäin polaarinen funktionaalinen ryhmä, jolla on hydrofiilisiä ominaisuuksia, ja napaisuuden vahvuudella on vaikutusta ruosteenestokykyyn;

• Toinen pää on ei-polaarinen alkyyliryhmä, jolla on hydrofobisia ominaisuuksia, ja alkyyliketjun pituus vaikuttaa myös sen ruosteenkestävyyteen.

 

Ruosteenestoaineita sisältävien öljytuotteiden joutuessa kosketuksiin metallien kanssa ruosteenestoainemolekyylien polaarisilla ryhmillä on voimakas adsorptiovoima metallin pintaan muodostaen metallipinnalle tiiviin yksi- tai monimolekyylisen suojakerroksen, joka estää syövyttävää väliainetta. joutumasta kosketuksiin metallin kanssa, joten sillä on ruosteenestotehtävä.
Ruosteenestoaineilla on myös liukoinen vaikutus veteen ja joihinkin syövyttäviin aineisiin. Liuottamalla nämä aineet miselleihin, niillä on hajottava tai deaktivoiva vaikutus syövyttäviin aineisiin, mikä eliminoi syövyttävien aineiden aiheuttaman metallien kulumisen. Alkalisilla ruosteenestoaineilla on tietysti myös happamia aineita neutraloiva vaikutus, joka estää metallien syöpymisen happojen vaikutuksesta.

 

Ruosteenestoaineiden adsorptiota metallipinnoille on kahta tyyppiä:fyysinen adsorptiojakemiallinen adsorptio:

 

• Ruosteenestoaineiden polaaristen molekyylien dipoli joutuu sähköstaattiseen vetovoimaan metallipinnan kanssa muodostaen fysikaalista adsorptiota, kuten sulfonaatteja;
• Jos adsorboituneet molekyylit voivat reagoida kemiallisesti metallien kanssa, muodostuu kemiallista adsorptiota, kuten alkenyylimeripihkahappoa.

Ruosteenestoaineiden päätyypit

Yleisesti käytetyt ruosteenestoaineet on jaettu viiteen luokkaan rakenteensa perusteella:

 

• sulfonaatit
• karboksyylihapot ja karboksyylihappojohdannaiset
• esterit
• orgaaniset fosfaatit ja suolat
• orgaaniset amiinit
• ja heterosykliset yhdisteet.

Sulfonaatti

Sulfonaattion käytetty varhaisen ruosteenestoaine.

 

• Raaka-ainelähteen mukaan se voidaan jakaa maaöljysulfonaatteihin ja synteettisiin sulfonaatteihin;

• Metallin tyypin mukaan se voidaan jakaa bariumsulfonaattiin, kalsiumsulfonaattiin, magnesiumsulfonaattiin, natriumsulfonaattiin ja sinkkisulfonaattiin.

• Kalsiumsulfonaatti on yleisimmin käytetty sulfonaatti pesuaineena, jota seuraa magnesiumsulfonaatti. Bariumsulfonaatti on yleisimmin käytetty sulfonaatti ruosteenestoaineena, jota seuraa natrium- ja kalsiumsuolat. Metallisulfonaattien lisäksi on myös ammoniumsuoloja;

• Perusnumeron mukaan se voidaan jakaa neutraaleihin sulfonaatteihin ja perussulfonaatteihin.

 

Metallisulfonaatit valitsevat tyypillisesti barium-, kalsium- tai natriumsuolat. Nämä polaariset yhdisteet voivat parantaa ruosteenkestävyyttä ja märkiä metallipintoja ja muodostaa täydellisemmän ja tasaisemman pinnoitteen. Sulfonaateilla on affiniteettia metalleihin ja ne voivat poistaa vettä metallin pinnalta. Metallisulfonaatit auttavat myös liuottamaan vahaa ja hapettunutta vahaa nesteisiin.

Bariumsulfonaattija kalsiumsulfonaatti tarjoavat parhaan vedenpoistotehon, kun taas natriumsulfonaatti on sopivin emulgoitujen (vesipohjaisten) ruosteenestoaineiden valmistukseen.

Metallisulfonaateilla on hydrofiilinen (polaarinen) pää, hydrofobinen (ei-polaarinen) häntä, joka kiinnittyy (kemiallisesti adsorboituu) metallipintaan, ja pidennetty häntä, joka liikkuu poispäin metallista ja muodostaa suojakalvon. Metallisulfonaatit itse muodostavat esteen metallipinnan ja ulkoisen ympäristön välillä.

Vahan tai hapettuneiden vahamolekyylien hydrofobinen häntä kietoutuu sulfonaattimolekyyleihin muodostaen kalvon, joka on vahvempi ja hydrofobisempi kuin sulfonaatti tai vaha yksinään.

Esimerkiksi samassa testausympäristössä
10 % sulfonaatteja tai hapetettua vahaa sisältävä liuotin voi tarjota 30 päivän korroosiosuojan kosteassa laatikossa;
Kuitenkin 10 % vahan ja sulfonaattien yhdistelmä voi tarjota yli 60 päivän korroosiosuojan kosteassa laatikossa.

 

Natriumsulfonaattisillä on ruosteenesto- ja emulgointiominaisuuksia, ja sitä käytetään yleisesti ruosteenestoaineissa emulgoiduissa öljyissä (nesteissä). Sitä käytetään ruosteenestossa valmistusprosessien aikana ja sillä on rooli voitelussa, jäähdytyksessä, ruosteenestossa ja metallinleikkausnesteiden puhdistuksessa.
Yleisesti ottaen mitä suurempi natriumsulfonaatin molekyylipaino on, sitä parempi on sen ruosteenestokyky.

 

Bariumöljysulfonaattion Kiinan varhaisin ja laajimmin käytetty ruosteenestoaine. Sillä on hyvä ruosteenesto, erinomainen korroosionkestävyys eri metalleja vastaan ​​sekä erinomainen vedensyrjäytys ja hapon neutralointikyky, erityisesti erinomainen suolaveden korroosionkestävyys.

 

Yleensä ruosteenestoaineina käytetään neutraaleja, matala- tai keskiemäksisiä sulfonaatteja. Suuriemäksisiä sulfonaatteja käytetään usein pesuaineina moottoriöljyssä, ja niillä on neutraloiva ja pesuaine. Tämä johtuu siitä, että mitä korkeampi sulfonaattien perusarvo on, sitä huonompi on niiden ruosteenestokyky.

 

Perusluvun ja ruosteenestokyvyn välinen suhdeKalsiumsulfonaatti.

 

Tuote	Kokonaisperusluku, mgKOH/g	Ruosteenestopäivät
Kalsiumöljysulfonaatti A	0	﹥50
Synteettinen kalsiumsulfonaatti B	0	﹥50
Kalsiumöljysulfonaatti C	22	﹥50
Synteettinen kalsiumsulfonaatti D	27	﹥50
Kalsiumöljysulfonaatti E	305	14
Synteettinen kalsiumsulfonaatti F	400	8

Dinonyylinaftaleenisulfonaattion toinen synteettisen sulfonaatin tyyppi, joka voidaan luokitella useisiin tyyppeihin: bariumsuola, kalsiumsuola, sinkkisuola ja ammoniumsuola.

 

 

Bariumdinonyylinaftaleenisulfonaattisillä on hyvä öljyliukoisuus ja ruosteenkestävyys, mutta sen suolavedenkestävyys ei ole yhtä hyvä kuin bariumpetroolisulfonaatin. Sen käyttö on samankaltaista kuin bariumpetroolisulfonaatin käyttö, ja se soveltuu erityisen hyvin kovakalvo- ja pehmeäkalvoruosteenestoöljyjen modulointiin. Sitä käytetään myös yleisesti voitelurasvoissa ja se on tärkeä ruosteenestoaine.

Joillakin dinonyylinaftaleenisulfonaatin bariumsuoloilla on myös emulgoitumista estäviä ominaisuuksia, kuten dinonyylinaftaleenisulfonaatin neutraaleilla bariumsuoloilla.

 

Karboksyylihapot, karboksylaattisuolat ja niiden johdannaiset

Pitkäketjuiset rasvahapotniillä on tietty ruosteenkestävyys, ja rasvahappometallisuoloilla on yleensä vahvempi ruosteenkestävyys kuin alkuperäisillä rasvahapoilla.

Karboksyylihappotyyppisillä ruosteenestoaineilla on hyvä kosteudenkestävyys, ja myös säleikkökotelon altistustestivaikutus on hyvä, mutta niiltä puuttuu hapon neutralointikyky ja niillä on huono lyijyn ja sinkin korroosionkestävyys.
Sen metallisuoloilla on hyvä metallien korroosionkestävyys.
Useimmat karboksyylihapot tai karboksyylihappometallisuolat kestävät huonosti suolavettä ja veden syrjäytymistä.

Karboksyylihappopohjaisia ​​ruosteenestoaineita on monia, ja niiden suorituskyky vaihtelee suuresti eri rakenteiden mukaan. Nonyylifenoksietikkahappo on mustametallien ruosteenestoaine, jolla on hyvä öljyliukoisuus, ja sen amiinisuolat ja imidatsoliinisuolat ovat myös hyviä ruosteenestoaineita;

Esimerkiksi,N-oleoyylisarkosiinija sen oktaammoniumsuola imidatsoliinisuolat ovat myös tehokkaita rauta- ja ei-rautametallien ruosteenestoaineita. Nämä ovat monokarboksyylihapporuosteenestoaineita sekä kahta karboksyylihappoa sisältäviä ruosteenestoaineita. Tärkein edustava ja laajalti käytetty kaksi karboksyylihappoa sisältävä ruosteenestoaine on alkenyyli- tai alkyylimeripihkahappo, pääasiassadodekenyylimeripihkahappo. Sen ominaisuuksia ovat hyvä ruosteenkestävyys, alhainen annostus ja herkkyys vedelle. Sitä käytetään pääasiassa turbiiniöljyssä, ja sitä käytetään myös laajasti hydrauliöljyssä ja ohjauskiskoöljyssä.

Karboksylaattiruosteen estäjistä tärkeimmät ovatSinkkinaftenaattijaLanoliini magnesiumsaippua. Sinkkinaftenaatilla on hyvä öljyliukoisuus ja sillä on ruosteenestovaikutuksia sekä rauta- että ei-rautametalleissa. Sitä käytetään tavallisesti yhdessä bariumpetrolievisulfonaatin kanssa annoksena 2-3 % (massa)) ruosteenestoöljyn tiivistämiseen.

 

Esterit

Adipiinihapolla ja bentsoehapolla on ruosteenestovaikutuksia vedessä. Jos ne esteröidään, voidaan saada öljyliukoisia ruosteenestoaineita.

 

Edustavia tuotteita ovat mmsorbitolimono-oleaatti(Span-80), pentaerytritolimono-oleaatti, dodekenyylisukkinaatti ja lanoliini.

Kantavuus-80on yleisesti käytetty ruosteenestoaine ja pinta-aktiivinen aine, joka yhdistää ruosteenesto- ja emulgointiominaisuudet. Sillä on hyviä tuloksia säleikkötesteissä, ja sillä on kosteudenkestäviä ja vettä syrjäytyviä ominaisuuksia. Sitä käytetään erilaisissa tiivistys- ja leikkausöljyissä.

The rust resistance of different fatty acid sorbitol esters varies, generally oleic acid esters>stearic acid esters>lauriinihappoesterit.

Monoesterien ja triesterien ruosteenestokyky on samanlainen, ja eri estereillä on tietty syövyttävyys lyijyä kohtaan.

Triestereihin verrattuna monoesterit syövyttävät paremmin sinkkiä.

Dodekenyylimeripihkahapon puoliesterisillä on hyvät ruosteenesto- ja emulgointiominaisuudet ja se soveltuu hapettumisenesto- ja ruosteenestoturbiiniöljyyn.

Lanoliinion monimutkainen lipidiaine, jota lampaan keho erittää ja kiinnittyy villaan. Ennen linkoamista villa on rasvattava ja pestävä lanoliinin poistamiseksi. Poista, poista haju ja poista värit puhdistusliuoksesta ja kuivaamisen jälkeen hanki kellanruskea rasva-aine, nimittäin lanoliini, jota voidaan käyttää ruosteenestoaineena.
Lanoliini on luonnollinen rasva, jota, vaikka se on ikivanha ruosteenestoaine, käytetään edelleen laajalti. Lanoliini ei ole vain ruosteenestoaine, vaan myös kalvon muodostava materiaali pehmeälle ruosteenestoöljylle.
Lanoliinin ja sen johdannaisten alhaisissa lämpötiloissa ominaisuudet ja tarttuvuus ruosteenestoaineina ovat erinomaiset. Lanoliinilla on antioksidanttinen kyky ilmaan, hyvä pinnoitteen stabiilisuus, ja sillä on myös emulgointikykyä ja vedenpidätyskykyä.
Lanoliinin vahvan hygroskooppisuuden ja huonon liuotteliukoisuuden vuoksi hydroksyyliarvoa voidaan alentaa alueella, joka ei vähennä ruosteenkestävyyttä.
Lanoliinipohjaisilla ruosteenestoaineilla on yleensä hyvä ruosteenkestävyys, erityisesti meri- ja suolavedessä, ja niillä on erinomainen korroosionkestävyys. Niillä on kuitenkin vahva affiniteetti metalleihin ja huono rasvanpoistokyky.
Lanoliinin ja sulfonaattien yhdistelmällä voidaan saavuttaa erinomaiset ruosteenesto- ja rasvanpoistoominaisuudet synergistisen vaikutuksen ansiosta. Metallisaippuan valmistaminen lanoliinista voi parantaa veden syrjäytymistä ja käsien hien syrjäytymistä, ja sitä voidaan käyttää syrjäytystyyppisen ruosteenestoöljyn valmistukseen.

Orgaaninen fosfaatti ja sen suolat

Orgaaniset fosfaatit ovat pääasiassa ortofosfaatteja, fosfiitteja ja fosfonaatteja.Ortofosfaattikäytetään pääasiassa ruosteenestoaineena.

Fosfaattityyppisiä ruosteenestoaineita ovat:

Yksi- tai kaksinkertainen dodekyylifosfaattidodekoksipropyyli-isopropanoliamiinisuola, jolla on antioksidantteja, ruostetta ehkäiseviä ja kulumista estäviä ominaisuuksia;
Alkyyli-imidatsoliinifosfaattisuolalla on ruostetta ja kulutusta kestäviä ominaisuuksia.
Fosfaattiestereitä voidaan käyttää myös äärimmäisen paineen kulumisenestoaineina, ja niitä käytetään usein voiteluaineissa ja metallintyöstööljyissä. Se voi tuottaa erinomaisia ​​ruosteenestovaikutuksia, kun sitä käytetään yhdessä maaöljysulfonaattien ja sorbitolianhydridimonoesterien kanssa.
Orgaaniset amiinit, niiden suolat ja heterosykliset yhdisteet
Kiinassa yleisesti käytettyjä amiinisuoloja ovat mmN-oleiinihapon sarkosiinioktadekyyliamiinisuolajaheptadenyyli-imidatsoliinisukkinaatti. Orgaanisilla amiiniruosteenestoaineilla on hyvä kosteuden, veden syrjäytymisen ja hapon neutralointiominaisuuksien kestävyys, mutta sadan lehden laatikkotestin tulokset ovat huonot, ja niissä on enemmän korroosiota lyijylle ja tietty korroosiota kuparille ja sinkille. Kun sitä käytetään, on noudatettava varovaisuutta.
Bentsotriatsolion yleisimmin käytetty ruosteenestoaine heterosyklisten yhdisteiden joukossa. Se on erinomainen korroosionestoaine ja värjäytymistä estävä aine ei-rautapitoiselle kuparille ja sen seoksille, ja sillä on myös tietty ruosteenestovaikutus teräkseen.

 

Bentsotriatsoli on kuitenkin liukenematon mineraaliöljyyn ja liukenee veteen. Yleensä mineraaliöljyä lisättäessä tulee lisätä apuliuotin: se voidaan ensin liuottaa etanoliin, propanoliin tai butanoliin ja lisätä sitten mineraaliöljyyn; Se voidaan myös liuottaa apuliuottimiin, kuten butyyliftalaatti, dioktyyliftaaatti, tributyylifosfaatti tai kresyylifosfaatti ennen mineraaliöljyn lisäämistä.

Heterosyklisiin yhdisteisiin kuuluvat myös typpeä sisältävät heterosykliset yhdisteet, kuten esim1,3,4-tiadiatsoli ja sen johdannaiset. Näiden yhdisteiden molekyylirakenne on suhteellisen kompakti. Metallipinnoille adsorboituna se lisää öljykalvon lujuutta ja estää tehokkaasti voiteluöljyn rikki- ja fosforielementtien korroosiota. Typpeä sisältävien heterosyklisten yhdisteiden luokkana, 1,3,4-tiadiatsoli ja sen johdannaiset, molekyylin heteroatomien yksittäiset elektroniparit voivat adsorboitua kemiallisesti metalleihin muodostaen tiiviin öljykalvon passivointikalvon metallin pinnalle. . Tämä passivointikalvo voi eristää metallin katalyyttisen hajoamisen ja estää happamia tuotteita syövyttämästä metalleja, joten sitä voidaan käyttää voiteluöljyn korroosionestoaineena.