En allmän introduktion till rostförebyggande tillsatser.

Rost är en blandning av oxider och hydroxider som bildas på metallytor genom inverkan av syre och vatten, ibland innehållande karbonater som bildas vid kontakt med koldioxid i luften.

Till exempel:

• den huvudsakliga järnrosten är järnoxid, som huvudsakligen består av järnoxidhydrat och järnhydroxid, vanligtvis är den röd.
• Kopparrost består i allmänhet av grundläggande kopparkarbonat, som är huvudkomponenten i grönrost som genereras på kopparytan. Det är en oorganisk förening med den kemiska formeln Cu₂(ÅH)₂CO₃.

Problemet med metallkorrosion är utbrett i olika branscher i ekonomin. Metallkorrosion kan avsevärt skada prestanda och råvaruvärde för metallprodukter och till och med orsaka stora fel, vilket leder till skrotning av utrustning. För att undvika rost har människor anammat olika metoder, och rostförebyggande olja är den vanligaste skyddsmetoden för att skydda metall från korrosion. Inom industriområdena bör rost av järn och stål ägnas mest uppmärksamhet. Rost är ett extremt allvarligt problem som orsakar skador på stålprodukter och mekanisk utrustning.

Här diskuterar vi främst rostskyddstillsatser för stål.

 

Rostförebyggande tillsatser är också kända under flera andra namn, inklusive:

 

• Rostfri tillsats
• Rostskyddsmedel
• Korrosionshämmande tillsatser
• Korrosionsinhibitortillsats
• Rost- och korrosionsinhibitorer

 

En kort historia omRostförebyggande tillsatser

 

• Till en början använde människor smör, lanolin och petroleumlipider för att förhindra metallrost
• På 1930-talet utvecklades gradvis syntetiska rostskyddsmedel. oljelösliga petroleumsulfonat-rosthämmare uppstod, följt av karboxylsyror som alkyl- eller alkenylbärnstenssyra och surt fosfat-rosthämmare. Rostinhibitorer av karboxylsyratyp såsom alkyl- eller alkenylbärnstenssyra användes i stor utsträckning i turbinolja.
• Efter andra världskriget utvecklades rostskyddsolja och rostskyddstillsatser snabbt och användes i stor utsträckning för att förhindra rost av metallprodukter.
• På 1950-talet uppstod många rostinhibitorer som polyolfettsyraestrar, organiska aminer, organiska aminsalter, heterocykliska föreningar, oxiderade petroleumoljor, oxiderat paraffinvax och dess metallsalter och bensotriazol.

 

Hur fungerar rostskyddstillsatsen?

Rostinhibitorer är mestadels polära ämnen, och deras molekylära struktur kännetecknas av:

• Ena änden är en mycket polär funktionell grupp med hydrofila egenskaper, och polaritetens styrka påverkar rostskyddet;

• Den andra änden är en opolär alkylgrupp med hydrofoba egenskaper, och längden på alkylkedjan påverkar också dess rostbeständighet.

 

När oljeprodukter som innehåller rostinhibitorer kommer i kontakt med metaller har de polära grupperna i rostskyddsmolekylerna en stark adsorptionskraft på metallytan, vilket bildar ett tätt enmolekyl- eller multimolekylärt skyddande lager på metallytan, vilket förhindrar det korrosiva mediet. från att komma i kontakt med metallen och därmed spela en rostförebyggande roll.
Rostskyddsmedel har även en solubiliserande effekt på vatten och vissa frätande ämnen. Genom att lösa dessa ämnen i miceller har de en dispergerande eller deaktiverande effekt på frätande ämnen och eliminerar därmed erosion av metaller av frätande ämnen. Naturligtvis har alkaliska rostskyddsmedel också en neutraliserande effekt på sura ämnen, vilket förhindrar att metaller korroderas av syror.

 

Det finns två typer av adsorption av rostinhibitorer på metallytor:fysisk adsorptionochkemisk adsorption:

 

• Dipolen hos de polära molekylerna av rostinhibitorer genomgår elektrostatisk attraktion med metallytan, vilket bildar fysisk adsorption, såsom sulfonater;
• Om de adsorberade molekylerna kan reagera kemiskt med metaller bildas kemisk adsorption, till exempel alkenylbärnstenssyra.

Huvudtyper av rostinhibitorer

Vanliga rostskyddsmedel är indelade i fem kategorier baserat på deras struktur:

 

• sulfonater
• karboxylsyror och karboxylsyraderivat
• estrar
• organiska fosfater och salter
• organiska aminer
• och heterocykliska föreningar.

Sulfonat

Sulfonatär en tidig rostskyddsmedel som används.

 

• Beroende på råvarukällan kan den delas in i petroleumsulfonater och syntetiska sulfonater;

• Beroende på typen av metall kan den delas in i bariumsulfonat, kalciumsulfonat, magnesiumsulfonat, natriumsulfonat och zinksulfonat.

• Kalciumsulfonat är det vanligaste använda sulfonatet som tvättmedel, följt av magnesiumsulfonat. Bariumsulfonat är det vanligaste använda sulfonatet som rostinhibitor, följt av natrium- och kalciumsalter. Förutom metallsulfonater finns det även ammoniumsalter;

• Enligt bastalet kan det delas in i neutrala sulfonater och baserade sulfonater.

 

Metallsulfonater väljer vanligtvis barium-, kalcium- eller natriumsalter. Dessa polära föreningar kan förbättra rostbeständigheten och våta metallytor och bilda en mer komplett och enhetlig beläggning. Sulfonater har en affinitet för metaller och kan ta bort vatten från metallytan. Metallsulfonater hjälper också till att lösa upp vax och oxiderat vax i vätskor.

Bariumsulfonatoch kalciumsulfonat ger den bästa dräneringsförmågan, medan natriumsulfonat är det mest lämpliga för att producera emulgerade (vattenbaserade) rostinhibitorer.

Metallsulfonater har ett hydrofilt (polärt) huvud, en hydrofob (icke-polär) svans som fäster (kemiskt adsorberar) till metallytan och en förlängd svans som rör sig bort från metallen och ger en barriärfilm. Metallsulfonater utgör själva en barriär mellan metallytan och den yttre miljön.

Den hydrofoba svansen av vax eller oxiderade vaxmolekyler trasslar ihop sig med sulfonatmolekyler och bildar ett membran som är starkare och mer hydrofobt än sulfonat eller enbart vax.

Till exempel i samma testmiljö
Ett lösningsmedel som innehåller 10 % sulfonater eller oxiderat vax kan ge 30 dagars korrosionsskydd i en fuktig låda;
En kombination av 10 % vax och sulfonater kan dock ge över 60 dagars korrosionsskydd i en fuktig låda.

 

Natriumsulfonathar rostskyddande och emulgerande egenskaper och används ofta i rostskydds-emulgerade oljor (vätskor). Det används för att förhindra rost under tillverkningsprocesser och spelar en roll vid smörjning, kylning, rostskydd och rengöring i skärvätskor av metall.
Generellt gäller att ju högre molekylvikt natriumsulfonat har, desto bättre är dess rostförebyggande prestanda.

 

Barium Petroleum Sulfonatär den tidigaste och mest använda rostinhibitorn i Kina. Den har bra rostskydd, utmärkt korrosionsbeständighet mot olika metaller, samt utmärkt vattenförskjutning och syraneutraliseringsprestanda, särskilt enastående saltvattenkorrosionsbeständighet.

 

Generellt används neutrala, låg- eller medelbasa sulfonater som rostinhibitorer. Sulfonater med hög bas används ofta som rengöringsmedel i motorolja och spelar en neutraliserande och rengörande roll. Detta beror på att ju högre basvärde sulfonater har, desto sämre är deras rostskyddsprestanda.

 

Förhållandet mellan basnummer och rostskyddsprestanda förKalciumsulfonat.

 

Artikel	Totalt bastal, mgKOH/g	Rostförebyggande dagar
Kalcium Petroleum Sulfonat A	0	﹥50
Syntetiskt kalciumsulfonat B	0	﹥50
Kalcium Petroleum Sulfonat C	22	﹥50
Syntetiskt kalciumsulfonat D	27	﹥50
Kalcium Petroleum Sulfonat E	305	14
Syntetiskt kalciumsulfonat F	400	8

Dinonylnaftalensulfonatär en annan typ av syntetiskt sulfonat, som kan klassificeras i flera typer: bariumsalt, kalciumsalt, zinksalt och ammoniumsalt.

 

 

Bariumdinonylnaftalensulfonathar god oljelöslighet och rostbeständighet, men dess saltvattenbeständighet är inte lika bra som bariumpetroleumsulfonat. Dess användning liknar den för bariumpetroleumsulfonat, och den är särskilt lämplig för att modulera hårdfilms- och mjukfilmsrostskyddsoljor. Det används också ofta i smörjfetter och är en viktig typ av rostskyddsmedel.

Vissa bariumsalter av dinonylnaftalensulfonat har också anti-emulgerande egenskaper, såsom neutrala bariumsalter av dinonylnaftalensulfonat.

 

Karboxylsyror, karboxylatsalter och deras derivat

Långkedjiga fettsyrorhar en viss grad av rostbeständighet, och fettsyrametallsalter har vanligtvis starkare rostbeständighet än ursprungliga fettsyror.

Rostinhibitorer av karboxylsyratyp har god fuktbeständighet, och testeffekten av jalusiboxens exponering är också bra, men de saknar syraneutralisering och har dålig korrosionsbeständighet mot bly och zink.
Dess metallsalter har god korrosionsbeständighet mot metaller.
De flesta karboxylsyror eller karboxylsyrametallsalter har dålig motståndskraft mot saltvatten och vattenförskjutning.

Det finns många karboxylsyrabaserade rostinhibitorer, och deras prestanda varierar mycket med olika strukturer. Nonylfenoxiättiksyra är en svartmetallrosthämmare med god oljelöslighet, och dess aminsalter och imidazolinsalter är också bra rostinhibitorer;

Till exempel,N-oleoyl-sarkosinoch dess oktaammoniumsalt imidazolinsalt är också effektiva rostinhibitorer för ferror och icke-järnmetaller. Dessa är monokarboxylsyra rostinhibitorer, samt rost inhibitorer som innehåller två karboxylsyror. Den främsta representativa och allmänt använda rostinhibitorn som innehåller två karboxylsyror är alkenyl- eller alkylbärnstenssyra, främstdodecenylbärnstenssyra. Dess egenskaper är god rostbeständighet, låg dosering och okänslighet för vatten. Den används främst i turbinolja och används också i stor utsträckning i hydraulolja och styrskenasolja.

Bland karboxylatrostskyddsmedel är de viktigareZinknaftenatochLanolin magnesiumtvål. Zinknaftenat har god oljelöslighet och har rostförebyggande effekter på både järn- och icke-järnmetaller. Det används vanligtvis i kombination med bariumpetroleumsulfonat i en dos på 2% till 3% (massa)) för att täta rostskyddsolja.

 

Estrar

Adipinsyra och bensoesyra har rostskyddseffekter i vatten. Om de är förestrade kan oljelösliga rostskyddsmedel erhållas.

 

Representativa produkter inkluderarsorbitolmonooleat(Span-80), pentaerytritolmonooleat, dodecenylsuccinat och lanolin.

Spännvidd-80är en vanligt förekommande rostinhibitor och ett ytaktivt medel som kombinerar rostförebyggande och emulgerande egenskaper. Den har goda resultat i lamellboxtester och har fukttäta och vattenförträngande egenskaper. Den används i olika tätnings- och skäroljor.

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

Den rostskyddande prestandan för monoestrar och triestrar är liknande, och olika estrar har en viss korrosivitet för bly.

Jämfört med triestrar har monoestrar större korrosivitet mot zink.

Dodecenylbärnstenssyrahalvesterhar goda rostskydds- och anti-emulgerande egenskaper och är lämplig för antioxidations- och anti-rostturbinolja.

Lanolinär en komplex lipidsubstans som utsöndras av fårkroppen och fästs vid ull. Före spinning måste ull avfettas och tvättas för att få bort lanolin. Hämta, deodorisera och avfärga från rengöringslösningen och erhåll efter torkning ett gulbrunt fettämne, nämligen lanolin, som kan användas som rostinhibitor.
Lanolin är ett naturligt fett som, även om det är en gammal roshämmare, fortfarande används i stor utsträckning idag. Lanolin är inte bara ett rostskyddsmedel, utan också ett filmbildande material för mjukfilmsskyddsolja.
Lågtemperaturegenskaperna och vidhäftningen av lanolin och dess derivat som rostinhibitorer är utmärkta. Lanolin har antioxidant förmåga att lufta, god stabilitet hos beläggningen och har även egenskaper som emulgerande kraft och vattenretention.
På grund av lanolins starka hygroskopicitet och dåliga lösningsmedelslöslighet kan hydroxylvärdet reduceras inom intervallet för att inte minska rostbeständigheten.
Lanolinbaserade rostinhibitorer uppvisar i allmänhet god rostbeständighet, särskilt i havsvatten och saltvatten, med utmärkt korrosionsbeständighet. De har dock en stark affinitet för metaller och dålig avfettningsprestanda.
Kombinationen av lanolin och sulfonater kan uppnå utmärkta rostskydds- och avfettningsegenskaper tack vare den synergistiska effekten. Att göra metalltvål av lanolin kan förbättra vattenförskjutning och handsvettförskjutning, och kan användas för att producera rostskyddsolja av typ förträngningstyp.

Organiskt fosfat och dess salter

Organiska fosfater är huvudsakligen ortofosfater, fosfiter och fosfonater.Ortofosfatanvänds främst som rostskyddsmedel.

Rostinhibitorer av fosfattyp inkluderar:

Enkelt eller dubbelt dodecylfosfatdodecoxipropylisopropanolaminsalt, som har antioxidant-, rostskydds- och slitageskyddsegenskaper;
Alkylimidazolinfosfatsalt har rost- och slitstyrka.
Fosfatestrar kan också användas som tillsatser mot slitage mot extrema tryck och används ofta i smörjmedel och metallbearbetningsoljor. Den kan ge utmärkta rostskyddseffekter när den används i kombination med petroleumsulfonater och sorbitolanhydridmonoestrar.
Organiska aminer, deras salter och heterocykliska föreningar
De vanligaste aminsalterna i Kina inkluderarN-oleinsyra sarkosinoktadecylaminsaltochheptadenylimidazolinsuccinat. Organiska aminrosthämmare har god motståndskraft mot fukt, vattenförskjutning och syraneutraliseringsegenskaper, men resultaten av testet med hundra lövboxar är dåliga, med större korrosion mot bly och viss korrosion mot koppar och zink. Vid tillämpning bör försiktighet iakttas.
Bensotriazolär den vanligaste rostinhibitorn bland heterocykliska föreningar. Det är en utmärkt korrosionsinhibitor och anti-missfärgningsmedel för icke-järnhaltig koppar och dess legeringar, och har även en viss rostförebyggande effekt på stål.

 

Bensotriazol är dock olösligt i mineralolja och lösligt i vatten. I allmänhet, när man tillsätter mineralolja, bör ett hjälplösningsmedel tillsättas: det kan lösas i etanol, propanol eller butanol först och sedan tillsättas till mineralolja; Det kan också lösas i hjälplösningsmedel som butylftalat, dioktylftalat, tributylfosfat eller kresylfosfat innan mineralolja tillsätts.

Heterocykliska föreningar inkluderar även kväveinnehållande heterocykliska föreningar, såsom1,3,4-tiadiazol och dess derivat. Molekylstrukturen hos dessa föreningar är relativt kompakt. När det adsorberas på metallytor är det fördelaktigt för att öka styrkan hos oljefilmen och effektivt hämma korrosion av svavel- och fosforelement i smörjolja. Som en klass av kvävehaltiga heterocykliska föreningar, 1,3,4-tiadiazol och dess derivat, kan de ensamma elektronparet av heteroatomer i molekylen kemiskt adsorbera med metaller och bilda en tät oljefilmspassiveringsfilm på metallytan . Denna passiveringsfilm kan isolera metallkatalytisk nedbrytning och förhindra att sura produkter korroderar metaller, så den kan användas som en korrosionsskyddstillsats för smörjolja.