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Time:2018-08-01 Read:1635

以前人们为防止金属腐蚀、生锈,常将动植物油、矿物油、润滑油等直接涂布在金属表面上,这些油脂对金属稳定,不会腐蚀金属,它们具有一定的隔离空气中水、氧气的能力,但是阻止水、氧气向金属表面迁移的能力有限。有人做过实验,发现在金属表面涂5ram厚的润滑油膜,5天后透过油膜的水分为0.34~0.45g,而透过同样厚度的防锈油膜的水分只有0.005~0.008g。另外,这些油脂不能阻止二氧化硫,硫化氢等腐蚀物质的穿透。油脂本身也会因氧化而产生游离酸,造成金属腐蚀。因此为了提高油膜的防锈能力,常加入少量能够显著提高油膜保护金属抵御大气腐蚀能力的物质,这些物质必须能够和油膜很好地混溶,即具有较强的油溶性,故称为油溶性缓蚀剂。
当将油溶性缓蚀剂加入基础油中组成防锈油,并涂布于金属表面或将金属零件浸入其中后,由于金属表面是极性的,而基础油是非极性的,结果缓蚀剂分子的极性基团有“逃出”油层而亲和到油/金属界面的趋势;而非极性基由于其结构与基础油相似,有溶人油中的趋势,结果使缓蚀剂分子的极性基团吸附在金属表面上,而非极性基团则溶入油中,即缓蚀剂分子定向吸附于油/金属界面。缓蚀剂分子的定向吸附是其起缓蚀作用的前提,吸附越牢固,缓蚀效果就越好。
油溶性缓蚀剂的缓蚀效果受其分子内极性基团、非极性基团的结构、金属离子的种类、在油中的溶解度、温度等因素的影响。通常在相同浓度下,脂肪醇的防锈性较同系伯胺差,而脂肪胺又较同系脂肪酸差。羧酸脂肪醇酯也不是良好的缓蚀剂,除非在高浓度下。而多元醇脂肪酸酯,如Span80,含有两个或多个极性基团(-OH、-COOH),极性极强,而且多个极性基团协同作用使得防锈性明显增强。含有强极性基团的缓蚀剂如磺酸盐类、羧酸皂类、磷酸盐类等,它们的防锈性能往往较好。
油溶性缓蚀剂分子中烃基链的碳原子越多,缓蚀荆的防锈性越好,但随着烃基增长,油溶性下降,特别是低温溶解性降低。所以需要注意并不是越长越好。烃基链的结构也会影响缓蚀效果。磺酸盐、羧酸皂中所含的金属离子不同,其缓蚀效果也不同。通常碱金属皂比碱土金属皂的亲水性强,常用于防锈乳化液中,不宜用于防锈油中,因为亲水性强反而影响吸附层寿命。另外,有些金属如C0、Mn、Cu、Fe等能加速矿物油的氧化,使之变质,因此,这些金属皂类不宜作为缓蚀剂。碱土金属的防锈性能较好,一般多选用Ca、Mg、Ba、Al、Zn等金属的皂类作为缓蚀剂。
优良的油溶性缓蚀剂,除了必须具有很好的防锈性外,还必须有适当的油溶性和胶体安定性,这对防锈油的配制、储运及使用有很大的影响。缓蚀剂在油中的溶解度太大或太小都不理想。太小,以至于连单分子吸附层都形成不了,缓蚀作用无从谈起。太大,必须添加较大的量,才能保证吸附,起到较好的缓蚀作用。油酸、蓖麻油酸、石油磺酸等在矿物油中溶解度很大,于是常制成相应的金属皂类使用,使其油溶性适宜。而某些多极性基团缓蚀剂,如烯基丁二酸、羟基脂肪酸等,油溶性较差,使用时可添加适量的助溶剂。通常所用的缓蚀剂,当溶人基础油后,所形成的油溶液接近于胶体溶液,是一个不稳定的分散体系。当温度发生变化或经剧烈搅动后会有沉淀产生。当所用缓蚀剂相对分子质量过大或极性太强时,它们在低温下很少能充分溶解在矿物油中。故在配制低温下用的防锈油时,必须考虑防锈性与低温溶解性之问的配合。缓蚀剂油溶性好坏,在制备高浓度防锈油时常常需要考虑。如果防锈油在低温储运时有不明显的浑浊,而当温度回升时,沉淀又恢复溶解,则可以认为该产品的低温溶解性合格。温度也会影响缓蚀剂的吸附,当温度升高时,缓蚀剂分子的热运动加快,会发生脱附现象。然而不同的缓蚀剂由于吸附力的性质不同,吸附牢固程度也不同,因而发生脱附的温度也不同。一般来说,缓蚀剂分子极性越强,吸附得越牢,脱附越困难。在同系物中,随着相对分子质量的增加,脱附温度也随之升高。通常当温度不太高时,可利用增加缓蚀剂浓度的办法使吸附平衡向吸附方向转移。复配技术在缓蚀剂领域也得到广泛应用,因为几种缓蚀剂复合使用,可以达到相互取长补短、相辅相成的效果。例如石油磺酸钡可显著提高抗盐雾性,而苯并三氮唑对铜有特效,它们两者复配既可显著提高钢铁抗盐雾性能,又能有效地防止铜件变色。目前,油溶性缓蚀剂的品种很多,而且各有其特点,我们应当特别注意对缓蚀剂特点的研究与认识,以便进行最佳组合,达到最佳的缓蚀效果。

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