O introducere generală la aditivii pentru prevenirea ruginii.

Rugina este un amestec de oxizi și hidroxizi format pe suprafețele metalice prin acțiunea oxigenului și a apei, uneori conținând carbonați formați prin contactul cu dioxidul de carbon din aer.

De exemplu:

• Rugina principală de fier este oxidul de fier, care este compus în principal din oxid feric hidrat și hidroxid de fier, de obicei, este roșu.
• Rugina de cupru este în general compusă din carbonat de cupru de bază, care este componenta principală a ruginii verzi generate pe suprafața cuprului. Este un compus anorganic cu formula chimică Cu₂(OH)₂CO₃.

Problema coroziunii metalelor este larg răspândită în diverse industrii ale economiei. Coroziunea metalelor poate deteriora foarte mult performanța și valoarea mărfii a produselor din metal și chiar poate provoca defecțiuni majore, ducând la casarea echipamentelor. Pentru a evita ruginirea, oamenii au adoptat diverse metode, iar uleiul antirugină este cea mai comună metodă de protecție pentru a proteja metalul de coroziune. În domeniile industriale, rugina fierului și oțelului ar trebui să i se acorde cea mai mare atenție. Rugina este o problemă extrem de gravă care provoacă daune produselor din oțel și echipamentelor mecanice.

Aici, discutăm în principal despre aditivii anti-rugină pentru oțel.

 

Aditivii pentru prevenirea ruginii sunt cunoscuți și sub mai multe alte denumiri, inclusiv:

 

• Aditiv ani-rugină
• Inhibitor de rugină
• Aditivi care inhibă coroziunea
• Aditiv inhibitor de coroziune
• Inhibitori de rugină și coroziune

 

O scurtă istorie aAditivi pentru prevenirea ruginii

 

• Inițial, oamenii foloseau unt, lanolină și lipide din petrol pentru prevenirea ruginii metalice.
• În anii 1930, inhibitorii sintetici de rugină au fost dezvoltați treptat. Au apărut inhibitori de rugină de sulfonat de petrol solubili în ulei, urmați de acizi carboxilici, cum ar fi acidul alchil sau alchenil succinic și inhibitori de rugină fosfat acid. Inhibitorii de rugină de tip acid carboxilic, cum ar fi acidul alchil sau alchenil succinic, au fost utilizați pe scară largă în uleiul de turbină.
• După cel de-al Doilea Război Mondial, uleiul anti-rugină și aditivii anti-rugină s-au dezvoltat rapid și au fost utilizați pe scară largă în prevenirea ruginii produselor metalice.
• În anii 1950, au apărut numeroși inhibitori de rugină, cum ar fi esterii acizilor grași polioli, amine organice, săruri de amine organice, compuși heterociclici, uleiuri de petrol oxidate, ceară de parafină oxidată și sărurile sale metalice și benzotriazol.

 

Cum funcționează aditivul anti-rugină?

Inhibitorii de rugină sunt în mare parte substanțe polare, iar structura lor moleculară este caracterizată prin:

• Un capăt este o grupare funcțională extrem de polară, cu proprietăți hidrofile, iar puterea polarității are un impact asupra prevenirii ruginii;

• Celălalt capăt este o grupare alchil nepolară cu proprietăți hidrofobe, iar lungimea lanțului alchil îi afectează și rezistența la rugină.

 

Atunci când produsele petroliere care conțin inhibitori de rugină intră în contact cu metale, grupările polare din moleculele inhibitoare de rugină au o forță puternică de adsorbție pe suprafața metalului, formând un strat protector strâns cu o singură moleculă sau cu mai multe molecule pe suprafața metalului, prevenind mediul coroziv. de a intra în contact cu metalul, jucând astfel un rol de prevenire a ruginii.
Inhibitorii de rugină au, de asemenea, un efect de solubilizare asupra apei și a unor substanțe corozive. Prin solubilizarea acestor substante in micelii, ele au un efect dispersant sau dezactivator asupra substantelor corozive, eliminand astfel eroziunea metalelor de catre substantele corozive. Desigur, inhibitorii alcalini de rugină au și un efect neutralizant asupra substanțelor acide, împiedicând corodarea metalelor de către acizi.

 

Există două tipuri de adsorbție a inhibitorilor de rugină pe suprafețele metalice:adsorbție fizicășiadsorbție chimică:

 

• Dipolul moleculelor polare ale inhibitorilor de rugină suferă atracție electrostatică cu suprafața metalului, formând adsorbție fizică, cum ar fi sulfonații;
• Dacă moleculele adsorbite pot reacționa chimic cu metalele, se formează adsorbție chimică, cum ar fi acidul alchenilsuccinic.

Principalele tipuri de inhibitori de rugină

Inhibitorii de rugină utilizați în mod obișnuit sunt împărțiți în cinci categorii în funcție de structura lor:

 

• sulfonați
• acizi carboxilici și derivați ai acizilor carboxilici
• esteri
• fosfați și săruri organice
• amine organice
• și compuși heterociclici.

sulfonat

sulfonateste un inhibitor precoce de rugină utilizat.

 

• În funcție de sursa materiilor prime, poate fi împărțit în sulfonați de petrol și sulfonați sintetici;

• În funcție de tipul de metal, acesta poate fi împărțit în sulfonat de bariu, sulfonat de calciu, sulfonat de magneziu, sulfonat de sodiu și sulfonat de zinc.

• Sulfonatul de calciu este cel mai frecvent utilizat sulfonat ca detergent, urmat de sulfonatul de magneziu. Sulfonatul de bariu este cel mai frecvent utilizat sulfonat ca inhibitor de rugină, urmat de sărurile de sodiu și calciu. Pe lângă sulfonații metalici, există și săruri de amoniu;

• În funcție de numărul de bază, acesta poate fi împărțit în sulfonați neutri și sulfonați pe bază.

 

Sulfonații metalici aleg de obicei săruri de bariu, calciu sau sodiu. Acești compuși polari pot spori rezistența la rugină și suprafețele metalice umede și pot forma o acoperire mai completă și uniformă. Sulfonații au o afinitate pentru metale și pot elimina apa de pe suprafața metalului. Sulfonații de metal ajută, de asemenea, la dizolvarea cerii și a cerii oxidate în lichide.

sulfonat de bariuși sulfonatul de calciu asigură cea mai bună performanță de drenaj, în timp ce sulfonatul de sodiu este cel mai potrivit pentru producerea inhibitorilor de rugină emulsionați (pe bază de apă).

Sulfonații metalici au un cap hidrofil (polar), o coadă hidrofobă (nepolară) care aderă (se adsorbe chimic) la suprafața metalului și o coadă extinsă care se îndepărtează de metal și oferă o peliculă de barieră. Sulfonații metalici înșiși asigură o barieră între suprafața metalului și mediul extern.

Coada hidrofobă a moleculelor de ceară sau ceară oxidată se încurcă cu moleculele de sulfonat, formând o membrană care este mai puternică și mai hidrofobă decât sulfonatul sau doar ceara.

De exemplu, în același mediu de testare
Un solvent care conține 10% sulfonați sau ceară oxidată poate oferi 30 de zile de protecție împotriva coroziunii într-o cutie umedă;
Cu toate acestea, o combinație de 10% ceară și sulfonați poate oferi peste 60 de zile de protecție împotriva coroziunii într-o cutie umedă.

 

Sulfonat de sodiuare proprietăți antirugină și emulsionante și este utilizat în mod obișnuit în uleiurile (lichide) emulsionate antirugină. Este utilizat pentru prevenirea ruginii în timpul proceselor de fabricație și joacă un rol în lubrifierea, răcirea, prevenirea ruginii și curățarea fluidelor de tăiere a metalelor.
În general, cu cât greutatea moleculară a sulfonatului de sodiu este mai mare, cu atât performanța sa de prevenire a ruginii este mai bună.

 

Sulfonat de petrol de bariueste cel mai vechi și cel mai utilizat inhibitor de rugină în China. Are o bună prevenire a ruginii, o rezistență excelentă la coroziune la diferite metale, precum și o performanță excelentă de deplasare a apei și neutralizare a acidului, în special rezistență remarcabilă la coroziune în apă sărată.

 

În general, sulfonații neutri, cu bază scăzută sau cu bază medie sunt utilizați ca inhibitori de rugină. Sulfonații cu bază mare sunt adesea folosiți ca detergenți în uleiul de motor, jucând un rol de neutralizare și detergenție. Acest lucru se datorează faptului că cu cât valoarea de bază a sulfonaților este mai mare, cu atât performanța lor antirugină este mai slabă.

 

Relația dintre numărul de bază și performanța anti-rugină aSulfonat de calciu.

 

Articol	Numărul total de bază, mgKOH/g	Zile de prevenire a ruginii
Sulfonat de calciu și petrol A	0	﹥50
Sulfonat de calciu sintetic B	0	﹥50
Sulfonat de calciu și petrol C	22	﹥50
Sulfonat de calciu sintetic D	27	﹥50
Sulfonat de calciu și petrol E	305	14
Sulfonat de calciu sintetic F	400	8

Dinonil naftalen sulfonateste un alt tip de sulfonat sintetic, care poate fi clasificat în mai multe tipuri: sare de bariu, sare de calciu, sare de zinc și sare de amoniu.

 

 

Dinonil naftalen sulfonat de bariuare solubilitate bună în ulei și rezistență la rugină, dar rezistența la apă sărată nu este la fel de bună ca cea a sulfonatului de petrol de bariu. Utilizarea sa este similară cu cea a sulfonatului de petrol de bariu și este deosebit de potrivit pentru modularea uleiurilor pentru prevenirea ruginii de peliculă tare și moale. Este, de asemenea, folosit în mod obișnuit în grăsimile de lubrifiere și este un tip important de inhibitor de rugină.

Unele săruri de bariu ale Dinonil Naftalen Sulfonat au, de asemenea, proprietăți anti-emulsionare, cum ar fi sărurile de bariu neutre ale Dinonil Naftalen Sulfonat.

 

Acizi carboxilici, săruri carboxilate și derivații acestora

Acizi grași cu lanț lungau un anumit grad de rezistență la rugină, iar sărurile metalice ale acizilor grași au de obicei o rezistență mai puternică la rugină decât acizii grași originali.

Inhibitorii de rugină de tip acid carboxilic au o rezistență bună la umiditate, iar efectul de testare a expunerii cutiei de jaluzele este, de asemenea, bun, dar le lipsește performanța de neutralizare a acidului și au o rezistență slabă la coroziune la plumb și zinc.
Sărurile sale metalice au o bună rezistență la coroziune la metale.
Majoritatea acizilor carboxilici sau a sărurilor metalice ale acidului carboxilic au o rezistență slabă la apa sărată și la deplasarea apei.

Există mulți inhibitori de rugină pe bază de acid carboxilic, iar performanța lor variază foarte mult în funcție de structurile diferite. Acidul nonilfenoxiacetic este un inhibitor de rugină a metalelor negre cu solubilitate bună în ulei, iar sărurile sale de amine și sărurile de imidazolină sunt, de asemenea, buni inhibitori de rugină;

De exemplu,N-oleoil sarcozinăși sarea sa de octaamoniu sarea imidazolină sunt, de asemenea, inhibitori eficienți de rugină pentru metale feroase și neferoase. Aceștia sunt inhibitori de rugină ai acidului monocarboxilic, precum și inhibitori de rugină care conțin doi acizi carboxilici. Principalul inhibitor de rugină reprezentativ și utilizat pe scară largă care conține doi acizi carboxilici este acidul alchenil sau alchil succinic, în principalacid dodecenil succinic. Caracteristicile sale sunt rezistență bună la rugină, dozare redusă și insensibilitate la apă. Este utilizat în principal în uleiul de turbină și este, de asemenea, utilizat pe scară largă în uleiul hidraulic și uleiul șinelor de ghidare.

Dintre inhibitorii de rugină carboxilați, cei mai importanți suntNaftenat de zincșiSăpun cu lanolină magneziu. Naftenatul de zinc are o solubilitate bună în ulei și are efecte de prevenire a ruginii atât asupra metalelor feroase, cât și a celor neferoase. Este de obicei utilizat în combinație cu sulfonat de petrol de bariu într-o doză de 2% până la 3% (masă)) pentru a etanșa uleiul de prevenire a ruginii.

 

Esteri

Acidul adipic și acidul benzoic au efecte antirugină în apă. Dacă sunt esterificați, se pot obține agenți anti-rugină solubili în ulei.

 

Produsele reprezentative includmonooleat de sorbitol(Span-80), monooleat de pentaeritritol, dodecenilsuccinat și lanolină.

Interval-80este un inhibitor de rugină utilizat în mod obișnuit și un agent tensioactiv care combină proprietățile de prevenire a ruginei și de emulsionare. Are rezultate bune la testele cu jaluzele și are proprietăți rezistente la umiditate și deplasare a apei. Este folosit în diferite uleiuri de etanșare și tăiere.

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

Performanța de prevenire a ruginii a monoesterilor și triesterilor este similară, iar diferiții esteri au o anumită corozivitate la plumb.

În comparație cu triesteri, monoesterii au o mai mare coroziune față de zinc.

Semiesterul acidului dodecenilsuccinicare proprietăți bune de prevenire a ruginii și anti-emulsionare și este potrivit pentru uleiul de turbină anti-oxidare și anti-rugină.

Lanolinăeste o substanta lipidica complexa secretata de corpul oilor si atasata de lana. Înainte de filare, lâna trebuie degresată și spălată pentru a îndepărta lanolina. Preluați, deodorizați și decolorați din soluția de curățare și, după uscare, obțineți o substanță grasă galben-maro, și anume lanolină, care poate fi folosită ca inhibitor de rugină.
Lanolina este o grăsime naturală care, deși un inhibitor antic de rugină, este încă folosită pe scară largă și astăzi. Lanolina nu este doar un agent anti-rugină, ci și un material filmogen pentru uleiul anti-rugină moale.
Caracteristicile de temperatură scăzută și aderența lanolinei și a derivaților săi ca inhibitori de rugină sunt excelente. Lanolina are capacitate antioxidantă la aer, o bună stabilitate a stratului de acoperire și, de asemenea, are caracteristici de putere de emulsionare și reținere a apei.
Datorită higroscopicității puternice și solubilității slabe în solvent a lanolinei, valoarea hidroxilului poate fi redusă în intervalul de nereducere a rezistenței la rugină.
Inhibitorii de rugină pe bază de lanolină prezintă în general o rezistență bună la rugină, în special în apa de mare și apa sărată, cu o rezistență excelentă la coroziune. Cu toate acestea, au o afinitate puternică pentru metale și performanță slabă la degresare.
Combinația de lanolină și sulfonați poate obține proprietăți excelente de prevenire a ruginii și degresare datorită efectului sinergic. Fabricarea săpunului metalic din lanolină poate îmbunătăți deplasarea apei și deplasarea transpirației mâinilor și poate fi folosit pentru a produce ulei antirugină de tip deplasare.

Fosfatul organic și sărurile acestuia

Fosfații organici sunt în principal ortofosfați, fosfiți și fosfonați.Ortofosfateste folosit în principal ca inhibitor de rugină.

Inhibitorii de rugină de tip fosfat includ:

Sare de dodecoxipropil izopropanolamină de dodecil fosfat simplu sau dublu, care are proprietăți antioxidante, de prevenire a ruginii și anti-uzură;
Sarea fosfat de alchil imidazolină are proprietăți de rezistență la rugină și uzură.
Esterii de fosfat pot fi utilizați și ca aditivi anti-uzură la presiune extremă și sunt adesea utilizați în lubrifianți și uleiuri pentru prelucrarea metalelor. Poate produce efecte excelente de prevenire a ruginii atunci când este utilizat în combinație cu sulfonați de petrol și monoesteri de anhidridă de sorbitol.
Amine organice, sărurile lor și compuși heterociclici
Sărurile de amine utilizate în mod obișnuit în China includSarcozină octadecilamină a acidului N-oleicșisuccinat de heptadenil imidazolină. Inhibitorii de rugină cu amine organice au o rezistență bună la umiditate, deplasarea apei și proprietăți de neutralizare a acidului, dar rezultatele testului cu o sută de frunze sunt slabe, cu o coroziune mai mare la plumb și o anumită coroziune la cupru și zinc. Atunci când este aplicat, trebuie să aveți grijă.
Benzotriazoleste cel mai frecvent utilizat inhibitor de rugină dintre compușii heterociclici. Este un inhibitor excelent de coroziune și un agent anti-decolorare pentru cuprul neferos și aliajele sale și are, de asemenea, un anumit efect de prevenire a ruginii asupra oțelului.

 

Cu toate acestea, benzotriazolul este insolubil în ulei mineral și solubil în apă. În general, atunci când se adaugă ulei mineral, trebuie adăugat un co-solvent: acesta poate fi dizolvat mai întâi în etanol, propanol sau butanol și apoi adăugat în uleiul mineral; De asemenea, poate fi dizolvat în co-solvenți, cum ar fi ftalatul de butii, ftalatul de dioctil, fosfatul de tributil sau fosfatul de cresil înainte de adăugarea uleiului mineral.

Compușii heterociclici includ, de asemenea, compuși heterociclici care conțin azot, cum ar fi1,3,4-tiadiazol și derivații săi. Structura moleculară a acestor compuși este relativ compactă. Atunci când este adsorbit pe suprafețe metalice, este benefic pentru creșterea rezistenței peliculei de ulei și inhibarea eficientă a coroziunii elementelor de sulf și fosfor din uleiul lubrifiant. Ca o clasă de compuși heterociclici care conțin azot, 1,3,4-tiadiazol și derivații săi, perechea de electroni de heteroatomi din moleculă se poate adsorbi chimic cu metale, formând o peliculă densă de pasivare a peliculei de ulei pe suprafața metalului. . Această peliculă de pasivare poate izola descompunerea catalitică a metalului și poate preveni corodarea metalelor a produselor acide, astfel încât poate fi folosită ca aditiv anticoroziv pentru uleiul de lubrifiere.