三元羧酸防锈剂的应用

背景^[1][2]

钢铁是我们日常生活中使用最多的金属，特别是随着工业化社会进步以后人类对钢铁的使用量与日俱增。但是，钢铁在地球上的储备含量是有限的，而人类的矿产开采量不断上升。每年因腐蚀造成的钢铁损失非常惊人，造成大量资源的浪费。防止钢铁生锈的最常用的方法是使钢铁与氧隔绝，钢铁使用的环境中水与空气是氧的主要来源，所以保持钢铁表面的干燥和避免直接接触空气。通常采取的措施是：在钢铁表面涂覆油脂、油漆、搪瓷、塑料等，还可以用电镀等方法涂覆一层不易腐蚀的金属，但成本较高。

随着技术的进步，越来越多采用防锈剂对钢铁表面进行处理得到防锈的表面，防锈剂对钢铁表面能达到的防锈效果是决定于对钢铁表面保护的程度，所以对钢铁表面进行防锈就是阻止水汽、氧气和其他腐蚀品对钢铁表面的人侵。日本表面化学(株)研制出同时具有洗净和防锈功能的水溶性洗净防锈剂，适合用于汽车金属部件加工工序间的防锈处理。

水溶性洗净防锈剂组成中，含有羧酸类化合物、烷醇胺类化合物和二胺类化合物等。羧酸及羧酸衍生物也是防锈剂领域中常用的试剂，一元羧酸防锈剂即一元羧酸及其衍生物为R-COOH 和多元羧酸包括三元羧酸防锈剂(R-COO)_nMm。羧酸及羧酸的衍生物广泛存在自然界中含有多种组分，可以用于钢铁表面处理得到防锈保护面的试剂也有很多种，可以分为脂肪羧酸类和芳香羧酸类。

常用的有：动植物油的脂肪酸、硬脂酸、油酸、肉桂酸、蚁酸、丙酸、石油脂、巴豆酸、马来酸、草酸、富马酸、安息香酸、萘甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、烯基丁二酸、甲基丁酸、乙基戊酸、环丙烷甲酸、2 - 甲基环戊烷羧酸、反- 1，-环己烷二羧酸、4-氯苯甲酸、邻溴苯甲酸、间硝基苯甲酸等。这些羧酸都是廉价易得并且对钢铁表面处理都都能得到防腐防锈的效果，而且还有抗氧化老化的效果，所以广受欢迎用于防锈剂中。

应用^[2]

三元羧酸防锈剂可用于金属防锈，为了提高金属的使用寿命，减少不必要的腐蚀，节约成本，提高钢铁的使用寿命，防锈剂领域的研究人员们都不断努力进取，改进现有技术，发现新方法，以获得技术优势，抢占市场份额得到经济利益。如CP-50三元羧酸防锈剂是一种含量为50％的三元有机酸湿饼粉碎颗粒。主要用于半合成切削液、全合成研磨液、水性淬火液和水性清洗剂，汽车防冻液，防锈水等水性产品中作金属的腐蚀抑制添加剂使用。

CP-50三元羧酸防锈剂具有良好的防锈性，极端的低泡性，良好的硬水稳定性，在通常使用的浓度范围内的溶液对皮肤和粘膜无刺激性等优点。根据产品及对防锈性的要求不同，其在浓缩液中的加剂量可以是2—25％。直接配制防锈水时，可以用三乙醇胺和单乙醇胺将CP-50溶于水中，使5%水溶液的pH值为8－10。例如：纯净水 50％；CP-50 25%； MEA 12.5%；TEA 12.5%。

该产品在水中的分散性良好。建议在配方中的添加顺序为：先水再CP-50，搅拌成乳白色悬浊液，然后加入碱或醇胺，可以加快配方的溶解。再如Fsail3190（-65、-85）三元羧酸型防锈剂，Fsail3190防锈剂是由氨基羧酸衍生物和三嗪化合物等原料反应制得，可用于所有水基润滑和清洗系统，与Csail 7042水溶性铜缓蚀剂结合使用，可进一步提高多种金属防锈性能。

此外，有研究采用三元羧酸防锈剂制备一种应用于金属切削液的抑菌复合剂。金属切削过程是指将工件上多余的金属层，通过切削加工被刀具切除而形成切屑并获得几何形状、尺寸精度和表面粗糙度都符合要求的零件的过程。然而，在这一过程中，始终存在着刀具切削工件和工件材料抵抗切削的矛盾，从而产生一系列现象，如切削变形、切削热以及和刀具有关的刀具的磨损和刀具寿命，卷屑与断屑等。

合理使用切削液，则是解决问题的主要途径。要使切削温度和切削力得到限度的降低，提高刀具寿命和工件尺寸精度及表面质量，切削液要具有冷却、润滑、清洗以及防腐蚀等性能。金属加工液使用液的稳定性不仅与配方体系的稳定性有关，而且还离不开现场人员的维护。尽管金属加工液的普及，然而在机械加工过程中也有很多问题。每年的夏天，切削液使用液容易出现PH降低、细菌滋生、发臭甚至员工过敏等一系列问题；每年的冬天，会出现切削液泡沫溢出等问题。

因此，使用液PH太高，操作人员容易发生过敏；PH太低，使用液容易长菌。目前，当现场使用液出现PH降低现象时，需要时常添加PH调整剂，提高使用液的 PH，但是PH调整剂中包含杀菌剂，对人体有害。有研究提供了一种应用于金属切削液的抑菌复合剂，其包括以下重量百分比的组分：助剂18-22％；醇胺物22-28％；三元羧酸防锈剂26-32％；防锈剂12-18％；水8-12％。本发明还提供了一种应用于金属切削液的抑菌复合剂的制备方法和应用。

成品原液呈无色、均匀细腻且离心静置均不分层；同时，本发明具有非常好的水中分散性，与少量醇胺和水溶液混合，快速形成稳定的原液，与脱模剂其它组份可形成稳定的平衡体系，非常易于调配。相较于现有技术具有以下优点：1)碱储备量大，使用液PH随着时间的推移变化小，可以有效地解决PH降低发臭问题；2)使用液体系抗菌性能提高；3)产品温和、不刺激。

主要参考资料

[1] 何丹丹.发明专利申请中的防锈剂的技术.科技创新与应用，2018

[2] CN201810134446.1 一种应用于金属切削液的抑菌复合剂、制备方法及应用