1 概 述金属水基防锈剂因价廉、使用方便和易去除等优点而得到广泛应用,如亚硝酸钠、苯甲酸钠等的碱性水溶液等,然而这类防锈剂涂于金属表面后,液膜易流淌,待水分挥发后,还会在金属表面形成一层白霜,失去应有的防锈效果。为了达到一定的防锈期,通常隔几天就需重新进行一次防锈处理,在其中加入高分子成膜剂或吸潮剂,虽在一定程度上可提高膜的吸附性和膜的完整性,但防锈期通常只有1个月左右,并且是湿膜,因碰擦而易除去。因此,迫切需要有一种水基防锈剂,待水分挥发后留下一层干膜,能实现较长时间的防锈,同时又能用常用的水基金属清洗剂除去。为此,我们开展了水基成膜防锈剂的研究,经反复试验,合成出了一种适合于黑色金属防锈的SJ-06水基成膜防锈剂,对10钢室内挂片防锈3个月以上,加聚乙烯膜包封,防锈期1年以上。
2 试验方法根据防锈剂的作用机理,设计并合成含有适量防锈功能团的齐聚物,以自来水为介质,将合成物配成13%的水溶液,溶液透明,则水溶性合格;取100ml上述溶液,置于125ml白广口瓶中,盖上塞子,室内常温存放,若6个月无明显变化,则认为贮存稳定性合格。膜层去除性试验:将合成物配成13%的水溶液,浸涂于100mm×50mm×3mm的10钢片上,垂直沥干1h后,放入90℃的烘箱中烘8h,取出自然冷却至室温后,在60℃的5%664碱性水基清洗剂中摆洗2min,取出试片,若表面无肉眼可见固体防锈膜,则认为膜去除性合格。湿热防锈试验和叠片试验按SH0365进行。最后作室内挂片试验和封存防锈试验。
3 分子结构设计防锈剂分子中应包含适当链长的碳氢链和具有较强极性的基团,为使其溶于水,其中的极性基团应与水有很强的亲合力。此外,合成物还应含活性功能团,在一定的条件下,活性基团间的相互作用形成交联的高分子,从而获得具有网状结构的固体防锈膜,保护金属基体,免受有害物质的侵蚀。膜中残留的活性功能团与碱性金属清洗剂互相作用,形成亲水性极强的基团,将膜带入清洗剂溶液中。综上所述,合成物应具有如下结构:碳氢链——活性功能团——极性基团
4 试验结果及讨论按照上述结构设计,合成了8种化合物,反应物配比见表1。
合成工艺 反应物A(或B)加C,在150～220℃回流反应6h,自然冷却至40℃,加入HLB调节剂,再反应1h,出料。从表2中的试验结果知,增加反应物C的比例,有利于提高合成物的水溶性,相应地有利于膜层的去除,但膜层不易干,防锈性下降,这可能是增加反应物C,使整体的极性增加,即亲水性增强,有利于清洗,但使合成物中活性基团含量下降,导致相互间缩合能力降低,降低了膜的致密性,因此,防锈性和干燥性均受到影响。综合考虑各性能,6号样较理想,定名SJ-06,其主要性能评价结果见表3。
从表3的试验结果知,与亚硝酸钠型防锈水相比,SJ-06不但能获得干的防锈膜,而且具有较好的防锈性。试验结果还表明,在SJ-06溶液中加入亚硝酸钠,室内挂片防锈性反而下降,这可能是由于防锈膜本身极薄(<10μm),待水分挥发后,亚硝酸钠结晶析出,破坏了膜的完整性,有害物质易侵蚀基体,使防锈性下降。SJ-06防锈剂的封存试验,50mm×50mm×3mm 10钢试片,按SH/T0218制备,每样3片,浸防锈剂1min取出,沥干1h后,叠合在一起,用PE膜包封,常温存放,试验时间为1996.12.30～1998.02.30,试验地点为武汉室内挂片,试验结果,13%SJ-06光亮、无印、无锈,11%SJ-06+2%T746光亮、无印、无锈,表明在有聚乙烯膜包封的条件下,SJ-06防锈剂对钢的防锈期为1年以上。防锈膜去除性试验,将室内挂片和封存试验后的试片表面的防锈膜在5%664水基清洗剂中清洗,膜极易去除。
5 结束语通过试验,我们认为只要选择合适的反应物和配比,就能合成出既能溶于水,又能形成干膜,并能用常用的碱性水基清洗剂去除的防锈剂。本研究合成的SJ-06防锈剂具有较好的稳定性、防锈性和膜层去除性。SJ-06防锈剂久置后有少许白色沉淀物析出,这可能与SJ-06分子间的缓慢聚合有关,有待于深入研究和改进。
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