一种四元羧酸金属防锈剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种四元羧酸金属防锈剂，属于金属防锈技术领域。所述四元羧酸金属防锈剂的结构式为：

A kind of tetracarboxylic acid metal antirust agent and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种四元羧酸金属防锈剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及金属防锈
，具体涉及一种四元羧酸金属防锈剂（又称四元羧酸金属防锈剂单品或四元羧酸金属防锈单剂）及其制备方法和应用。
技术介绍
随着世界各国环保意识的提高和我国可持续发展战略的积极实施，金属防锈市场开始更加重视环保，这就意味着对金属防锈剂提出了更高的要求。我们都知道金属材料在生产、储运过程中如不经防锈处理会在较短时间内发生锈蚀，这对金属材料的外观和性能均会产生不良影响，锈蚀严重的甚至会造成材料报废。我国沿用多年的水基防锈液大多数都含有亚硝酸钠，它对黑色金属有很好的防锈性能，且价格低廉、使用方便、易去除等明显优点，但是亚硝酸钠会刺激人的皮肤，有致癌风险，故它的使用和排放受到严格限制。而防锈油和防锈漆是在金属表面形成一层保护性油膜或漆膜，隔绝周围环境介质对金属的腐蚀，从而达到较长时间防锈。其防锈性能虽好，但使用防锈油或防锈漆，不仅会消耗大量的油料原料，而且在后续金属加工(例如电镀、油漆、焊接、装配)及启封，均需要清除防锈油或防锈漆，这样不仅产生大量含油废液排放，造成环境污染，而且金属制品后期处理需要耗费大量的人力物力，增加成本。近年来由于环保等原因，环保型水基防锈剂的研究得到国内外研究者的广泛关注，特别是长效水基防锈剂的研制已成为一种趋势。在黑色金属防锈领域，二元酸和三元酸防锈剂是应用相对广泛的两种水基防锈剂。十二碳二元酸是一种常用的二元羧酸防锈剂，主要采用生物合成方法制备，专利CN201510659020.4和CN201610139691.2中详细介绍了十二碳二元酸的生物合成方法。但生物合成法存在操作复杂，废水量大，精制难度大等问题，造成其成本偏高，影响其在金属防锈领域的应用。三元酸指2,4,6-三（氨基己酸基）-1,3,5-三嗪，是一种有机三元聚羧酸无灰防锈剂，专利CN201010546770.8中介绍了三元羧酸的合成方法，即在水相中用氨基己酸的羧酸盐取代三聚氯氰的中的氯，然后再酸化得到成品。三元酸对铁拥有很好的防锈性能，可作为防锈单剂应用，但因为其酸值很高（干品通常在365mgKOH/g以上），所以在使用过程中需要用大量的碱性物质如液碱、醇胺等来中和溶解，这给配方的调配增加很大难度；同时其对其他金属比如铝、镁等的腐蚀也比较明显。另外，在添加使用过程中，还要求防锈剂具有抗硬水等性能，硬水中含有较多的Ca2＋和Mg2＋等离子，这些离子能与羧酸型的防锈剂起作用生成相应的钙皂、镁皂，导致防锈剂浓度降低，防锈性能下降，甚至丧失防锈能力。另一方面，硬水中的无机离子也是微生物的无机营养物，水的硬度越高，微生物生长和繁衍的速度就越快，使水基润滑剂及其中的防锈剂的性能下降越快。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种四元羧酸金属防锈剂及其制备方法，解决常规防锈单剂配伍性差、成本高的缺陷；该四元羧酸金属防锈剂能够作为水基防锈剂使用，对多种金属均有突出的防锈、抗氧化、防变色性能，生产成本低，流程简便，适合工业化和应用，对硬水稳定，实现绿色应用，环境友好。本专利技术提供的四元羧酸金属防锈剂的结构式为：其中R1为3～8个碳的直链或带支链的烷基，R2为0～8个碳的直链或带支链的烷基。本专利技术采用一种简单易行且环境友好的“一锅法”来合成四元羧酸金属防锈剂。本专利技术的技术方案为：在水溶液中，使用n-氨基烷基羧酸、二元胺、液碱为原料与三聚氯氰发生取代反应，最后用无机酸酸化得到四元羧酸成品；同时对所得成品进行防锈性能测试和与硬水相容性实验。本专利技术的四元羧酸金属防锈剂的制备方法，包括以下制备步骤：（1）将水、n-氨基烷基羧酸、二元胺混合，降温至-5～10℃；（2）分批投入三聚氯氰，同时滴加液碱，维持反应体系pH值在9～12；（3）升温至75～100℃，反应2～5h；优选反应2～3h；（4）用无机酸酸化至pH=1～6，过滤得固体产品，即为四元羧酸金属防锈剂。上述的四元羧酸金属防锈剂的制备方法，优选地，所述步骤（1）中所述n-氨基烷基羧酸的结构为：其中R1为3～8个碳的直链或带支链的烷基。上述的四元羧酸金属防锈剂的制备方法，优选地，所述步骤（1）中所述二元胺的结构为其中R2为0～8个碳的直链或带支链的烷基。上述的四元羧酸金属防锈剂的制备方法，优选地，所述制备方法中，（总）三聚氯氰、n-氨基烷基羧酸、二元胺的摩尔比为1：2.0～2.2：0.50～0.52。本专利技术同时提供了上述四元羧酸金属防锈剂的应用方法，将所述四元羧酸金属防锈剂加入到水基润滑液中，作为水基润滑液的防锈添加剂。本专利技术的四元羧酸金属防锈剂，属于一种有机四元羧酸无灰防锈单品，制备方法简便，应用于水基润滑液的防锈添加剂，至少具有以下有益效果：一、能够作为水基防锈剂使用，对多种金属均有突出的防锈、抗氧化、防变色性能；该四元羧酸金属防锈剂与液压液、削切液、金属加工液等具有良好的配伍性，能够作为水基防锈剂使用；该四元羧酸同时具有非极性基团和极性基团，利用定向吸附作用，通过阻止或延缓氧气和氢与金属零件表面接触来实现防锈，具体地，由于四元羧酸含有较强的极性基团羧基，利于使防锈剂分子吸附在零件表面，而疏水性的烃基在零件表面定向排列于极性基相反的一边形成保护膜，阻止水分子及其他与腐蚀反应有关的物质和电荷向金属表面移动而侵蚀零件表面，减缓腐蚀速度，起到防锈效果；实验证实，所制备的四元羧酸防锈剂拥有与行业广泛使用的三元羧酸防锈剂L190Plus相当甚至更优的防锈性能；同时，由于四元羧酸的杂环分子中的氮原子具有孤对电子，可与铁原子有空轨道的金属表面作用生成络合物，阻止氧、水等分子与金属接触，具有抗氧化作用和防变色性能；对多种金属如铸铁、碳钢、合金类金属均有突出的防锈、抗氧化、防变色性能，对其他金属比如铝、镁等有色金属的腐蚀性更小；二、生产成本低，流程简便，适合工业化和应用本专利技术的四元羧酸金属防锈剂，采用简单易行的一锅法合成制备，原料易得，生产设备易制造或购买，仅需通过控制反应条件及加料顺序，即可生产得到，流程简便，生产成本低，适合大规模工业化生产；由于制备的四元羧酸金属防锈剂酸值明显低于三元羧酸，所以在使用过程中也避免了大量的碱性物质如液碱、醇胺的中和溶解，配方调配方便，利于应用；三、实现绿色应用，环境友好本专利技术的四元羧酸金属防锈剂，不含亚硝酸钠、磷酸盐、六价铬、三价铬、硼酸系等行业禁用的有毒有害物质；实验证实，以三乙醇胺盐中和的四元羧酸金属防锈剂水溶液在不同硬度的硬水溶液保持澄清，显示出四元羧酸金属防锈剂具有优异的硬水相容性，对水质适应性强；该四元羧酸防锈剂在使用过程中还具有极低的泡沫倾向，处理后的金属表面无浮灰、无脂状物或胶状物、无油腻感，属于清洁型防锈产品，是一种绿色环保的无灰防锈剂。具体实施方式以下结合实施例进一步描述本专利技术。应该指出，本专利技术并非局限于下述各实施例。本专利技术的四元羧酸金属防锈剂，包括以下制备步骤：（1）将水、n-氨基烷基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种四元羧酸金属防锈剂，其特征在于：所述四元羧酸金属防锈剂的结构式为：/n

【技术特征摘要】
1.一种四元羧酸金属防锈剂，其特征在于：所述四元羧酸金属防锈剂的结构式为：



其中R1为3～8个碳的直链或带支链的烷基，R2为0～8个碳的直链或带支链的烷基。


2.一种如权利要求1所述的四元羧酸金属防锈剂的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤：（1）将水、n-氨基烷基羧酸、二元胺混合，降温至-5～10℃；（2）分批投入三聚氯氰，同时滴加液碱，维持反应体系pH值在9～12；（3）升温至75～100℃，反应2～5h；（4）用无机酸酸化至pH=1～6，过滤得固体产品，即为四元羧酸金属防锈剂。


3.如权利要求2所述的四元羧酸金属防锈剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊格，王永刚，黄加磊，
申请(专利权)人：洛阳太平洋联合石油化工有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41