发明专利申请中的防锈剂的技术

何丹丹

摘 要：文章分析了近年来已公开的防锈剂发明专利申请，对上述专利申请进行了技术分类，介绍了新型防锈剂的各种应用及优点，现阶段常用的由磺酸类、羧酸与羧酸衍生物类、酯类、有机膦酸及盐类、有机胺及杂环化合物类组成的防锈剂，均能对钢铁表面进行防护，防止其受到侵害而造成损失；其中制作防锈剂的技术一直在不断改进，向着提高防护层性能，降低生产成本的方向进行；文章最后还对除锈剂的发展前景进行了展望，提供了专利技术的支持数据。

关键词：防锈剂；钢铁；表面；防蚀；磺酸盐；羧酸；酯类；有机磷酸；有机胺

中图分类号：TG174 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）19-0020-02

Abstract： This paper analyzes the patent application for antirust agent invention which has been published in recent years， classifies the above patent application， and introduces the various applications and advantages of the new antirust agent. At present， common antirust agents composed of sulfonic acid， carboxylic acid and carboxylic acid derivatives， esters， organic phosphonic acid and salts， organic amines and heterocyclic compounds can protect the surface of iron and steel from being damaged and cause losses. Among them， the technology of making antirust agent has been continuously improved， towards the direction of improving the performance of protective layer and reducing the production cost. Finally， the prospect of the development of antirust agent is prospected， and the supporting data of patent technology are provided.

Keywords： antirust agent； iron and steel； surface； corrosion protection； sulfonate； carboxylic acid； esters； organophosphoric acid； organic amine

引言

鋼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入侵。

本文对最新公开的防锈剂技术的发明专利申请作出了分析，并对上述专利申请进行了技术分类，阐述了各个发明对现有技术做出的贡献，以使所属技术领域的技术人员对防锈剂最新技术有深入了解。

1 磺酸盐类防锈剂的研究

磺酸盐是防锈剂领域中最常用的试剂组分，可以进一步细分为石油磺酸盐以及合成磺酸盐，化学通式为-R-SO3。该组分在防锈剂中可以达到优良的防锈性能，并且抗盐雾效果很好。磺酸盐油溶性乳化剂类型的试剂，将它配置成防锈乳化油会获得防锈和清洗性均好的效果。国外生产防锈剂的厂家很多，埃克森公司Paranox 30、德士古公司TLA-107、雪佛龙公司OLOA2501G等都是属于磺酸盐防锈剂。

中国第一汽车集团公司长春市福田精细化工有限公司[1]公开一种用于零件内腔除锈防锈的方法，具体步骤如下：依据零件的形状、大小、表面腐蚀的程度，在罐内按次序称取磷酸、柠檬酸、聚醚2010、乌洛托品、工业酒精、余量为水，加入对硝基苯酚；再进入下一步的反应罐，在反应罐里面依次称取C6H18O24P6、三乙醇胺、精制石油磺酸钠、剩余组分为水，加热搅拌，然后加入脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO3）、聚乙二醇6000双硬脂酸酯、柠檬酸等试剂、加入水，最后加入Na2MoO4，用NaOH作为pH调节剂，使得总体溶液的pH值到9.0，溶液为透明液体。最后将零件放入其中进行防锈处理，该方法得到的防锈剂适用于变速箱壳体、中桥或后桥壳体、转向机壳体等运动零件的表面处理，由于这些零件被腐蚀后会对运动状况产生不良影响，经过该除锈液的处理后，零件的形状、大小、尺寸没有出现改变，也对后续工作情况不常用影响；并且经过实际工业使用，达到良好的收益，节约了大量的成本。

2 羧酸及羧酸衍生物类防锈剂的研究

羧酸及羧酸衍生物也是防锈剂领域中常用的试剂，羧酸及其衍生物为R-COOH和（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-1，3-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。

上海源育节能环保科技有限公司[2]发明环保型微乳化防锈剂及其制备方法，该环保型微乳化防锈剂按以下方法制备：按摩尔比C12-C18一元羧酸∶尿素=2-4∶1称取C12-C18一元羧酸和尿素备用；将100份C12-C18一元羧酸、10-20份司盘80、10-20份石油磺酸钠、10-20份正戊醇、10-20份烷基酚聚氧乙烯醚依次加入搅拌器中，加热至50-80℃，充分搅拌至溶液透明，制得混合物A；将尿素溶于占总混合物重量25-40%的水中，充分搅拌溶解，制得混合物B；将混合物B加入混合物A中充分搅拌反应，即得环保型微乳化防锈剂母液；将制得的母液，按重量比加入10-50倍水充分搅拌，即得环保型微乳化防锈剂工作液。本发明的环保型微乳化防锈剂防锈效果优异，其作为优良的工序间防锈剂使用，最长防锈时间可达3个月，且节能减排和环保。

3 酯类防锈剂的研究

酯类在自然界中广泛存在，其化学通式为-RCOOR′。常用作化学试剂中的有羊毛脂、蜂蜡、乙酸苄酯、乳酸乙酯、糖酸甲酯、反-3-甲基巴豆酸甲酯、糠酸乙酯、硝酸异山梨酯、单硝酸异山梨酯、单油酸季戊四醇酯、己二酸二乙酯、十二酸乙烯酯、2-氨基苯甲酸甲酯等等都是广泛使用的金属防锈剂组分，此外酯类组分还具有芳香的气味，可以使得防锈剂获得良好的气味，减少表面处理时候的人员不适应性。

安徽省繁昌县皖南阀门铸造有限公司[3]提供了一种含有聚异丁烯酸甘油酯的金属防锈油，其是由下述重量份的原料制得：120号溶剂油110-120、羊毛脂1.8-3.3、聚异丁烯酸甘油酯2.1-3.4、硅烷偶联剂KH560 1-2，硬脂酸铝0.3-0.4、异丁醇0.1-0.2、抗氧剂168 0.2-0.3，抗氧剂264 0.1-0.2，聚丙二醇二缩水甘油醚0.1-0.2，环烷酸镁0.1-0.2，苯并三氮唑0.9-1.2，2-氨乙基十七烯基咪唑啉0.7-1.2，氢化牛脂胺0.5-1、聚异丁烯基丁二酰亚胺0.4-0.5、十二烷基硫酸钠0.3-0.8、复合成膜材料5-7、改性纳米水滑石粉1-2。该发明具有优异的接触防锈性能以及很好的气相防锈效果，对钢类以及黄铜具有良好的气相防锈效果以及接触防锈效果。

4 有机磷酸及盐类防锈剂的研究

有机磷酸常用试剂有三乙基膦酸、一乙基膦酸、植酸。例如，深圳市洁立龙精细化工有限公司[4]申请了一项名为环保磷化金属防锈剂的专利申请，其指出：现行的钢铁表面防锈处理都是采用比较古老的磷化防锈处理，使用含有较高磷含量的试剂，这些试剂使用后，会对环境水体造成污染。因此，更新升级现有磷处理剂变得十分迫切，该公司发明了一种环保的磷化防锈剂，可用于涂装前处理或直接用于金属防锈，其含有三个组分：一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二乙基三胺五乙酸钠；三乙基膦酸、一乙基膦酸或植酸；二价及三价金属离子化合物，该三种组分的质量比为10-45∶10-45∶1-10。该发明提供的环保磷化金属防锈剂对各种金属表面都能产生良好的效果，比同类产品的各种性能提高一个量级，并且磷化膜的厚度只有常规厚度几十分之一，综合成本低于常规处理成本。

5 有机胺及杂环化合物类防锈剂的研究

有机胺在防锈剂中常见的组分，化学通式为-R-NH2，常见的有机胺有：十八胺、仲铵、硬脂胺、环己基丙二胺、松香胺、硬质基丙二胺、N-可可基-1，3'-二氨基丙烷。但单独使用胺类防锈不佳，需要用有机酸进行复配使用，常用复配试剂为：脂肪酸、油酸十八烷胺、月桂酸、硬脂酸、松香酸、硬脂酸环己胺、四氢松香酸等。

启东尤希路化学工业有限公司及上海尤希路化学工业有限公司[5]申请了一项复合防锈剂的专利，使用了有机胺和有机酸进行复配，可以用于清洗金属表面，可以获得优良的防锈性能，进行处理后的金属表面没有板面锈蚀和色斑问题，同时金属表面有润滑性。这种防锈剂可以在2分钟内形成防锈膜。含有下列重量组分：有机酸5～35%、有机胺5～35%、缓蚀剂2～20% 、成膜剂2～20%、成膜促进剂1～10% 、表面活性剂0.1～1%、余量为水； 其中有機酸可以选择的是对叔丁基苯甲酸、对硝基苯甲酸；有机胺选自：乙醇胺、异丙醇胺、吗啉等；缓蚀剂、成膜剂、成膜促进剂、表面活性剂都是常规的选择；解决的钢板黄斑问题，避免了使用亚硝酸，提供了环保的防锈剂。

6 结束语

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。专利申请就可以从旁证明防锈剂领域的不断进步和改进，从专利总体情况来看，国内企业申请量比国外企业申请量少，急需投入更多力量，这对于防锈剂技术发展具有积极意义[6，7]。

参考文献：

[1]中国专利申请：CN101514459A，公开日2009-08-26.

[2]中国专利申请：CN103114291A，公开日2013-05-22.

[3]中国专利申请：CN103160834A，公开日2013-06-19.

[4]中国专利申请：CN101684560A，公开日2010-12-29.

[5]中国专利申请：CN101092693A，公开日2007-12-26.

[6]中国专利申请：CN105803448A，公开日2016-07-27.

[7]中国专利申请：CN1066893A，公开日1992-12-09.