Общо въведение в добавките за предотвратяване на ръжда.

Ръждата е смес от оксиди и хидроксиди, образувани върху метални повърхности от действието на кислород и вода, понякога съдържащи карбонати, образувани при контакт с въглероден диоксид във въздуха.

Например:

• основната желязна ръжда е железен оксид, който се състои главно от хидрат на железен оксид и железен хидроксид, обикновено е червен.
• Медната ръжда обикновено се състои от основен меден карбонат, който е основният компонент на зелената ръжда, генерирана върху повърхността на медта. Това е неорганично съединение с химична формула Cu₂(О)₂CO₃.

Проблемът с корозията на металите е широко разпространен в различни отрасли на икономиката. Металната корозия може значително да увреди производителността и стоковата стойност на металните продукти и дори да причини големи неизправности, водещи до бракуване на оборудването. За да избегнат ръждясването, хората са възприели различни методи и маслото против ръжда е най-разпространеният защитен метод за защита на метала от корозия. В промишлените области трябва да се обърне най-голямо внимание на ръждата на желязо и стомана. Ръждата е изключително сериозен проблем, причиняващ щети на стоманени продукти и механично оборудване.

Тук обсъждаме главно добавки против ръжда за стомана.

 

Добавките за предотвратяване на ръжда са известни и с няколко други имена, включително:

 

• Добавка против ръжда
• Инхибитор на ръждата
• Добавки за инхибиране на корозията
• Добавка за инхибитор на корозия
• Инхибитори на ръжда и корозия

 

Кратка история наДобавки за предотвратяване на ръжда

 

• Първоначално хората са използвали масло, ланолин и петролни липиди за предотвратяване на метална ръжда
• През 30-те години постепенно се разработват синтетични инхибитори на ръждата. се появяват маслоразтворими петролни сулфонатни инхибитори на ръжда, последвани от карбоксилни киселини като алкил или алкенил янтарна киселина и киселинни фосфатни инхибитори на ръжда. Инхибиторите на ръждата от типа на карбоксилната киселина като алкил или алкенил янтарна киселина бяха широко използвани в турбинното масло.
• След Втората световна война маслото против ръжда и добавките против ръжда се развиват бързо и се използват широко за предотвратяване на ръждата на метални продукти.
• През 50-те години на миналия век се появяват множество инхибитори на ръждата като естери на полиоли и мастни киселини, органични амини, соли на органични амини, хетероциклени съединения, окислени петролни масла, окислен парафинов восък и неговите метални соли и бензотриазол

 

Как действа добавката против ръжда?

Инхибиторите на ръжда са предимно полярни вещества и тяхната молекулярна структура се характеризира с:

• Единият край е силно полярна функционална група с хидрофилни свойства и силата на полярността оказва влияние върху предотвратяването на ръжда;

• Другият край е неполярна алкилова група с хидрофобни свойства и дължината на алкиловата верига също влияе върху нейната устойчивост на ръжда.

 

Когато нефтени продукти, съдържащи инхибитори на ръждата, влязат в контакт с метали, полярните групи в молекулите на инхибитора на ръждата имат силна адсорбционна сила върху металната повърхност, образувайки плътен едномолекулен или многомолекулен защитен слой върху металната повърхност, предотвратявайки корозивната среда от влизане в контакт с метала, като по този начин играе роля за предотвратяване на ръжда.
Инхибиторите на ръждата също имат солюбилизиращ ефект върху вода и някои корозивни вещества. Чрез разтваряне на тези вещества в мицели, те имат диспергиращ или дезактивиращ ефект върху корозивните вещества, като по този начин елиминират ерозията на металите от корозивни вещества. Разбира се, алкалните инхибитори на ръждата имат и неутрализиращ ефект върху киселинните вещества, като предотвратяват корозията на металите от киселини.

 

Има два вида адсорбция на инхибитори на ръжда върху метални повърхности:физическа адсорбцияихимическа адсорбция:

 

• Диполът на полярните молекули на инхибиторите на ръжда претърпява електростатично привличане с металната повърхност, образувайки физическа адсорбция, като сулфонати;
• Ако адсорбираните молекули могат да реагират химически с метали, се образува химическа адсорбция, като алкенилянтарна киселина.

Основни видове инхибитори на ръждата

Често използваните инхибитори на ръждата се разделят на пет категории въз основа на тяхната структура:

 

• сулфонати
• карбоксилни киселини и производни на карбоксилни киселини
• естери
• органични фосфати и соли
• органични амини
• и хетероциклични съединения.

Сулфонат

Сулфонате ранен използван инхибитор на ръждата.

 

• Според източника на суровини, той може да бъде разделен на петролни сулфонати и синтетични сулфонати;

• Според вида на метала той може да бъде разделен на бариев сулфонат, калциев сулфонат, магнезиев сулфонат, натриев сулфонат и цинков сулфонат.

• Калциевият сулфонат е най-често използваният сулфонат като детергент, следван от магнезиевия сулфонат. Бариевият сулфонат е най-често използваният сулфонат като инхибитор на ръждата, следван от натриевите и калциевите соли. В допълнение към металните сулфонати има и амониеви соли;

• Според основното число може да се раздели на неутрални сулфонати и базирани сулфонати.

 

Металните сулфонати обикновено избират бариеви, калциеви или натриеви соли. Тези полярни съединения могат да подобрят устойчивостта на ръжда и мокри метални повърхности и да образуват по-пълно и равномерно покритие. Сулфонатите имат афинитет към металите и могат да отстранят водата от металната повърхност. Металните сулфонати също подпомагат разтварянето на восък и окислен восък в течности.

Бариев сулфонати калциевият сулфонат осигуряват най-добра дренажна производителност, докато натриевият сулфонат е най-подходящ за производство на емулгирани (на водна основа) инхибитори на ръждата.

Металните сулфонати имат хидрофилна (полярна) глава, хидрофобна (неполярна) опашка, която прилепва (химически адсорбира) към металната повърхност и удължена опашка, която се отдалечава от метала и осигурява бариерен филм. Самите метални сулфонати осигуряват бариера между металната повърхност и външната среда.

Хидрофобната опашка от восъчни или окислени восъчни молекули се заплита със сулфонатни молекули, образувайки мембрана, която е по-здрава и по-хидрофобна от сулфоната или восъка самостоятелно.

Например в същата тестова среда
Разтворител, съдържащ 10% сулфонати или окислен восък, може да осигури 30 дни защита от корозия във влажна кутия;
Въпреки това, комбинация от 10% восък и сулфонати може да осигури над 60 дни защита от корозия във влажна кутия.

 

Натриев сулфонатима антикорозионни и емулгиращи свойства и обикновено се използва в антикорозионни емулгирани масла (течности). Използва се за предотвратяване на ръжда по време на производствени процеси и играе роля в смазването, охлаждането, предотвратяването на ръжда и почистването на течности за рязане на метали.
Като цяло, колкото по-голямо е молекулното тегло на натриевия сулфонат, толкова по-добро е неговото действие за предотвратяване на ръжда.

 

Бариев петролен сулфонате най-ранният и най-широко използван инхибитор на ръжда в Китай. Той има добра защита от ръжда, отлична устойчивост на корозия към различни метали, както и отлично изместване на вода и киселинна неутрализация, особено изключителна устойчивост на корозия в солена вода.

 

Като цяло, неутрални, нискобакални или среднобакални сулфонати се използват като инхибитори на ръждата. Сулфонатите с висока база често се използват като детергенти в двигателното масло, като играят неутрализираща и почистваща роля. Това е така, защото колкото по-висока е базовата стойност на сулфонатите, толкова по-лоши са техните характеристики против ръжда.

 

Връзка между базовото число и антикорозионните характеристики наКалциев сулфонат.

 

Вещ	Общо основно число, mgKOH/g	Дни за превенция на ръждата
Калциев петролен сулфонат А	0	﹥50
Синтетичен калциев сулфонат B	0	﹥50
Калциев петролен сулфонат C	22	﹥50
Синтетичен калциев сулфонат D	27	﹥50
Калциев петролен сулфонат Е	305	14
Синтетичен калциев сулфонат F	400	8

Динонил нафтален сулфонате друг вид синтетичен сулфонат, който може да бъде класифициран в няколко вида: бариева сол, калциева сол, цинкова сол и амониева сол.

 

 

Бариев динонил нафтален сулфонатима добра разтворимост в масло и устойчивост на ръжда, но устойчивостта му към солена вода не е толкова добра, колкото тази на бариев петролен сулфонат. Използването му е подобно на това на бариев петролен сулфонат и е особено подходящо за модулиране на масла за предотвратяване на ръжда с твърд филм и мек филм. Също така често се използва в смазочните греси и е важен тип инхибитор на ръждата.

Някои бариеви соли на динонил нафтален сулфонат също имат антиемулгиращи свойства, като неутралните бариеви соли на динонил нафтален сулфонат.

 

Карбоксилни киселини, карбоксилатни соли и техните производни

Дълговерижни мастни киселиниимат известна степен на устойчивост на ръжда, а металните соли на мастни киселини обикновено имат по-силна устойчивост на ръжда от оригиналните мастни киселини.

Инхибиторите на ръждата от тип карбоксилна киселина имат добра устойчивост на влага и ефектът от теста за излагане на жалузийната кутия също е добър, но им липсва ефективност на киселинна неутрализация и имат слаба устойчивост на корозия към олово и цинк.
Неговите метални соли имат добра устойчивост на корозия на металите.
Повечето карбоксилни киселини или метални соли на карбоксилни киселини имат слаба устойчивост на солена вода и изместване на водата.

Има много инхибитори на ръждата на основата на карбоксилна киселина и тяхното действие варира значително в зависимост от различните структури. Нонилфеноксиоцетната киселина е инхибитор на ръжда на черен метал с добра разтворимост в масло, а нейните аминови соли и имидазолинови соли също са добри инхибитори на ръжда;

Например,N-олеоил саркозини неговата октаамониева сол, имидазолинова сол също са ефективни инхибитори на ръждата за желязо и цветни метали. Това са инхибитори на ръжда с монокарбоксилна киселина, както и инхибитори на ръжда, съдържащи две карбоксилни киселини. Основният представител и широко използван инхибитор на ръжда, съдържащ две карбоксилни киселини, е алкенил или алкил янтарна киселина, главнододеценил янтарна киселина. Характеристиките му са добра устойчивост на ръжда, ниска дозировка и нечувствителност към вода. Използва се главно в турбинно масло, а също така се използва широко в хидравлично масло и масло за направляващи релси.

Сред карбоксилатните инхибитори на ръждата по-важните саЦинков нафтенатиЛанолин магнезиев сапун. Цинковият нафтенат има добра разтворимост в масло и има ефекти за предотвратяване на ръжда както върху черни, така и върху цветни метали. Обикновено се използва в комбинация с бариев петролен сулфонат в доза от 2% до 3% (маса)) за уплътняване на масло за предотвратяване на ръжда.

 

Естери

Адипиновата киселина и бензоената киселина имат антикорозионен ефект във водата. Ако се естерифицират, могат да се получат маслоразтворими средства против ръжда.

 

Представителните продукти включватсорбитол моноолеат(Span-80), пентаеритритол моноолеат, додеценилсукцинат и ланолин.

Обхват-80е често използван инхибитор на ръждата и повърхностноактивно вещество, което комбинира свойства за предотвратяване на ръжда и емулгиращи свойства. Има добри резултати при тестове на жалузи и има свойства за устойчивост на влага и водоизместване. Използва се в различни уплътнителни и режещи масла.

The rust resistance of different fatty acid sorbitol esters varies, generally oleic acid esters>stearic acid esters>естери на лауриновата киселина.

Ефективността за предотвратяване на ръждата на моноестерите и триестерите е сходна и различните естери имат известна корозивност спрямо оловото.

В сравнение с триестери, моноестерите имат по-голяма корозивност спрямо цинка.

Полуестер на додеценилянтарна киселинаима добри свойства за предотвратяване на ръжда и антиемулгиращи свойства и е подходящо за антиокислително и против ръжда турбинно масло.

Ланолине сложно липидно вещество, секретирано от тялото на овцата и прикрепено към вълната. Преди предене вълната трябва да бъде обезмаслена и измита, за да се отстрани ланолинът. Извлечете, дезодорирайте и обезцветете от почистващия разтвор и след изсушаване получете жълто-кафяво мастно вещество, а именно ланолин, което може да се използва като инхибитор на ръждата.
Ланолинът е естествена мазнина, която, въпреки че е древен инхибитор на ръждата, все още се използва широко днес. Ланолинът е не само средство против ръжда, но и филмообразуващ материал за меко филмово масло против ръжда.
Нискотемпературните характеристики и адхезията на ланолина и неговите производни като инхибитори на ръжда са отлични. Ланолинът има антиоксидантна способност за въздух, добра стабилност на покритието, а също така има характеристики на емулгираща сила и задържане на вода.
Поради силната хигроскопичност и лошата разтворимост на ланолина в разтворителя, хидроксилната стойност може да бъде намалена в обхвата без намаляване на устойчивостта на ръжда.
Базираните на ланолин инхибитори на ръждата обикновено показват добра устойчивост на ръжда, особено в морска и солена вода, с отлична устойчивост на корозия. Те обаче имат силен афинитет към металите и лошо обезмасляващо действие.
Комбинацията от ланолин и сулфонати може да постигне отлични свойства за предотвратяване на ръжда и обезмасляване поради синергичния ефект. Приготвянето на метален сапун от ланолин може да подобри изместването на водата и изместването на потта от ръцете и може да се използва за производство на масло за предотвратяване на ръжда от изместващ тип.

Органичен фосфат и неговите соли

Органичните фосфати са главно ортофосфати, фосфити и фосфонати.Ортофосфатсе използва главно като инхибитор на ръждата.

Инхибиторите на ръждата от фосфатен тип включват:

Единична или двойна додецил фосфат додекоксипропил изопропаноламинова сол, която има антиоксидантни, предпазващи от ръжда и против износване свойства;
Алкил имидазолин фосфатната сол има свойства за устойчивост на ръжда и износване.
Фосфатните естери могат също да се използват като добавки против износване при екстремно налягане и често се използват в смазочни материали и масла за обработка на метали. Може да доведе до отлични ефекти за предотвратяване на ръжда, когато се използва в комбинация с петролни сулфонати и моноестери на сорбитол анхидрид.
Органични амини, техните соли и хетероциклени съединения
Често използваните аминови соли в Китай включватN-олеинова киселина саркозин октадециламинова солихептаденил имидазолин сукцинат. Органичните аминови инхибитори на ръждата имат добра устойчивост на влага, изместване на водата и свойства за неутрализация на киселината, но резултатите от теста на сто листови кутии са лоши, с по-голяма корозия към оловото и определена корозия към медта и цинка. Когато се прилага, трябва да се внимава.
Бензотриазоле най-често използваният инхибитор на ръжда сред хетероцикличните съединения. Той е отличен инхибитор на корозията и антиобезцветяващ агент за цветна мед и нейните сплави, а също така има известен ефект за предотвратяване на ръжда върху стоманата.

 

Въпреки това, бензотриазолът е неразтворим в минерално масло и разтворим във вода. Обикновено, когато се добавя минерално масло, трябва да се добави съразтворител: той може първо да се разтвори в етанол, пропанол или бутанол и след това да се добави към минералното масло; Може също да се разтвори в съразтворители като бутил фталат, диоктил фталат, трибутил фосфат или крезил фосфат преди добавяне на минерално масло.

Хетероцикличните съединения включват също азотсъдържащи хетероциклични съединения, като напр1,3,4-тиадиазол и неговите производни. Молекулната структура на тези съединения е сравнително компактна. Когато се адсорбира върху метални повърхности, той е полезен за увеличаване на здравината на масления филм и ефективно инхибиране на корозията на серни и фосфорни елементи в смазочното масло. Като клас азотсъдържащи хетероциклени съединения, 1,3,4-тиадиазол и неговите производни, несподелената двойка електрони на хетероатомите в молекулата може химически да се адсорбира с метали, образувайки плътен маслен филм, пасивиращ филм върху металната повърхност . Този пасивиращ филм може да изолира каталитичното разлагане на метала и да предотврати корозията на металите с киселинни продукти, така че може да се използва като антикорозионна добавка за смазочно масло.