1、气雾剂型万能防锈润滑剂防锈性能的研究郑义钊 1 陈 亮 1 凌 辉 1,2 郑吕凤 1 刘 彪 1（1.广东中山 广东三和化工科技有限公司 528429；2.广东佛山 佛山夫田涂料化工有限公司 528325）摘要：介绍了气雾剂型万能防锈润滑剂的基本组成以及分组分在体系中的防锈作用，利用乳化剂的复配技术原理，通过控制变量法筛选得出 T-80/Span-80 的最优复配比例，在这基础上，通过单因素实验，研究并分析各组分用量对防锈性能影响，当复配乳化剂用量为 4.0%，基础油 150N 为 15.0%，XHP 高温润滑脂用量为 2.5%，凡士林用量为 3.0%，缓蚀剂十二烯基丁二酸用量为2.0%，防
2、白水用量为 4.0%时，防锈性能最理想，性价比最高。关键词：防锈性能 复配技术 影响Research On The Rust Resistance Of Aerosol Anti-rust LubricantZheng Yizhao1, Chen Liang1, Ling Hui1,2, Zheng Lvfeng1, Liu Biao1 (1.Guangdong Sanhe Chemical Technology Co.,Ltd., Zhongshan 528429, Guangdong Province; 2.Foshan Futian Coatings Chemical Co. Ltd.,
3、Foshan528325, Guangdong Province)Abstract: Introducing a kind of preparation of aerosol anti-rust lubricant and each constituent of the main role in the system. By using the emulsifiers complex technical principles and controlling the variable method of screening gets optimal compounding ratio of T-
4、80/Span-80. On this basis, through the single factor experiment, the amount of each component on the impact of anti-rust performance is studyed and analyzed, when the amount of complex emulsifiers is 4.0%, 15.0% of 150N base oil, XHP temperature grease dosage is 2.5 %, 3.0% of the amount of Vaseline
5、, corrosion inhibitor dodecencylsuccinic acid dosage is 2.0%, anti-Whitewater is 4.0%, however, by this research, the best anti-rust performance and cost-effective Formula of aerosol-type universal anti-rust lubricant could be gotten.Keywords: rust resistance complex technology impact0 前言传统的防锈润滑剂主要是
6、通过在金属表面形成一层保护膜使之与环境的空气、水份等隔离，同时辅以一些金属钝化剂，以削弱金属的活性，减缓金属氧化、锈蚀的速度，从而达到防锈和保护金属的效果。但也存在一些缺点：1.不具备排水、排湿气的功能，把金属表面原有的水份封存在保护膜之内，与金属表面发生作用，容易出现锈点和墨点；2.金属表面油层非常厚，显得很油腻，容易沾灰，搬运很不方便，金属零件使用或装配前必须先用清洗剂清洗，清洗工序多，生产效率低；3.用于各种金属零件防锈蚀时，如零件叠放在一起时油膜容易因为零件之间的挪动摩擦而破损，导致防锈功能丧失。4.目前许多润滑剂的成膜不均匀，涂膜易出现缩孔或露底等现象，对金属防锈极其不利。目前，经过
7、许多学者的大量研究，已经开发出了新型的防锈润滑剂，不仅能防止金属腐蚀，而且能提供清洗、除尘、爽滑能力，其基础的配方大致组成为：基础油、表面活性剂、溶剂、缓蚀剂、渗透剂等。市场常见的产品如美国 WD-40，虽然在性能上已经有所革新，但由于分散剂及油性分散剂添加量过于单一，导致其成膜流平性能较差，而且容易出现流挂等弊端。为了克服这个缺点，油性乳化剂复配技术以及研制多功能防锈润滑剂成为未来发展的重点，本文重点之一就是研究乳化剂的复配对防锈润滑剂的影响，并且通过单因素法，对配方进行优化，实现提升产品性价比的目的。1 实验部分1.1 实验设备与试剂电动搅拌机 SFJ-40 (天津市鸿聚利试验设备厂)、7
8、66-3 型远红外快速干燥器（江苏省南通县金余电器配件厂） 、盐雾机(上海巨为仪器设备有限公司) 、CP413 电子天平（精度0.01g，奥赛斯仪器） 、灌装充气设备。煤油 (工业纯，茂名石化 )、XHP 高温润滑脂（分析纯，东营隆发化工有限公司） 、环保型渗透剂 JFC（分析纯，海安石油化工） 、十二烯基丁二酸（分析纯，杭州拓目科技有限公司） 、工业乙二醇单丁醚(工业纯，江海天化工 )、T-80 与 Span-80（食品级，临沂优尼特生物科技有限公司） 、基础油 150N（茂名石化） 、工业凡士林（工业纯，湛江市隆源化工有限公司） 。1.2 实验步骤本实验按照：配制产品灌封充气制板静置性能测
9、定的流程进行。先将 T-80 和表面活性剂 Span-80 以及煤油溶剂混合，在 1000r/min 转速下搅拌 5min 直到溶液呈黄亮透明，然后再加入基础油、XHP 高温润滑脂、甘油分散 20min，待体系分散均匀稳定后加入余下组分，分散均匀后即可得到配方原液；按照一定的料气比对其进行灌封充气（LPG） ，得到新型气雾剂万能防锈润滑剂；最后用得到的成品对已处理好的马口铁板进行喷涂，静置至无明显流挂。1.3 性能评价1.3.1 防锈漆膜外观将 10cm20cm0.28mm 马口铁板经防锈处理，室内挂放 24h 后，观察漆膜完整性、透明性和流挂等现象，以均匀、透明、边缘无收缩、无明显流挂为合格
10、。1.3.2 盐雾试验在处理好的马口铁片上均匀地喷涂一层防锈润滑剂，放在室内晾至膜干，然后将其放在盐雾机中（盐水浓度为 5%，实验温度设定为 35） ，连续试验到规定的时间，按时观察实验现象，并作好记录。1.3.3 盐水浸泡实验将喷涂有防锈润滑剂的马口铁片放置在 3%的盐水中，移至恒温箱，温度设定为 25，放置到规定的时间，及时做好观察和记录。2 实验结果与讨论2.1 万能防锈润滑剂的基本组成配制几种组分不同的万能防锈润滑剂，并对其防锈性能进行比较，具体的实验结果如下表 1 所示：表 1 不同种类万能防锈润滑剂的组成与防锈性能Table 1 Different types of univers
11、al anti-rust lubricant composition and rust resistance配方编号1 2 3 4基础 150N 15 15 15 15T-80 6 - 1 -Span-80 - 6 5 -环保型渗透剂 JFC 3 3 3 3XHP 高温润滑脂 3 3 3 3十二烯基丁二酸 1 1 1 1乙二醇单丁醚 3 3 3 3工业凡士林 3 3 3 3煤油 65 65 65 65盐雾试验，天 1.5 3 4 1.0盐水浸泡试验，天 2.0 7 10 1.5由表 1 可以看出，与其他三种万能防锈润滑剂相比，3 号防锈性能最为优越。这是因为吐温本身具备分散剂的良好性能密切相关
12、，而且其分子内部醚键较多，极性较大，对金属的吸附强，而且亲水能力较强，一定条件下，迅速将金属表面的水份吸附，并将其包裹是水分与金属表面隔离；与此同时，Span-80 与 T-80 相互也起到协同作用，不仅能快速降低表面张力，而且其本身是油包水分散剂，大大增强了其防锈性能。为了进一步研究万能防锈润滑剂的防锈性能及各组分对防锈性能的影响，综上所述，本实验研究以 3 号配方为基础进一步研究。2.2 复配分散剂的 HLB 对防锈性能的影响以 3 号为基础配方，在其他组分不变的前提下，研究不同吐温与司盘的复配 HLB 值对防锈性能的影响。根据乳化剂的复配原理 1，得出乳化剂复配 HLB 值计算公式：工业
13、纯 T-80 的 HLB15.0，Span-80 的 HLB4.3由乳化剂的复配技术原理 2可知，乳化效果要达到相对稳定，需要在水油两相之间形成高堆砌密度的，能提供高粘度和高弹性的界面膜，有效地防止水包油或者油包水中的油或水滴溢出，导致破乳、熟化程度低现象，最后使得防锈效果变差。采用两个 HLB 值相差较大的非离子表面活性剂复配 3，HLB 值小的亲油，其亲油部分进入油相，HLB 大的亲水，其尾部位于界面，这样错位组集就增大了体系的有效体积，在界面上吸附形成“ 复合物” ，走向排列紧密 4，界面膜强度高，从而能很好的防止分散体聚结，而且增强了乳化性能，对去除水份起到关键作用。表 2 乳化剂复配
14、的比例Table 2 the proportion of emulsifiers序号 1 2 3 4 5 6T-80/Span-80 0.1/5.9 0.5/5.5 1/5 2/4 3/3 5/1总 HLB 值 4.48 5.19 6.08 7.86 9.5 13.21 2 3 4 5 60102030405060708090100110初 始 锈 蚀 曲 线防锈时间长度/h体 系 乳 化 剂 总HLB/2 值图 1 复配乳化剂的总 HLB 对防锈性能的影响Fig.1 Compounded total dispersant HLB effect on corrosion performance
15、由表 2 和图 1 可以看出，复配的乳化剂的总 HLB 大约在 6.08 时，防锈性能达到最佳状态，而且比单一使用 T-80 或 Span-80 都要优越。一定范围内，随着 HLB 的增大，防锈性能增强，体系 HLB 过大时，系统亲水能力过强，乳化剂的羟基暴露在油膜表面，对水汽形成吸附过强，水份对金属形成电化学腐蚀，防锈性能下降。2.3 分散剂复配用量对防锈性能的影响以 3 号为基础配方，在其他组分不变的前提下，研究复配分散剂用量对防锈性能的影响。由图 2 研究表明，随着分散剂总量增加，防锈性能明显增强，然而当分散剂过量时，又会出现防锈性能下降的现象。整个体系中，分散剂增多了，其他组分在体系中
16、便会相对的减少，尤其是对防锈性能起到重要的基础油而言，相对比例失调，最后导致成膜厚度过薄，外界水分子渗透到膜内，导致生锈。0 1 2 3 4 5 6 7 8020406080100120140160180初 始 锈 蚀 曲 线复 配 分 散 剂 用 量/g防锈时间长度/h图 2 复配分散剂用量对防锈性能的影响Fig.2 Complex dispersant performance on the rust resistance2.4 基础油用量对防锈性能的影响2.4.1 基础油的选择基础油的相容性对防锈润滑剂的性能起到至关重要作用，相容性越好，体系就越稳定，越易于油膜的形成，对金属的保护起到关键
17、作用，通过基础油与煤油 1:1 混合，其相容性研究结果如下表 3：表 3 基础油相容性检测与筛选Table 3 base oil compatibilitys testing and screening基础油 150DN 150SN 150N 150BS与煤油形容性 差 良 优 优由表 3 可以看出，基础油 150N、150BS 与煤油相容性最佳，而且考虑到价格因素，本实验选择 150N 作为基础油。2.4.2 150N 用量对防锈性能的影响以 3 号为基础配方，在其他组分不变的前提下，研究基础油 150N 对防锈性能的影响，由图 3 可知，当体系没有基础油时，防锈性能效果明显较差，以后随着
18、150N 用量的不断增加，防锈性能呈现先增后减的趋势。这是因为体系中分散剂的用量是一定的，适当 150N用量下，体系分散性能较好，防锈性能呈上升趋势，当 150N 过量时，分散剂性能远远不够，不能很好地降低表面张力，使得油膜成膜效果差，因此出现局部张力过大或部分张力过小的情况而导致露底，防锈性能下降。0 5 10 15 20 25 30 35020406080100120140160初 始 锈 蚀 曲 线防锈时间长度/h150N用 量/g图 3 150N 用量对防锈性能的影响Fig.3 The amount of 150N on the corrosion performance2.5 XHP
19、 高温润滑脂对防锈性能的影响以 3 号为基础配方，在其他组分不变的前提下，研究 XHP 高温润滑脂对防锈性能的影响，实验结果表明，XHP 高温润滑脂对防锈性能的影响不是很明显，但是作为提供润滑作用时，效果是相当明显的，在此就不过多说明。XHP 高温润滑脂呈现较粘稠状液体，分子量较大，不易于成膜，在体系中降低煤油挥发速度，使为油膜成膜准备时间，所以少量存在还是有益的，但是一旦超过最大用量，防锈效果就会急剧下降，这是因为局部表面张力过大，流平性能较差，油膜露底，导致成膜不均匀，当 XHP 高温润滑脂进一步增加时，体系粘度增大，有效防锈物质相对应的增加，对防锈起到一定的作用，但是成本的相应提升，雾化
20、效果差，最终影响到产品的质量，研究表明其最佳用量为 2.5%。2.6 十二烯基丁二酸用量对防锈性的影响2.6.1 油性缓蚀剂作用机理成膜理论认为，油性缓蚀剂分子吸附于金属表面之后与金属作用形成不溶于水或难溶于水钝化膜，从而阻滞金属腐蚀过程,；吸附理论认为，是由于油溶性缓蚀剂分子结构具有不对称性，其极性部分如OH、COOH、SO 32 、NH 3 等与金属、水等极性物质有亲和力，非极性部分与油有相似的结构，具有亲油憎水能力，这种双亲分子极性端吸附在金属表面，非极性端溶于油中，发生了缓蚀剂分子在油-金属界面的定向吸附，形成排列有序的致密吸附膜，阻缓了腐蚀介质对金属的腐。另外，这种缓蚀剂的分子定向移
21、动和排列还可以于附油中无机盐，使其溶解并扩散到油中，达到脱盐防锈，当这种油性防锈剂涂于金属表面，缓蚀剂分子能把金属表面水分子置换掉，因此，油基防锈剂常称之为脱水防锈或置换防锈。缓蚀剂在脱水防锈油中使油膜密度增加，金属表面膜层更加紧密，附着力大大增强，可大大提高抗大气腐蚀的能力。常用的油性缓蚀剂有：石油硫酸钡、环烷酸锌、苯骈三氮唑等。十二烯基丁二酸是一种较长链的有机酸，亲油性非常强，而且分子中含有及性较强的羧基，对金属的亲和力强，牢牢地吸附在金属表面，不仅能将金属表面的金属盐吸附分离，而且将具有一定表面钝化能力，对金属防锈起到关键的作用。根据成膜理论的原理，以及防锈润滑剂的使用对象（黑色金属系列
22、） ，最终选择十二烯基丁二酸为金属缓蚀剂。王文忠 5等指出使用量在液压设备防锈油中添加量一般为 0.08%，不仅提高防锈性，而且在湿热条件下具有抗变色性。由图 4 可知，一定条件下，产品的防锈性能随着缓蚀剂的增加而增强，达到一定的值后，修能开始缓慢变差。这是因为酸值过大而导致金属被腐蚀引起的，制备该产品时应选择 2.0%的含量最为合适。0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4020406080100120140160180初 始 锈 蚀 曲 线防锈时间长度/h十 二 烯 基 丁 二 酸 用 量/g图 4 十二烯基丁二酸用量对防锈性能的影响Fig.4 Dodecencylsuccini
23、c acid content on the corrosion performance2.7 环保型渗透剂 JFC 用量对防锈性能的影响环保型渗透剂 JFC 渗透力强，可将金属表面间隙中的微量锈蚀快速松动并除去，对润滑作用非常关键，但是通过而对于防锈性能并没有很大的作用，用量对防锈性能的影响是相对稳定的， 。2.8 防白水用量对防锈性能的影响由图 5 可知，在一定范围内，随着防白水用量的增加，防锈性能有着一定的增加，而且起到助溶剂的作用；当防白水用量过多时，防锈性能反而有所下降，防白水在体系中起到除水、降低挥发速度的重要作用，防止抛射剂以及煤油的过快挥发，导致水汽凝结于油膜内部，影响性能，但是
24、，防白水本身吸水作用很强，当用量过多时，导致体系亲水过强，与水接触时将水分子分散到膜内，形成锈蚀现象。研究表明，防白水的最佳用量为 4.0%。0 1 2 3 4 5 6 7 8020406080100120140160180200初 始 锈 蚀 曲 线防 白 水 用 量/g防锈时间长度/h图 1.5 防白水用量对防锈性能的影响Fig.5 Whitewater dosage on the impact of anti-rust properties3 结论通过单因素分析法，筛选出复配分散剂 T-80/Span-80 的最优配比为 1/5；并且在此基础上，通过大量实验研究了防锈润滑剂各组分对防锈性
25、能的影响，最终研究表明防锈润滑剂的防锈性能的最优配方：复配乳化剂用量为 4.0%，基础油 150N 为 15%，XHP 高温润滑脂用量为 2.5%，凡士林用量为 3.0%，缓蚀剂十二烯基丁二酸用量为 2.0%，防白水用量为4.0%。此配方只是初步筛选，关于起润滑性能还有待继续研究。参考文献1 张坤玲，李瑞珍，尚平等 HLB 值与乳化剂的选择M 石家庄职业技术学院学报， 2004，16（6）：20-242 姜英涛涂料树脂转相乳化J 上海涂料，2007，45 （5） 3 付红菊，刘玮食品乳化剂复配在食品生产中的应用J 科技论坛，76-774 刘贵明基桩与场地检测技术M 武汉：湖北科学技术出版社， 19955 王文忠金属防锈剂M 电镀与环保， 2000，20（ 2）：33-34作者简介姓 名：郑义钊（男，汉族，1988 年 4 月出生）身份证号：450821198804155354联系方式：13924918317职 称：助理工程师（主要研究方向为气雾剂类精细化工产品）联系地址：广东省中山市黄圃镇大岑工业区敬业路 1 号广东三和化工科技有限公司邮编：528429
