Pengenalan Umum Kepada Aditif Pencegahan Karat.

Karat ialah campuran oksida dan hidroksida yang terbentuk pada permukaan logam dengan tindakan oksigen dan air, kadangkala mengandungi karbonat yang terbentuk melalui sentuhan dengan karbon dioksida di udara.

Sebagai contoh:

• karat besi utama ialah oksida besi, yang kebanyakannya terdiri daripada hidrat oksida ferik dan hidroksida besi, biasanya berwarna merah.
• Karat tembaga biasanya terdiri daripada karbonat tembaga asas, yang merupakan komponen utama karat hijau yang dihasilkan pada permukaan tembaga. Ia adalah sebatian bukan organik dengan formula kimia Cu₂(OH)₂CO₃.

Masalah kakisan logam berleluasa dalam pelbagai industri ekonomi. Hakisan logam boleh merosakkan prestasi dan nilai komoditi produk logam, malah menyebabkan kerosakan besar, yang membawa kepada pembuangan peralatan. Untuk mengelakkan karat, orang ramai telah menggunakan pelbagai kaedah, dan minyak Pencegahan Karat adalah kaedah perlindungan yang paling biasa untuk melindungi logam daripada kakisan. Dalam bidang perindustrian, karat besi dan keluli harus diberi perhatian yang paling. Karat adalah masalah yang sangat serius yang menyebabkan kerosakan pada produk keluli dan peralatan mekanikal.

Di sini, kami terutamanya membincangkan bahan tambahan anti-karat untuk keluli.

 

Aditif Pencegahan Karat juga dikenali dengan beberapa nama lain, termasuk:

 

• Aditif ani-karat
• Penghalang Karat
• Aditif Perencatan Kakisan
• Aditif Perencat Kakisan
• Perencat Karat dan Kakisan

 

Sejarah RingkasBahan Tambahan Pencegah Karat

 

• Pada mulanya, manusia menggunakan mentega, lanolin, dan lipid petroleum untuk pencegahan karat logam
• Pada tahun 1930-an, perencat karat sintetik telah dibangunkan secara beransur-ansur. perencat karat petroleum sulfonat larut minyak muncul, diikuti oleh asid karboksilik seperti alkil atau asid alkenil suksinik dan perencat karat asid fosfat. Perencat karat jenis asid karboksilik seperti alkil atau asid alkenil suksinik digunakan secara meluas dalam minyak turbin.
• Selepas Perang Dunia II, minyak anti-karat dan aditif anti-karat berkembang pesat dan digunakan secara meluas dalam pencegahan karat produk logam.
• Pada tahun 1950-an, banyak perencat karat seperti ester asid lemak poliol, amina organik, garam amina organik, sebatian heterosiklik, minyak petroleum teroksida, lilin parafin teroksida dan garam logamnya, dan benzotriazole muncul.

 

Bagaimanakah aditif anti-karat berfungsi?

Inhibitor karat kebanyakannya bahan polar, dan struktur molekulnya dicirikan oleh:

• Satu hujung ialah kumpulan berfungsi sangat kutub dengan sifat hidrofilik, dan kekuatan kekutuban mempunyai kesan ke atas pencegahan karat;

• Hujung yang lain ialah kumpulan alkil bukan polar dengan sifat hidrofobik, dan panjang rantai alkil juga mempengaruhi rintangan karatnya.

 

Apabila produk minyak yang mengandungi perencat karat bersentuhan dengan logam, kumpulan kutub dalam molekul perencat karat mempunyai daya penjerapan yang kuat pada permukaan logam, membentuk satu molekul tunggal atau lapisan pelindung berbilang molekul yang ketat pada permukaan logam, menghalang medium menghakis. daripada bersentuhan dengan logam, sekali gus memainkan peranan pencegahan karat.
Perencat karat juga mempunyai kesan pelarutan pada air dan beberapa bahan menghakis. Dengan melarutkan bahan-bahan ini dalam misel, ia mempunyai kesan penyebaran atau penyahaktifan pada bahan menghakis, dengan itu menghapuskan hakisan logam oleh bahan menghakis. Sudah tentu, perencat karat alkali juga mempunyai kesan peneutralan pada bahan berasid, menghalang logam daripada terhakis oleh asid.

 

Terdapat dua jenis penjerapan perencat karat pada permukaan logam:penjerapan fizikaldanpenjerapan kimia:

 

• Dipol molekul polar perencat karat mengalami tarikan elektrostatik dengan permukaan logam, membentuk penjerapan fizikal, seperti sulfonat;
• Jika molekul yang terjerap boleh bertindak balas secara kimia dengan logam, penjerapan kimia terbentuk, seperti asid alkenilsuccinic.

Jenis Utama Perencat Karat

Inhibitor karat yang biasa digunakan dibahagikan kepada lima kategori berdasarkan strukturnya:

 

• sulfonat
• asid karboksilik dan derivatif asid karboksilik
• ester
• fosfat organik dan garam
• amina organik
• dan sebatian heterosiklik.

Sulfonat

Sulfonatadalah perencat karat awal yang digunakan.

 

• Mengikut sumber bahan mentah, ia boleh dibahagikan kepada sulfonat petroleum dan sulfonat sintetik;

• Mengikut jenis logam, ia boleh dibahagikan kepada barium sulfonat, kalsium sulfonat, magnesium sulfonat, natrium sulfonat, dan zink sulfonat.

• Kalsium sulfonat adalah sulfonat yang paling biasa digunakan sebagai detergen, diikuti oleh magnesium sulfonat. Barium sulfonat adalah sulfonat yang paling biasa digunakan sebagai perencat karat, diikuti oleh garam natrium dan kalsium. Selain sulfonat logam, terdapat juga garam ammonium;

• Mengikut nombor asas, ia boleh dibahagikan kepada sulfonat neutral dan sulfonat berasaskan.

 

Sulfonat logam biasanya memilih garam barium, kalsium, atau natrium. Sebatian polar ini boleh meningkatkan rintangan karat, dan permukaan logam basah, dan membentuk salutan yang lebih lengkap dan seragam. Sulfonat mempunyai pertalian dengan logam dan boleh mengeluarkan air dari permukaan logam. Sulfonat logam juga membantu dalam melarutkan lilin dan lilin teroksida dalam cecair.

Barium sulfonatdan kalsium sulfonat memberikan prestasi saliran yang terbaik, manakala natrium sulfonat adalah yang paling sesuai untuk menghasilkan perencat karat teremulsi (berasaskan air).

Sulfonat logam mempunyai kepala hidrofilik (kutub), ekor hidrofobik (bukan kutub) yang melekat (menyerap secara kimia) pada permukaan logam, dan ekor lanjutan yang bergerak menjauhi logam dan menyediakan filem penghalang. Sulfonat logam sendiri menyediakan penghalang antara permukaan logam dan persekitaran luaran.

Ekor hidrofobik lilin atau molekul lilin teroksida terjerat dengan molekul sulfonat, membentuk membran yang lebih kuat dan lebih hidrofobik daripada sulfonat atau lilin sahaja.

Contohnya, dalam persekitaran ujian yang sama
Pelarut yang mengandungi 10% sulfonat atau lilin teroksida boleh memberikan perlindungan kakisan selama 30 hari dalam kotak lembap;
Walau bagaimanapun, gabungan 10% lilin dan sulfonat boleh memberikan perlindungan kakisan selama 60 hari dalam kotak lembap.

 

Natrium Sulfonatmempunyai sifat anti-karat dan pengemulsi dan biasanya digunakan dalam minyak emulsi anti-karat (cecair). Ia digunakan untuk pencegahan karat semasa proses pembuatan dan memainkan peranan dalam pelinciran, penyejukan, pencegahan karat, dan pembersihan dalam cecair pemotongan logam.
Secara amnya, Lebih besar berat molekul natrium sulfonat, lebih baik prestasi pencegahan karatnya.

 

Barium Petroleum Sulfonatadalah perencat karat yang paling awal dan paling banyak digunakan di China. Ia mempunyai pencegahan karat yang baik, rintangan kakisan yang sangat baik terhadap pelbagai logam, serta anjakan air yang sangat baik dan prestasi peneutralan asid, terutamanya rintangan kakisan air masin yang cemerlang.

 

Secara amnya, sulfonat neutral, bes rendah, atau bes sederhana digunakan sebagai perencat karat. Sulfonat dengan asas tinggi sering digunakan sebagai detergen dalam minyak enjin, memainkan peranan peneutralan dan detergen. Ini kerana semakin tinggi nilai asas sulfonat, semakin teruk prestasi anti-karatnya.

 

Hubungan antara nombor asas dan prestasi anti-karat bagiKalsium Sulfonat.

 

item	Jumlah Nombor Asas, mgKOH/g	Hari Pencegahan Karat
Kalsium Petroleum Sulfonat A	0	﹥50
Kalsium Sulfonat B sintetik	0	﹥50
Kalsium Petroleum Sulfonat C	22	﹥50
Kalsium Sulfonat Sintetik D	27	﹥50
Kalsium Petroleum Sulfonat E	305	14
Kalsium Sulfonat Sintetik F	400	8

Dinonil Naftalena Sulfonatadalah satu lagi jenis sulfonat sintetik, yang boleh dikelaskan kepada beberapa jenis: garam barium, garam kalsium, garam zink, dan garam ammonium.

 

 

Barium Dinonyl Naphthalene Sulfonatemempunyai keterlarutan minyak yang baik dan rintangan karat, tetapi rintangan air masinnya tidak sebaik barium petroleum sulfonat. Penggunaannya adalah serupa dengan petroleum sulfonat barium, dan ia amat sesuai untuk memodulasi minyak pencegah karat filem keras dan filem lembut. Ia juga biasa digunakan dalam pelincir gris dan merupakan jenis perencat karat yang penting.

Beberapa garam barium Dinonyl Naphthalene Sulfonate juga mempunyai sifat anti-pengemulsian, seperti garam barium neutral Dinonyl Naphthalene Sulfonate.

 

Asid karboksilik, garam karboksilat, dan terbitannya

Asid lemak rantai panjangmempunyai tahap ketahanan karat tertentu, dan garam logam asid lemak biasanya mempunyai rintangan karat yang lebih kuat daripada asid lemak asal.

Inhibitor karat jenis asid karboksilik mempunyai rintangan lembapan yang baik, dan kesan ujian pendedahan kotak louver juga baik, tetapi mereka tidak mempunyai prestasi peneutralan asid dan mempunyai rintangan kakisan yang lemah kepada plumbum dan zink.
Garam logamnya mempunyai ketahanan kakisan yang baik terhadap logam.
Kebanyakan asid karboksilik atau garam logam asid karboksilik mempunyai rintangan yang lemah terhadap air masin dan anjakan air.

Terdapat banyak perencat karat berasaskan asid karboksilik, dan prestasinya sangat berbeza dengan struktur yang berbeza. Asid nonylphenoxyacetic ialah perencat karat logam hitam dengan keterlarutan minyak yang baik, dan garam amina dan garam imidazolinnya juga merupakan perencat karat yang baik;

Sebagai contoh,N-oleoyl sarkosindan garam octaammonium garam imidazolinenya juga merupakan perencat karat yang berkesan untuk logam feror dan bukan ferus. Ini adalah perencat karat asid monokarboksilik, serta perencat karat yang mengandungi dua asid karboksilik. Perencat karat wakil utama dan digunakan secara meluas yang mengandungi dua asid karboksilik ialah alkenil atau asid alkil suksinik, terutamanyaasid dodesenil suksinik. Ciri-cirinya ialah rintangan karat yang baik, dos yang rendah, dan tidak sensitif terhadap air. Ia digunakan terutamanya dalam minyak turbin, dan juga digunakan secara meluas dalam minyak hidraulik dan minyak rel panduan.

Antara perencat karat karboksilat, yang lebih penting ialahZink naftenatdanSabun magnesium lanolin. Zink naftenat mempunyai keterlarutan minyak yang baik dan mempunyai kesan pencegahan karat pada kedua-dua logam ferus dan bukan ferus. Ia biasanya digunakan dalam kombinasi dengan barium petroleum sulfonate pada dos 2% hingga 3% (jisim)) untuk mengelak minyak pencegahan karat.

 

Ester

Asid adipik dan asid benzoik mempunyai kesan anti-karat dalam air. Jika ia diesterkan, agen anti-karat larut minyak boleh diperolehi.

 

Produk wakil termasuksorbitol monooleat(Span-80), pentaerythritol monooleate, dodecenylsuccinate dan lanolin.

Span-80adalah perencat karat yang biasa digunakan dan surfaktan yang menggabungkan ciri-ciri pencegahan karat dan pengemulsi. Ia mempunyai keputusan yang baik dalam ujian kotak louver dan mempunyai ciri kalis lembapan dan anjakan air. Ia digunakan dalam pelbagai minyak pengedap dan pemotongan.

The rust resistance of different fatty acid sorbitol esters varies, generally oleic acid esters>stearic acid esters>ester asid laurik.

Prestasi pencegahan karat monoester dan triester adalah serupa, dan ester yang berbeza mempunyai kekakisan tertentu untuk memimpin.

Berbanding dengan triester, monoester mempunyai kekakisan yang lebih besar kepada zink.

separuh ester asid dodecenylsuccinicmempunyai ciri-ciri pencegahan karat dan anti-pengemulsian yang baik dan sesuai untuk minyak turbin anti-pengoksidaan dan anti-karat.

Lanolinadalah bahan lipid kompleks yang dirembeskan oleh badan biri-biri dan melekat pada bulu. Sebelum berputar, bulu mesti degreased dan dibasuh untuk mengeluarkan lanolin. Dapatkan semula, nyahbau, dan nyah warna daripada larutan pembersih, dan selepas pengeringan, dapatkan bahan berlemak kuning-coklat, iaitu lanolin, yang boleh digunakan sebagai perencat karat.
Lanolin adalah lemak semula jadi yang, walaupun perencat karat purba, masih digunakan secara meluas hari ini. Lanolin bukan sahaja agen anti-karat, tetapi juga bahan pembentuk filem untuk minyak anti-karat filem lembut.
Ciri-ciri suhu rendah dan lekatan lanolin dan derivatifnya sebagai perencat karat adalah sangat baik. Lanolin mempunyai keupayaan antioksidan untuk udara, kestabilan salutan yang baik, dan juga mempunyai ciri-ciri kuasa pengemulsi dan pengekalan air.
Oleh kerana hygroscopicity yang kuat dan keterlarutan pelarut yang lemah bagi lanolin, nilai hidroksil boleh dikurangkan dalam julat tidak mengurangkan rintangan karat.
Inhibitor karat berasaskan lanolin umumnya mempamerkan rintangan karat yang baik, terutamanya dalam air laut dan air masin, dengan rintangan kakisan yang sangat baik. Walau bagaimanapun, mereka mempunyai pertalian yang kuat untuk logam dan prestasi nyahgris yang lemah.
Gabungan lanolin dan sulfonat boleh mencapai ciri pencegahan karat dan nyahgris yang sangat baik kerana kesan sinergistik. Membuat sabun logam daripada lanolin boleh meningkatkan anjakan air dan anjakan peluh tangan, dan boleh digunakan untuk menghasilkan minyak pencegah karat jenis anjakan.

Fosfat organik dan garamnya

Fosfat organik terutamanya ortofosfat, fosfat, dan fosfonat.Ortofosfatdigunakan terutamanya sebagai perencat karat.

Inhibitor karat jenis fosfat termasuk:

Garam dodesil fosfat dodekoksipropil isopropanolamine tunggal atau berganda, yang mempunyai sifat antioksidan, pencegah karat dan anti haus;
Garam alkil imidazolin fosfat mempunyai sifat rintangan karat dan haus.
Ester fosfat juga boleh digunakan sebagai bahan tambahan anti haus tekanan melampau dan sering digunakan dalam pelincir dan minyak kerja logam. Ia boleh menghasilkan kesan pencegahan karat yang sangat baik apabila digunakan dalam kombinasi dengan petroleum sulfonat dan sorbitol anhydride monoesters.
Amina organik, garamnya, dan sebatian heterosiklik
Garam amina yang biasa digunakan di China termasukGaram sarkosin oktadesilamin asid N-oleikdanheptadenyl imidazoline succinate. Perencat karat amina organik mempunyai ketahanan yang baik terhadap kelembapan, anjakan air, dan sifat peneutralan asid, tetapi keputusan ujian kotak seratus daun adalah buruk, dengan kakisan yang lebih besar untuk plumbum dan kakisan tertentu kepada kuprum dan zink. Apabila digunakan, berhati-hati harus dilakukan.
Benzotriazoleadalah perencat karat yang paling biasa digunakan di kalangan sebatian heterosiklik. Ia adalah perencat kakisan yang sangat baik dan agen anti perubahan warna untuk tembaga bukan ferus dan aloinya, dan juga mempunyai kesan pencegahan karat tertentu pada keluli.

 

Walau bagaimanapun, benzotriazole tidak larut dalam minyak mineral dan larut dalam air. Secara amnya, apabila menambah minyak mineral, pelarut bersama harus ditambah: ia boleh dibubarkan dalam etanol, propanol, atau butanol dahulu, dan kemudian ditambah kepada minyak mineral; Ia juga boleh dilarutkan dalam pelarut bersama seperti butil phthalate, dioctyl phthalate, tributyl phosphate, atau cresyl phosphate sebelum menambah minyak mineral.

Sebatian heterosiklik juga termasuk sebatian heterosiklik yang mengandungi nitrogen, seperti1,3,4-thiadiazole dan derivatifnya. Struktur molekul sebatian ini agak padat. Apabila diserap pada permukaan logam, ia berfaedah untuk meningkatkan kekuatan filem minyak dan berkesan menghalang kakisan unsur sulfur dan fosforus dalam minyak pelincir. Sebagai kelas sebatian heterosiklik yang mengandungi nitrogen, 1,3,4-thiadiazol dan terbitannya, pasangan elektron tunggal heteroatom dalam molekul boleh menjerap secara kimia dengan logam, membentuk filem pempasifan filem minyak padat pada permukaan logam . Filem pempasifan ini boleh mengasingkan penguraian pemangkin logam dan menghalang produk berasid daripada menghakis logam, jadi ia boleh digunakan sebagai bahan tambahan anti-karat untuk minyak pelincir.