Opšti uvod u aditive za sprečavanje hrđe.

Rđa je mješavina oksida i hidroksida koja nastaje na metalnim površinama djelovanjem kisika i vode, ponekad sadrži karbonate nastale kontaktom s ugljičnim dioksidom u zraku.

Na primjer:

• glavna željezna hrđa je željezni oksid, koji se uglavnom sastoji od hidrata željeznog oksida i željeznog hidroksida, obično je crvene boje.
• Bakarna rđa se uglavnom sastoji od bazičnog bakrenog karbonata, koji je glavna komponenta zelene rđe koja se stvara na površini bakra. To je neorgansko jedinjenje sa hemijskom formulom Cu₂(OH)₂CO₃.

Problem korozije metala je rasprostranjen u raznim privrednim granama. Korozija metala može uvelike oštetiti performanse i robnu vrijednost metalnih proizvoda, pa čak i uzrokovati velike kvarove, što dovodi do raspada opreme. Kako bi izbjegli hrđu, ljudi su usvojili različite metode, a ulje za zaštitu od rđe je najčešći način zaštite metala od korozije. U industrijskim oblastima, hrđi željeza i čelika treba posvetiti najveću pažnju. Rđa je izuzetno ozbiljan problem koji uzrokuje oštećenja čeličnih proizvoda i mehaničke opreme.

Ovdje uglavnom raspravljamo o aditivima protiv rđe za čelik.

 

Aditivi za sprečavanje hrđe poznati su i pod nekoliko drugih imena, uključujući:

 

• Aditiv za ani-rđu
• Inhibitor rđe
• Aditivi koji inhibiraju koroziju
• Aditiv za sprečavanje korozije
• Inhibitori rđe i korozije

 

Kratka istorijaAditivi za sprečavanje hrđe

 

• U početku su ljudi koristili puter, lanolin i naftne lipide za prevenciju rđe metala
• U 1930-ima postepeno su se razvijali sintetički inhibitori rđe. Pojavili su se inhibitori hrđe rastvorljivi u petrolej sulfonatu, zatim karboksilne kiseline kao što su alkil ili alkenil sukcinska kiselina i inhibitori rđe kiselog fosfata. Inhibitori hrđe tipa karboksilne kiseline, kao što su alkil ili alkenil jantarna kiselina, bili su naširoko korišteni u turbinskom ulju.
• Nakon Drugog svjetskog rata, ulje protiv rđe i aditivi protiv rđe brzo su se razvili i bili su široko korišteni u sprječavanju rđe metalnih proizvoda.
• Pedesetih godina prošlog stoljeća pojavili su se brojni inhibitori rđe kao što su poliolni estri masnih kiselina, organski amini, soli organskih amina, heterociklična jedinjenja, oksidirana naftna ulja, oksidirani parafinski vosak i njegove metalne soli, te benzotriazol

 

Kako djeluje aditiv protiv hrđe?

Inhibitori hrđe su uglavnom polarne tvari, a njihovu molekularnu strukturu karakteriziraju:

• Jedan kraj je visoko polarna funkcionalna grupa sa hidrofilnim svojstvima, a snaga polariteta utiče na prevenciju rđe;

• Drugi kraj je nepolarna alkil grupa sa hidrofobnim svojstvima, a dužina alkilnog lanca takođe utiče na njegovu otpornost na rđu.

 

Kada naftni proizvodi koji sadrže inhibitore rđe dođu u kontakt sa metalima, polarne grupe u molekulima inhibitora rđe imaju jaku adsorpcionu silu na površini metala, formirajući čvrsti jednomolekulski ili višemolekulski zaštitni sloj na površini metala, sprečavajući korozivni medij. da ne dođu u kontakt sa metalom i tako igraju ulogu u prevenciji rđe.
Inhibitori hrđe također imaju solubilizirajući učinak na vodu i neke korozivne tvari. Solubilizirajući ove tvari u micelama, one djeluju disperzivno ili deaktivirajuće na korozivne tvari, čime eliminišu eroziju metala korozivnim tvarima. Naravno, inhibitori alkalne rđe imaju i neutralizirajući učinak na kisele tvari, sprječavajući metale da budu korodirani kiselinama.

 

Postoje dvije vrste adsorpcije inhibitora hrđe na metalnim površinama:fizička adsorpcijaihemijska adsorpcija:

 

• Dipol polarnih molekula inhibitora rđe podliježe elektrostatičkom privlačenju s metalnom površinom, formirajući fizičku adsorpciju, kao što su sulfonati;
• Ako adsorbirani molekuli mogu kemijski reagirati s metalima, nastaje hemijska adsorpcija, kao što je alkeniljantarna kiselina.

Glavne vrste inhibitora rđe

Obično korišteni inhibitori hrđe podijeljeni su u pet kategorija na osnovu njihove strukture:

 

• sulfonati
• karboksilne kiseline i derivati ​​karboksilne kiseline
• esteri
• organskih fosfata i soli
• organski amini
• i heterociklična jedinjenja.

Sulfonat

Sulfonatje rani inhibitor rđe koji se koristi.

 

• Prema izvoru sirovina, može se podijeliti na naftne sulfonate i sintetičke sulfonate;

• Prema vrsti metala, može se podijeliti na barij sulfonat, kalcijum sulfonat, magnezijum sulfonat, natrijum sulfonat i cink sulfonat.

• Kalcijum sulfonat je najčešće korišćeni sulfonat kao deterdžent, a sledi ga magnezijum sulfonat. Barijum sulfonat je najčešće korišćeni sulfonat kao inhibitor rđe, a slede ga soli natrijuma i kalcijuma. Pored metalnih sulfonata, postoje i amonijumove soli;

• Prema baznom broju može se podijeliti na neutralne sulfonate i sulfonate na bazi.

 

Metalni sulfonati obično biraju soli barija, kalcija ili natrija. Ova polarna jedinjenja mogu poboljšati otpornost na rđu, mokre metalne površine i formirati potpuniji i ujednačeniji premaz. Sulfonati imaju afinitet prema metalima i mogu ukloniti vodu s površine metala. Metalni sulfonati također pomažu u rastvaranju voska i oksidiranog voska u tekućinama.

Barijum sulfonati kalcijum sulfonat pružaju najbolje performanse drenaže, dok je natrijum sulfonat najpogodniji za proizvodnju emulgiranih inhibitora hrđe (na bazi vode).

Metalni sulfonati imaju hidrofilnu (polarnu) glavu, hidrofobni (nepolarni) rep koji se prianja (hemijski adsorbuje) na metalnu površinu i produženi rep koji se udaljava od metala i stvara zaštitni film. Sami metalni sulfonati predstavljaju barijeru između metalne površine i vanjskog okruženja.

Hidrofobni rep voska ili oksidiranih molekula voska zapliće se s molekulama sulfonata, formirajući membranu koja je jača i hidrofobnija od sulfonata ili samog voska.

Na primjer, u istom okruženju za testiranje
Rastvarač koji sadrži 10% sulfonata ili oksidiranog voska može pružiti 30 dana zaštite od korozije u vlažnoj kutiji;
Međutim, kombinacija 10% voska i sulfonata može pružiti preko 60 dana zaštite od korozije u vlažnoj kutiji.

 

Natrijum sulfonatima svojstva protiv rđe i emulgiranja i obično se koristi u emulgiranim uljima (tečnostima) protiv rđe. Koristi se za prevenciju rđe tokom proizvodnih procesa i igra ulogu u podmazivanju, hlađenju, prevenciji rđe i čišćenju tečnosti za rezanje metala.
Općenito, što je veća molekularna težina natrijum sulfonata, to su bolje njegove performanse u prevenciji rđe.

 

Barijum naftni sulfonatje najraniji i najčešće korišteni inhibitor hrđe u Kini. Ima dobru prevenciju rđe, odličnu otpornost na koroziju na različite metale, kao i odličnu sposobnost istiskivanja vode i neutralizaciju kiseline, posebno izvanrednu otpornost na koroziju slane vode.

 

Općenito, neutralni, niskobazni ili srednjebazni sulfonati se koriste kao inhibitori rđe. Sulfonati sa visokom bazom često se koriste kao deterdženti u motornom ulju, imaju ulogu neutralizacije i deterdženta. To je zato što što je viša bazna vrijednost sulfonata, to su lošije njihove karakteristike protiv rđe.

 

Odnos između osnovnog broja i performansi protiv rđeKalcijum sulfonat.

 

Stavka	Ukupni bazni broj, mgKOH/g	Dani prevencije rđe
Kalcijum petroleum sulfonat A	0	﹥50
Sintetički kalcijum sulfonat B	0	﹥50
Kalcijum petroleum sulfonat C	22	﹥50
Sintetički kalcijum sulfonat D	27	﹥50
Kalcijum petroleum sulfonat E	305	14
Sintetički kalcijum sulfonat F	400	8

Dinonil naftalen sulfonatje još jedna vrsta sintetičkog sulfonata, koji se može klasificirati u nekoliko tipova: barijeva so, kalcijeva so, cinkova so i amonijeva so.

 

 

Barijum dinonil naftalen sulfonatima dobru topljivost u ulju i otpornost na rđu, ali njegova otpornost na slanu vodu nije tako dobra kao kod barij petrolej sulfonata. Njegova upotreba je slična upotrebi barijum petroleum sulfonata, a posebno je pogodna za modulaciju ulja za zaštitu od hrđe tvrdog filma i mekog filma. Takođe se obično koristi za podmazivanje masti i važan je tip inhibitora hrđe.

Neke barijeve soli dinonil naftalen sulfonata također imaju svojstva protiv emulgiranja, kao što su neutralne barijeve soli dinonil naftalen sulfonata.

 

Karboksilne kiseline, karboksilatne soli i njihovi derivati

Dugolančane masne kiselineimaju određeni stepen otpornosti na rđu, a soli metala masnih kiselina obično imaju veću otpornost na rđu od originalnih masnih kiselina.

Inhibitori hrđe tipa karboksilne kiseline imaju dobru otpornost na vlagu, a učinak testa izloženosti lamela je također dobar, ali im nedostaje učinak neutralizacije kiseline i slaba je otpornost na koroziju na olovo i cink.
Njegove metalne soli imaju dobru otpornost na koroziju metala.
Većina karboksilnih kiselina ili metalnih soli karboksilne kiseline imaju slabu otpornost na slanu vodu i istiskivanje vode.

Postoji mnogo inhibitora hrđe na bazi karboksilne kiseline, a njihov učinak uvelike varira s različitim strukturama. Nonilfenoksisirćetna kiselina je inhibitor hrđe crnog metala sa dobrom rastvorljivošću u ulju, a njene soli amina i soli imidazolina su takođe dobri inhibitori rđe;

Na primjer,N-oleoil sarkozini njegova oktaamonijumova so imidazolinska so su takođe efikasni inhibitori rđe za gvožđe i obojene metale. To su inhibitori hrđe monokarboksilne kiseline, kao i inhibitori hrđe koji sadrže dvije karboksilne kiseline. Glavni predstavnik i široko korišten inhibitor rđe koji sadrži dvije karboksilne kiseline je alkenil ili alkil sukcinska kiselina, uglavnomdodecenil sukcinska kiselina. Njegove karakteristike su dobra otpornost na rđu, niska doza i neosjetljivost na vodu. Uglavnom se koristi u turbinskom ulju, a također se široko koristi u hidrauličkom ulju i ulju za vodilice.

Među inhibitorima karboksilatne rđe važniji su oniCink naftenatiLanolin magnezijum sapun. Cink-naftenat ima dobru rastvorljivost u ulju i ima efekte prevencije rđe i na crne i na obojene metale. Obično se koristi u kombinaciji sa barijum petroleum sulfonatom u dozi od 2% do 3% (masenih)) za zaptivanje ulja za sprečavanje rđe.

 

Esteri

Adipinska kiselina i benzojeva kiselina imaju efekte protiv rđe u vodi. Ako su esterifikovani, mogu se dobiti sredstva protiv rđe topiva u ulju.

 

Reprezentativni proizvodi uključujusorbitol monooleat(Span-80), pentaeritritol monooleat, dodecenilsukcinat i lanolin.

raspon{0}}je uobičajeni inhibitor hrđe i surfaktant koji kombinuje svojstva sprječavanja hrđe i emulgiranja. Ima dobre rezultate u testovima kutija sa lamelama i ima svojstva otpornosti na vlagu i istiskivanje vode. Koristi se u raznim uljima za zaptivanje i rezanje.

The rust resistance of different fatty acid sorbitol esters varies, generally oleic acid esters>stearic acid esters>estri laurinske kiseline.

Učinak monoestera i triestara u prevenciji rđe je sličan, a različiti estri imaju određenu korozivnost za olovo.

U poređenju sa triestrima, monoestri imaju veću korozivnost za cink.

Poluester dodecenilsukcinske kiselineima dobra svojstva za prevenciju rđe i anti-emulzifikaciju i pogodno je za turbinsko ulje protiv oksidacije i hrđe.

Lanolinje složena lipidna supstanca koju luči tijelo ovce i vezana je za vunu. Prije predenja vuna se mora odmastiti i oprati kako bi se uklonio lanolin. Uzmite, dezodorirajte i obezbojite iz otopine za čišćenje, a nakon sušenja dobijete žuto-smeđu masnu tvar, odnosno lanolin, koji se može koristiti kao inhibitor rđe.
Lanolin je prirodna mast koja se, iako drevni inhibitor hrđe, i danas široko koristi. Lanolin nije samo sredstvo protiv rđe, već i materijal koji stvara film za mekano filmsko ulje protiv rđe.
Niskotemperaturne karakteristike i adhezija lanolina i njegovih derivata kao inhibitora hrđe su odlične. Lanolin ima antioksidativnu sposobnost prozračnosti, dobru stabilnost premaza, a ima i karakteristike emulgatorske moći i zadržavanja vode.
Zbog jake higroskopnosti i loše rastvorljivosti lanolina u rastvaraču, hidroksilna vrednost se može smanjiti u granicama nesmanjene otpornosti na rđu.
Inhibitori hrđe na bazi lanolina općenito pokazuju dobru otpornost na rđu, posebno u morskoj i slanoj vodi, uz odličnu otpornost na koroziju. Međutim, oni imaju jak afinitet prema metalima i loše performanse odmašćivanja.
Kombinacija lanolina i sulfonata može postići izvrsna svojstva prevencije rđe i odmašćivanja zahvaljujući sinergističkom efektu. Izrada metalnog sapuna od lanolina može poboljšati istiskivanje vode i potiskivanje znoja ruku, a može se koristiti za proizvodnju ulja za zaštitu od rđe.

Organski fosfat i njegove soli

Organski fosfati su uglavnom ortofosfati, fosfiti i fosfonati.Ortofosfatuglavnom se koristi kao inhibitor hrđe.

Inhibitori rđe fosfatnog tipa uključuju:

Jednostruka ili dvostruka so dodecil fosfata dodekoksipropil izopropanolamina, koja ima antioksidativna svojstva, sprječava rđu i habanje;
Alkil imidazolin fosfatna sol ima svojstva otpornosti na hrđu i habanje.
Fosfatni estri se također mogu koristiti kao aditivi protiv habanja pri ekstremnom pritisku i često se koriste u mazivima i uljima za obradu metala. Može proizvesti odlične efekte prevencije rđe kada se koristi u kombinaciji s naftnim sulfonatima i monoesterima anhidrida sorbitola.
Organski amini, njihove soli i heterociklična jedinjenja
Najčešće korištene soli amina u Kini uključujuN-oleinska kiselina sarkozin oktadecilaminska soliheptadenil imidazolin sukcinat. Organski aminski inhibitori rđe imaju dobru otpornost na vlagu, istiskivanje vode i svojstva neutralizacije kiseline, ali rezultati testa sa stotinjak listova su loši, sa većom korozijom za olovo i određenom korozijom za bakar i cink. Prilikom primjene treba biti oprezan.
benzotriazolje najčešće korišteni inhibitor rđe među heterocikličkim spojevima. Odličan je inhibitor korozije i sredstvo protiv diskoloracije obojenog bakra i njegovih legura, a također ima i određeni učinak sprječavanja hrđe na čelik.

 

Međutim, benzotriazol je nerastvorljiv u mineralnom ulju i rastvorljiv u vodi. Općenito, kada se dodaje mineralno ulje, treba dodati ko-otapalo: može se prvo otopiti u etanolu, propanolu ili butanolu, a zatim dodati mineralnom ulju; Također se može otopiti u ko-otapalima kao što su butil ftalat, dioktil ftalat, tributil fosfat ili krezil fosfat prije dodavanja mineralnog ulja.

Heterociklična jedinjenja takođe uključuju heterociklična jedinjenja koja sadrže azot, kao npr1,3,4-tiadiazol i njegovi derivati. Molekularna struktura ovih jedinjenja je relativno kompaktna. Kada se adsorbuje na metalnim površinama, korisno je za povećanje čvrstoće uljnog filma i efikasno sprečavanje korozije sumpornih i fosfornih elemenata u ulju za podmazivanje. Kao klasa heterocikličkih jedinjenja koja sadrže dušik, 1,3,4-tiadiazola i njegovih derivata, usamljeni par elektrona heteroatoma u molekuli može hemijski adsorbirati metale, formirajući gust uljni film pasivizirajući film na površini metala . Ovaj pasivacijski film može izolirati katalitičku razgradnju metala i spriječiti kisele produkte da korodiraju metale, tako da se može koristiti kao antikorozivni aditiv za ulje za podmazivanje.