一种中性除锈剂及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及除锈剂技术领域，尤其涉及一种中性除锈剂及其制备方法和应用。


背景技术：

2.黑色金属管路作为一种常见的流体输送装置，被广泛应用于船只建造、石油海上石油平台建造、大型化工厂建造、中央空调管路铺设等领域。黑色金属管路从生产出厂到铺设安装，在运输和存放过程中，金属管路表面通常会和环境介质进行接触，铁会与空气中的氧气以及水发生反应而出现锈蚀或锈垢，这些锈蚀和锈垢如果不进行清理，一方面会影响输送流体的洁净度，同时被剥离下的锈蚀或锈垢在一些情况下甚至对会装有过滤装置的管路造成阻塞，缩短过滤装置的使用周期，另一方面，如果不对锈蚀或锈垢进行清除，锈蚀或锈垢进一步扩大，会在金属管道上产生微裂纹，降低金属管道的使用性能。
3.目前，除去黑色金属表面锈垢的主要方法为：采用强酸和金属表面的锈垢进行反应，最终得到可溶于酸洗液的产物而除去锈垢。常用的强酸包括盐酸、稀硝酸、氨基磺酸、柠檬酸等酸液。但上述酸不仅会与铁氧化物进行反应，还容易与管道基体中的铁发生进一步反应，消耗铁并生成氢气，会增加管道腐蚀穿孔以及发生氢脆的风险。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种中性除锈剂及其制备方法和应用。本发明提供的中性除锈剂除锈效果好，且对管道基体造成的腐蚀小。
5.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
6.一种中性除锈剂，包括主液相和ph调节剂；
7.以质量分数计，所述主液相包括以下组分：螯合剂10～40％；非离子表面活性剂0.2～2.0％；缓蚀剂0.5～5.0％；水余量；
8.所述ph调节剂的用量以使所述中性除锈剂的ph值为6.5～7.5为准。
9.优选的，所述非离子表面活性剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚、嵌段聚醚、烷基嵌段聚醚、脂肪胺氧化物、脂肪胺聚氧乙烯醚和烷基糖苷中的一种或几种。
10.优选的，所述烷基糖苷中烷基的碳原子数为6～8。
11.优选的，所述螯合剂包括乙二胺四乙酸及其盐、氮川三乙酸及其盐、柠檬酸及其盐、二乙烯三胺五乙酸及其盐、羟乙基乙二胺三乙酸及其盐、谷氨酸二乙酸及其盐、丙二胺四乙酸及其盐、乙醇二葡萄糖酸及其盐和葡庚糖酸及其盐中的一种或几种。
12.优选的，所述缓蚀剂包括硫脲、六次甲基四胺、阳离子烷基咪唑啉和次磷酸钠中的一种或几种。
13.优选的，所述阳离子烷基咪唑啉中烷基的碳原子数为8～22。
14.优选的，所述水的电导率≤20μs/cm。
15.优选的，所述ph调节剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、氨水或乙醇胺。
16.本发明还提供了上述方案所述中性除锈剂的制备方法，包括以下步骤：
17.将螯合剂、非离子表面活性剂、缓蚀剂和水预混合，得到主液相；
18.将ph调节剂和主液相混合调节ph值至6.5～7.5，得到所述中性除锈剂。
19.本发明还提供了上述方案所述中性除锈剂或上述方案所述制备方法制备得到的中性除锈剂在黑色金属管道除锈中的应用，将所述中性除锈剂用水稀释后使用或采用所述中性除锈剂直接清洗除锈。
20.本发明提供了一种中性除锈剂，包括主液相和ph调节剂；以质量分数计，所述主液相包括以下组分：螯合剂：10～40％；非离子表面活性剂：0.2～2.0％；缓蚀剂：0.5～5.0％；水：余量；所述ph调节剂的用量以使所述中性除锈剂的ph值为6.5～7.5为准。本发明通过添加螯合剂与锈垢中的金属离子形成稳定的配位体，从而促使锈垢溶解，添加缓蚀剂以避免螯合剂对基体中的金属产生腐蚀，还通过添加非离子表面活性剂作为润湿剂可以加速除锈剂渗透到锈垢的内部，增大除锈剂与铁锈的接触面积，进而加速除锈过程，提高除锈效果；并且本发明提供的除锈剂为中性，在除锈过程中避免了氢离子对金属的强烈腐蚀，并且不会产生氢气，避免金属产生氢脆。
21.本发明还提供了上述方案所述除锈剂的制备方法。本发明提供的制备方法步骤简单，容易操作，容易进行工业化生产。
22.本发明还提供了上述方案所述中性除锈剂在黑色金属管道除锈中的应用。本发明提供的除锈剂为中性，对于黑色金属管道的腐蚀性小，可避免产生氢脆，同时能够有效去除黑色金属管道表面的锈垢。
附图说明
23.图1为实施例1对生锈管道的除锈效果图。
具体实施方式
24.本发明提供了一种中性除锈剂，包括主液相和ph调节剂；以质量分数计，所述主液相包括以下组分：螯合剂：10～40％；非离子表面活性剂：0.2～2.0％；缓蚀剂：0.5～5.0％；水：余量；所述ph调节剂的用量以使所述中性除锈剂的ph值为6.5～7.5为准。
25.如无特殊说明，本发明使用的制备原料均为市售。
26.本发明提供的中性除锈剂，包括主液相和ph调节剂。以质量分数计，所述主液相包括螯合剂10～40％，优选为20～35％，更优选为25～30％。在本发明中，所述螯合剂优选包括乙二胺四乙酸及其盐、氮川三乙酸及其盐、柠檬酸及其盐、二乙烯三胺五乙酸及其盐、羟乙基乙二胺三乙酸及其盐、谷氨酸二乙酸及其盐、丙二胺四乙酸及其盐、乙醇二葡萄糖酸及其盐和葡庚糖酸及其盐中的一种或几种，更优选为乙二胺四乙酸及其盐、柠檬酸及其盐、氮川三乙酸及其盐、羟乙基乙二胺三乙酸及其盐和二乙烯三胺五乙酸及其盐中的一种或多种，进一步优选为乙二胺四乙酸及其钠盐或钾盐、柠檬酸及其钠盐或钾盐、氮川三乙酸及其钠盐或钾盐、羟乙基乙二胺三乙酸及其钠盐或钾盐和二乙烯三胺五乙酸及其钠盐或钾盐中的一种或多种，最优选为乙二胺四乙酸钠、柠檬酸钠、氮川三乙酸钠、羟乙基乙二胺三乙酸钠和二乙烯三胺五乙酸中一种或多种。在本发明的具体实施例中，所述螯合剂优选为乙二胺四乙酸二钠和柠檬酸钠的混合物、氮川三乙酸钠和羟乙基乙二胺三乙酸钠的混合物或乙二胺四乙酸二钠和二乙烯三胺五乙酸钠的混合物。在本发明中，所述螯合剂能够与锈垢中
的金属离子形成稳定的配位体，从而促使锈垢溶解。
27.在本发明中，以质量分数计，所述主液相包括非离子表面活性剂0.2～2.0％，更优选为0.3～1.5％，进一步优选为0.5～1.0％。在本发明中，所述非离子表面活性剂优选包括脂肪醇聚氧乙烯醚、嵌段聚醚、烷基嵌段聚醚、脂肪胺氧化物、脂肪胺聚氧乙烯醚和烷基糖苷中的一种或几种，更优选为烷基糖苷、脂肪醇嵌段聚醚和脂肪醇聚氧乙烯醚中一种或几种，进一步优选为烷基糖苷、脂肪醇嵌段聚醚或脂肪醇聚氧乙烯醚。在本发明中，所述脂肪醇聚氧乙烯醚中烷基的碳原子数优选为6～18，更优选为8～14，进一步优选为8～10；所述脂肪醇聚氧乙烯醚中聚氧乙烯的聚合度优选为2～20，更优选为5～10。在本发明中，所述嵌段聚醚优选为聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段聚醚。在本发明中，所述烷基嵌段聚醚优选为烷基碳原子数为6～18的聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段聚醚，更优选为烷基碳原子数为8～12的聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段聚醚。在本发明中，所述脂肪胺氧化物的碳原子数优选为6～18，更优选为8～14，进一步优选为10～12。在本发明中，所述脂肪胺聚氧乙烯醚中烷基的碳原子数优选为6～18，更优选为10～14，所述脂肪胺聚氧乙烯醚中聚氧乙烯的聚合度优选为2～10，更优选为4～8。在本发明中，所述烷基糖苷中烷基的碳原子数优选为4～10，更优选为6～8，进一步优选为6。本发明优选上述非离子表面活性剂作为润湿剂能够加速除锈剂渗透到锈的内部，增大除锈剂与铁锈的接触面积，进而加速除锈过程，提高除锈效果。
28.在本发明中，以质量分数计，所述主液相包括缓蚀剂：0.5～5.0％，更优选为1.0～4％，进一步优选为2～3.5％。在本发明中，所述缓蚀剂优选包括硫脲、六次甲基四胺、阳离子烷基咪唑啉和次磷酸钠中的一种或几种，更优选为次磷酸钠、六次甲基四胺或硫脲。本发明优选上述缓蚀剂可以在除去锈垢的同时避免螯合剂对金属产生腐蚀。在本发明中，所述阳离子烷基咪唑啉中烷基的碳原子数优选为8～22，更优选为10～18，进一步优选为12～16。
29.在本发明中，以质量分数计，所述主液相包括水余量。在本发明中，所述水的电导率优选≤20μs/cm。在本发明的具体实施例中，所述水优选为去离子水。
30.在本发明中，所述ph调节剂的用量以使所述中性除锈剂的ph值为6.5～7.5为准。在本发明中，所述ph调节剂优选包括氢氧化钠、氢氧化钾、氨水或乙醇胺。本发明优选采用上述ph值调节剂将所述除锈剂的ph值调节为中性，在除锈过程中避免了氢离子对金属的强烈腐蚀，并且不会产生氢气，避免金属产生氢脆。
31.本发明还提供了上述方案所述中性除锈剂的制备方法，包括以下步骤：将螯合剂、非离子表面活性剂、缓蚀剂和水预混合，得到主液相；将ph调节剂和主液相混合调节ph值至6.5～7.5，得到所述中性除锈剂。
32.在本发明中，所述预混合和混合均优选在室温下进行。本发明中，所述预混合优选为向水中依次加入螯合剂、缓蚀剂和非离子表面活性剂或向水中依次加入螯合剂、非离子表面活性剂和缓蚀剂。本发明对所述混合没有特别要求，为本领域技术人员熟知的技术手段。在本发明的具体实施例中，所述预混合和混合优选在反应釜中进行。
33.本发明还提供上述方案所述中性除锈剂后或上述方案所述制备方法制备得到的中性除锈剂在黑色金属管道除锈中的应用，将所述中性除锈剂用水稀释后使用或采用所述中性除锈剂直接清洗除锈。在本发明中，所述黑色金属的种类为本领域技术人员熟知的种类。在本发明中，所述稀释的倍数优选为10～20倍，本发明优选将所述稀释后得到的工作液
在所述黑色金属管道形成的管路中进行循环除锈或将所述管道浸泡于所述工作液中除锈，所述除锈的时间优选为24～48h。在本发明中，所述直接清洗优选为直接刷洗，本发明对所述直接刷洗没有特别要求，以将所述黑色金属管道表面刷洗至无锈垢为准。
34.下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
35.实施例1
36.一种中性除锈剂，以质量分数计，组分为：乙二胺四乙酸二钠：10％；柠檬酸钠：30％；次磷酸钠：5.0％；烷基糖苷：0.6％；去离子水：54.4％，其中，烷基糖苷中碳原子数为6个。
37.向反应釜中加入去离子水，依次加入乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸钠、次磷酸钠和烷基糖苷，每次加入下一组分前确保之前加入的组分完全溶解于去离子水中。待上述组分完全溶解后得到澄清透明的溶液，加入氢氧化钠，调整ph值为7.0，得到中性除锈剂。
38.实施例2
39.一种中性除锈剂，以质量分数计，组分为：氮川三乙酸钠：15％；羟乙基乙二胺三乙酸钠：15％；脂肪醇聚氧乙烯醚：0.3％；六次甲基四胺：5.0％；去离子水：65.2％，其中，脂肪醇聚氧乙烯醚中烷基的碳原子数为10，聚氧乙烯的聚合度为5。
40.向反应釜中加入去离子水，依次加入氮川三乙酸钠、羟乙基乙二胺三乙酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚和六次甲基四胺，每次加入下一组分前确保之前加入的组分完全溶解于去离子水中。待上述组分完全溶解后得到澄清透明的溶液，加入单乙醇胺，调整ph值为6.8，得到中性除锈剂。
41.实施例3
42.一种中性除锈剂，以质量分数计，组分为：乙二胺四乙酸二钠：10％；二乙烯三胺五乙酸钠：15％；硫脲：3.0％；脂肪醇嵌段聚醚：0.3％；去离子水：74.2％。其中，脂肪醇嵌段聚醚为烷基碳原子数为10的聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段聚醚。
43.向反应釜中加入去离子水，依次加入乙二胺四乙酸二钠、二乙烯三胺五乙酸钠、硫脲和脂肪醇嵌段聚醚，每次加入下一组分前确保之前加入的组分完全溶解于去离子水中。待上述组分完全溶解后得到澄清透明的溶液，加入氢氧化钠，调整ph值为7.2，得到中性除锈剂。
44.应用例1
45.将实施例1制备得到的中性除锈剂和水配制成质量分数为10％的工作液，将带有法兰的生锈管道(管道材质为20#钢材质)以轴向平行工作液液面的方式将其一半部分浸泡在工作液中，将另一相同形状且在相同条件下出现生锈的管道全部浸泡在工作液中，锈层厚度在0.2～0.8mm，浸泡48h后，将两个管道取出，用清水冲洗掉表面松散的锈垢，得到除锈后的管道。除锈结果如图1所示，图1为实施例1对生锈管道的除锈效果图。图1中左侧显示了一半部分浸泡于工作液除锈后的管道外观，可见其未浸泡于工作液的部分表面存在较多锈垢，无法辨别管道基体原本金属材质的外观，而浸泡于工作液中除锈后的部分，其表面无锈垢，且光洁、明亮和平整，无明显腐蚀痕迹。右侧显示了完全浸泡于工作液除锈后的管道外观。从图中可以看出，完全浸泡于工作液除锈后的管道的表面也无锈垢，且光洁、明亮和平整，无明显腐蚀痕迹。
46.应用例2
47.将实施例2制备得到的中性除锈剂直接刷洗管道外侧(管道材质为a3碳钢)生锈表面，锈层厚度为0.1～0.5mm，刷洗30min后，锈层完全清除，管道表面光洁、平整，无残留锈垢和明显腐蚀痕迹。
48.应用例3
49.将实施例3制备得到的中性除锈剂用水稀释15倍，得到工作液，将工作液在内表面生锈管道(管道材质为25#钢材质)形成的管路中进行循环，锈层厚度为0.2～1mm，循环30小时后，将管道中的工作液排除，管道内表面的锈层完全被清除，管道内表面光洁、平整，无残留锈垢和明显腐蚀痕迹。应用例1～3的结果表明本发明制备得到的中性除锈剂具有良好的除锈效果，且对于金属基体无腐蚀。
50.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。