收稿日期:2001204212 通讯联系人:王洪斌文章编号:100128719(2002)022*******表面活性剂与水溶性防锈剂相互作用的研究RESEARCH ON INTERACTION BETWEEN SURFACTANTS AN DWATER SOL UB L E RUST INHIBIT ORS王洪斌1,张二水2,刘顺涛2WAN G Hong 2bin 1,ZHAN G Er 2shui 2,L IU Shun 2tao 2(11中国石油大庆润滑油一厂,大庆163352;21石油化工科学研究院,北京100083)(11No 11of Daqi ng L ubricati ng Oil Factory ,Pet roChi na ,Daqi ng 163352,Chi na ;21Research Instit ute of pet roleum Processi ng ,Beiji ng 100083,Chi na )摘要:水基金属加工液、水基金属清洗剂中表面活性剂对水溶性防锈剂的防锈作用有一定的影响。
利用锈蚀试验、电化学测试技术及现代物理分析方法考察了水溶性表面活性剂对水基金属加工液中防锈剂作用的影响。
结果表明,,羧酸盐比硼酸盐能更有效地防止锈蚀的发生,且在一定范围内,羧酸盐抗锈蚀的能力随其碳数的增加而增加。
关 键 词:表面活性剂;水溶性防锈剂;防锈作用;电化学方法中图分类号:TQ42311 文献标识码:AAbstract :The interfering effects of surfactants on the effectiveness of water 2soluble rust inhibitors in water 2base metal working fluids and water 2base metal cleaners were investigated.Experiments were conducted with cast coupon rust test.It was found that carboxylates used as the rust inhibitor could effectively prevent the occurrence of rust.Carboxylate showed better performance than borate at pres 2ence of water 2soluble surfactants.It was also found that effectiveness of carboxylates to prevent rust rose with its carbon number increasing.Results of electrochemical test showed that destructive poten 2tial and polar resistance could qualitatively reflect the abilities of antirust of rust inhibitors .Analytical results of cast coupon surface characterized by SIMS and AES were also discussed.K ey w ords :surfactants ;water 2soluble rust inhibitor ;rust inhibition ;electrochemical test水基金属加工液(通常包括乳化液、合成液、微乳液等)是金属加工过程中使用的冷却、润滑、清洗介质。
它主要由大量的水、油、表面活性剂、水溶性防锈剂及各种助剂组成。
在机电、冶金行业中被广泛使用,我国全年用量约为30～40kt 浓缩液,在实际使用中常用水将其稀释成20～50倍的工作液。
水基金属清洗剂是一种以水溶性表面活性剂为主要成分并添加各种助剂、水溶性防锈剂、消泡剂所形成的工作介质。
它能有效地清除金属表面上各种油污、积垢。
它们的组成中均含有大量的水,因此在使用中极易引起金属的腐蚀,特别是黑色金属的锈蚀。
上述两类产品中都含有相当数量的水溶性表面活性剂,在产品的开发与研制[1、2]过程中,发现水溶性表面活性剂与水溶性防锈剂之间存在着相互作用,产品中添加少量的水溶性表面活性剂就严重影响其防锈性能(见表1)。
2002年4月 石油学报(石油加工)ACTA PETROL EI SINICA (PETROL EUM PROCESSIN G SECTION ) 第18卷第2期表1 表面活性剂对水溶性防锈剂防锈性能的影响T able 1 The influence of surfactants on rust inhibiting properties of w ater 2saluble rust inhibitor 3No.Surfactant 1)p H Single chip rusting rate/min1-9～11>14402OP 2219203OP 2109204Pregal 9205Polyester 19406Polyester 2914407Aqua Cleen 9208VR 300691440912278～92010Sodium alkylbenzene sulfonate948011Sulfonated oil 9144012Triethanolamine oleate91440 3The test sample is 0.6BM solution.1)The amount of surfactant is 0.1%尽管在应用中多数水溶性表面活性剂对水溶性防锈剂的防锈作用有很大的影响,但迄今尚未发现有关这一领域较完整的研究报道。
而解决这个难题又是研制开发者、生产者不可回避的问题。
因此,开展表面活性剂对水溶性防锈剂作用影响的研究具有一定的理论和现实意义。
1 实验部分111 表面活性剂与水溶性防锈剂试验所用的表面活性剂分别为大连旅顺化工厂、德国H üls 公司、上海助剂厂生产以及自制的产品,见表2。
表2 试验用表面活性剂T able 2 Surfactants for testingChemical nameCode name FormulaeCompany Polyethylene glycol monooleate OE 29-L üshun chemical plant Sorbitol polyethylene glycol monooleate T 280-L üshun chemical plantFatty alcohol polyoxyethylene ether 24/30RO (CH 2CH 2O )5HH üls Nonyl phenolpolyoxyethylene ether NP 25C 9H 19(C 6H 4)O (CH 2CH 2O )5H H üls Nonyl phenolpolyoxyethylene ether NP 210C 9H 19(C 6H 4)O (CH 2CH 2O )10H H üls Nonyl phenolpolyoxyethylene ether NP 220C 9H 19(C 6H 4)O (CH 2CH 2O )20HH üls Sodium alkylbenzene sulfonateARLC 12H 25(C 6H 4)SO 3NaH ülsSulfonated oil Shanghai assistants plantTriethanolamine oleateSelf 2synthysized红外分析结果表明,表面活性剂多为混合物,它们的结构比较复杂,这使研究表面活性剂对水溶性防锈剂防锈作用的影响产生一定困难。
试验所用的水溶性防锈剂均由笔者自己合成,见表3。
39第2期 表面活性剂与水溶性防锈剂相互作用的研究 表3 试验用水溶性防锈剂T able3 W ater2soluble rust inhibitor for testCode name Chemical name RemarkBM Boric acid ester Product of boric acid with monoethanolamineAT Carboxylic ester Product of ethanedioic acid with monoethanolamineAZT Carboxylic ester Product of butanedioic acid with monoethanolamineST Carboxylic ester Product of adipic acid with monoethanolamineDT Carboxylic ester Product of decanedioic acid with monoethanolamine112 试验方法11211 单片防锈试验水基金属加工液、水基金属清洗剂常用的防锈试验方法有单片防锈试验法、叠片防锈试验法和铁屑防锈试验法3种。
这3种方法的锈蚀机理不同,所得结果亦不同[3]。
为统一起见,本研究中均采用单片防锈试验方法。
试验参照G B/T6144285方法,试验温度35±2℃,相对湿度≥95%。
试片为一级灰口铸铁,<35 mm×20mm圆柱型,金相组织为石墨A型2～4级,用砂纸按规定打磨试片,并分别用石油醚、无水乙醇各洗3次,用吹风机吹干。
用玻璃棒在磨光面上滴上液滴,放入恒温箱里的干燥器中,并开始记时,直到液滴边缘出现明显锈点时为止,所经时间作为该试样的防锈时间。
试液用三乙醇胺调整p H为9±012。
11212 表面张力测定[4]使用环法表面张力测定仪,于28℃下,在011%水溶液中测定。
将金属铂丝环平放在液体表面上,用外力将环拉起,测量出此环拉离液面所需的最大力,在理想情况下此最大力应等于表面张力(γ)乘以圆环与液体接触面的周长。
实际被拉起的液体并非圆筒形,故需加以校正。
校正因子为F,参见文献[4]。
11213 阳极极化曲线测定[5]利用恒电位扫描法,试验线路见图1。
图1 恒电位扫描法试验线路图Fig11 The circuit diagram of constant potential scanning testA—213type platinum assistant electrode; R—232type saturation calomel electrode; S—Gray iron study electrode with workingsurface of1cm2用240、600、800目的水砂纸依次打磨实验用电极,再用02～05号金相砂纸打磨至工作面呈光亮镜面状。