Üldine sissejuhatus rooste ennetavatesse lisanditesse.

Rooste on metallipindadel hapniku ja vee toimel tekkinud oksiidide ja hüdroksiidide segu, mis mõnikord sisaldab karbonaate, mis on tekkinud kokkupuutel õhus oleva süsinikdioksiidiga.

Näiteks:

• Peamine raua rooste on raudoksiid, mis koosneb peamiselt raudoksiidi hüdraadist ja raudhüdroksiidist, tavaliselt on see punane.
• Vase rooste koosneb üldiselt aluselisest vaskkarbonaadist, mis on vase pinnal tekkiva rohelise rooste põhikomponent. See on anorgaaniline ühend keemilise valemiga Cu₂(OH)₂KAAS₃.

Metalli korrosiooni probleem on laialt levinud erinevates majandusharudes. Metalli korrosioon võib oluliselt kahjustada metalltoodete jõudlust ja kauba väärtust ning põhjustada isegi suuri talitlushäireid, mille tulemuseks on seadmete lammutamine. Roostetamise vältimiseks on inimesed kasutusele võtnud erinevaid meetodeid ja roostetõrjeõli on kõige levinum kaitsemeetod metalli korrosiooni eest kaitsmiseks. Tööstusvaldkondades tuleks enim tähelepanu pöörata raua ja terase roostele. Rooste on äärmiselt tõsine probleem, mis kahjustab terastooteid ja mehaanilisi seadmeid.

Siin käsitleme peamiselt terase roostevastaseid lisandeid.

 

Rooste ennetavaid lisandeid tuntakse ka mitme teise nime all, sealhulgas:

 

• Roostevastane lisand
• Roosteinhibiitor
• Korrosiooni inhibeerivad lisandid
• Korrosiooni inhibeeriv lisand
• Rooste- ja korrosiooniinhibiitorid

 

Lühike ajaluguRoostevastased lisandid

 

• Algselt kasutasid inimesed metalli rooste vältimiseks võid, lanoliini ja naftalipiide
• 1930. aastatel töötati järk-järgult välja sünteetilised roosteinhibiitorid. tekkisid õlis lahustuvad naftasulfonaat-roosteinhibiitorid, millele järgnesid karboksüülhapped nagu alküül- või alkenüülmerevaikhape ja happefosfaatrooste inhibiitorid. Turbiiniõlis kasutati laialdaselt karboksüülhappe tüüpi rooste inhibiitoreid, nagu alküül- või alkenüülmerevaikhape.
• Pärast II maailmasõda arenesid kiiresti roostevastane õli ja roostevastased lisandid ning neid kasutati laialdaselt metalltoodete roostetõrjes.
• 1950. aastatel tekkisid arvukad rooste inhibiitorid, nagu polüoolrasvhapete estrid, orgaanilised amiinid, orgaanilised amiinisoolad, heterotsüklilised ühendid, oksüdeeritud naftaõlid, oksüdeeritud parafiin ja selle metallisoolad ning bensotriasool.

 

Kuidas roostevastane lisand töötab?

Roosteinhibiitorid on enamasti polaarsed ained ja nende molekulaarstruktuuri iseloomustavad:

• Üks ots on väga polaarne funktsionaalrühm, millel on hüdrofiilsed omadused ja polaarsuse tugevus mõjutab rooste vältimist;

• Teine ots on hüdrofoobsete omadustega mittepolaarne alküülrühm ja alküülahela pikkus mõjutab ka selle roostekindlust.

 

Roosteinhibiitoreid sisaldavate naftatoodete kokkupuutel metallidega avaldavad roosteinhibiitorite molekulides olevad polaarsed rühmad metalli pinnale tugevat adsorptsioonijõudu, moodustades metalli pinnale tiheda ühe- või mitmemolekulilise kaitsekihi, mis takistab söövitava keskkonna teket. metalliga kokku puutuda, täites seega roostetõrjet.
Roosteinhibiitoritel on ka vett ja mõningaid söövitavaid aineid lahustav toime. Solubiliseerides neid aineid mitsellides, on neil söövitavaid aineid hajutav või deaktiveeriv toime, välistades seeläbi metallide erosiooni söövitavate ainete poolt. Loomulikult mõjuvad leeliselised roosteinhibiitorid ka happelisi aineid neutraliseerivalt, hoides ära metallide korrodeerumise hapete poolt.

 

Rooste inhibiitorite adsorptsiooni metallpindadel on kahte tüüpi:füüsiline adsorptsioonjakeemiline adsorptsioon:

 

• Roosteinhibiitorite polaarsete molekulide dipool tõmbub kokku elektrostaatiliselt metalli pinnaga, moodustades füüsikalise adsorptsiooni, näiteks sulfonaadid;
• Kui adsorbeerunud molekulid võivad metallidega keemiliselt reageerida, tekib keemiline adsorptsioon, näiteks alkenüülmerevaikhape.

Peamised roosteinhibiitorite tüübid

Tavaliselt kasutatavad roosteinhibiitorid jagunevad nende struktuuri alusel viide kategooriasse:

 

• sulfonaadid
• karboksüülhapped ja karboksüülhappe derivaadid
• estrid
• orgaanilised fosfaadid ja soolad
• orgaanilised amiinid
• ja heterotsüklilised ühendid.

Sulfonaat

Sulfonaaton kasutatav varajase rooste inhibiitor.

 

• Vastavalt tooraine allikale võib selle jagada naftasulfonaatideks ja sünteetilisteks sulfonaatideks;

• Metalli tüübi järgi võib selle jagada baariumsulfonaadiks, kaltsiumsulfonaadiks, magneesiumsulfonaadiks, naatriumsulfonaadiks ja tsinksulfonaadiks.

• Kaltsiumsulfonaat on pesuainena kõige sagedamini kasutatav sulfonaat, millele järgneb magneesiumsulfonaat. Baariumsulfonaat on rooste inhibiitorina kõige sagedamini kasutatav sulfonaat, millele järgnevad naatriumi- ja kaltsiumisoolad. Lisaks metallsulfonaatidele on olemas ka ammooniumisoolad;

• Põhinumbri järgi võib selle jagada neutraalseteks sulfonaatideks ja baassulfonaatideks.

 

Metallsulfonaadid valivad tavaliselt baariumi-, kaltsiumi- või naatriumisoolad. Need polaarsed ühendid võivad suurendada roostekindlust ja märgata metallpindu ning moodustada terviklikuma ja ühtlasema katte. Sulfonaadid on metallide suhtes afiinsed ja võivad metalli pinnalt vett eemaldada. Metallsulfonaadid aitavad ka vaha ja oksüdeeritud vaha lahustada vedelikes.

Baariumsulfonaatja kaltsiumsulfonaat tagavad parima drenaaživõime, samas kui naatriumsulfonaat on kõige sobivam emulgeeritud (veepõhiste) roosteinhibiitorite tootmiseks.

Metallsulfonaatidel on hüdrofiilne (polaarne) pea, hüdrofoobne (mittepolaarne) saba, mis kleepub (keemiliselt adsorbeerub) metalli pinnale, ja pikendatud saba, mis liigub metallist eemale ja moodustab barjääri. Metallsulfonaadid ise loovad barjääri metallpinna ja väliskeskkonna vahel.

Vaha või oksüdeeritud vahamolekulide hüdrofoobne saba takerdub sulfonaatmolekulidega, moodustades membraani, mis on tugevam ja hüdrofoobsem kui ainult sulfonaat või vaha.

Näiteks samas testimiskeskkonnas
10% sulfonaate või oksüdeeritud vaha sisaldav lahusti võib tagada 30-päevase korrosioonikaitse niiskes kastis;
10% vaha ja sulfonaatide kombinatsioon võib aga tagada niiskes kastis üle 60 päeva korrosioonikaitse.

 

Naatriumsulfonaatomab roostevastaseid ja emulgeerivaid omadusi ning seda kasutatakse tavaliselt roostevastastes emulgeeritud õlides (vedelikes). Seda kasutatakse roostetõrjeks tootmisprotsesside ajal ja see mängib rolli määrimisel, jahutamisel, rooste vältimisel ja metallilõikevedelike puhastamisel.
Üldiselt, mida suurem on naatriumsulfonaadi molekulmass, seda parem on selle roostevastane toime.

 

Baarium naftasulfonaaton Hiinas kõige varasem ja enim kasutatud roosteinhibiitor. Sellel on hea roostetõrje, suurepärane korrosioonikindlus erinevate metallide suhtes, samuti suurepärane veeväljasurve ja happe neutraliseerimise jõudlus, eriti silmapaistev merevee korrosioonikindlus.

 

Üldiselt kasutatakse rooste inhibiitoritena neutraalseid, madala või keskmise aluse sisaldusega sulfonaate. Kõrge aluse sisaldusega sulfonaate kasutatakse sageli mootoriõlis pesuainetena, millel on neutraliseeriv ja detergentne roll. Seda seetõttu, et mida kõrgem on sulfonaatide baasväärtus, seda halvem on nende roostevastane toime.

 

Seos baasnumbri ja roostevastase jõudluse vahelKaltsiumsulfonaat.

 

Üksus	Kogu baasarv, mgKOH/g	Roostevastased päevad
Kaltsium naftasulfonaat A	0	﹥50
Sünteetiline kaltsiumsulfonaat B	0	﹥50
Kaltsium naftasulfonaat C	22	﹥50
Sünteetiline kaltsiumsulfonaat D	27	﹥50
Kaltsium naftasulfonaat E	305	14
Sünteetiline kaltsiumsulfonaat F	400	8

Dinonüülnaftaleensulfonaaton teist tüüpi sünteetiline sulfonaat, mida saab liigitada mitmeks tüübiks: baariumisool, kaltsiumsool, tsingisool ja ammooniumisool.

 

 

Baariumdinonüülnaftaleensulfonaatsellel on hea õlilahustuvus ja roostekindlus, kuid selle soolaveekindlus ei ole nii hea kui baariumpetrooleumsulfonaadil. Selle kasutamine sarnaneb baariumpetrooleumsulfonaadi kasutusega ning see sobib eriti hästi kõvakile ja pehmekile roostetõrjeõlide moduleerimiseks. Seda kasutatakse tavaliselt ka määrdeainetes ja see on oluline roostetõrjevahend.

Mõnedel dinonüülnaftaleensulfonaadi baariumisooladel on ka emulgeerumisvastased omadused, näiteks dinonüülnaftaleensulfonaadi neutraalsetel baariumisooladel.

 

Karboksüülhapped, karboksülaatsoolad ja nende derivaadid

Pika ahelaga rasvhappedneil on teatav roostekindlus ja rasvhapete metallisooladel on tavaliselt tugevam roostekindlus kui originaalrasvhapetel.

Karboksüülhappe tüüpi roosteinhibiitoritel on hea niiskuskindlus ja ka ribikarbi kokkupuute katseefekt on hea, kuid neil puudub happe neutraliseerimine ja neil on halb korrosioonikindlus plii ja tsingi suhtes.
Selle metallisooladel on hea metallide korrosioonikindlus.
Enamikul karboksüülhapetel või karboksüülhappe metallisooladel on halb vastupidavus soolasele veele ja vee väljatõrjumisele.

Karboksüülhappel põhinevaid roosteinhibiitoreid on palju ja nende toimivus varieerub sõltuvalt struktuurist suuresti. Nonüülfenoksüäädikhape on musta metalli roosteinhibiitor, millel on hea õlilahustuvus, ning selle amiinisoolad ja imidasoliinisoolad on samuti head roosteinhibiitorid;

Näiteks,N-oleoüülsarkosiinja selle oktaammooniumisool imidasoliinsool on samuti tõhusad raud- ja värviliste metallide roosteinhibiitorid. Need on monokarboksüülhappe roosteinhibiitorid, samuti kahte karboksüülhapet sisaldavad roosteinhibiitorid. Peamine tüüpiline ja laialdaselt kasutatav kahte karboksüülhapet sisaldav roosteinhibiitor on alkenüül- või alküülmerevaikhape, peamiseltdodetsenüül-merevaikhape. Selle omadused on hea roostekindlus, madal annus ja tundlikkus vee suhtes. Seda kasutatakse peamiselt turbiiniõlis ning seda kasutatakse laialdaselt ka hüdraulikaõlis ja juhtrööpaõlis.

Karboksülaatrooste inhibiitoritest on olulisemadTsinknaftenaatjaLanoliin-magneesiumi seep. Tsinknaftenaadil on hea õlilahustuvus ja roostevastane toime nii must- kui ka värviliste metallide puhul. Tavaliselt kasutatakse seda koos baariumpetrooleumsulfonaadiga annuses 2–3% (massist) roostevastase õli tihendamiseks.

 

Estrid

Adipiinhappel ja bensoehappel on vees roostevastane toime. Kui need on esterdatud, võib saada õlis lahustuvaid roostevastaseid aineid.

 

Esinduslikud tooted hõlmavadsorbitoolmonooleaat(Span-80), pentaerütritoolmonooleaat, dodetsenüülsuktsinaat ja lanoliin.

Ulatus-80on tavaliselt kasutatav roosteinhibiitor ja pindaktiivne aine, mis ühendab endas roostevastaseid ja emulgeerivaid omadusi. Sellel on häid tulemusi ribikarpide testides ning sellel on niiskuskindlad ja vett tõrjuvad omadused. Seda kasutatakse erinevates tihendus- ja lõikeõlides.

The rust resistance of different fatty acid sorbitol esters varies, generally oleic acid esters>stearic acid esters>lauriinhappe estrid.

Monoestrite ja triestrite roostetõrjeomadused on sarnased ning erinevatel estritel on teatav plii söövitav toime.

Võrreldes triestritega on monoestritel suurem tsingi söövitav toime.

Dodetsenüülmerevaikhappe poolesteron heade rooste- ja emulgeerimisvastaste omadustega ning sobib oksüdatsiooni- ja roostevastase turbiiniõli jaoks.

Lanoliinon kompleksne lipiidne aine, mida eritab lamba keha ja mis kinnitub villa külge. Enne ketramist tuleb villa rasvatustada ja lanoliini eemaldamiseks pesta. Võtke puhastuslahusest välja, desodoreerige ja värvitustage ning pärast kuivatamist hankige kollakaspruun rasvaine, nimelt lanoliin, mida saab kasutada roostetõrjevahendina.
Lanoliin on looduslik rasv, mida, kuigi iidne roosteinhibiitor, kasutatakse laialdaselt tänapäevalgi. Lanoliin pole mitte ainult roostevastane aine, vaid ka kilet moodustav materjal pehme roostevastase õli jaoks.
Lanoliini ja selle derivaatide kui roosteinhibiitorite madala temperatuuri omadused ja nakkuvus on suurepärased. Lanoliinil on antioksüdantne võime õhku lasta, katte hea stabiilsus, samuti emulgeerivad omadused ja veepeetus.
Tänu lanoliini tugevale hügroskoopsusele ja halvale lahustuvusele lahustis saab hüdroksüüli väärtust roostekindlust mitte vähendada.
Lanoliinipõhistel roosteinhibiitoritel on üldiselt hea roostekindlus, eriti mere- ja soolases vees, ning suurepärane korrosioonikindlus. Siiski on neil tugev afiinsus metallide suhtes ja neil on halb rasvaärastus.
Lanoliini ja sulfonaatide kombinatsioon võib tänu sünergilisele efektile saavutada suurepärased roostetõrje- ja rasvaärastusomadused. Metalliseebi valmistamine lanoliinist võib parandada vee väljatõrjumist ja käte higi väljatõrjumist ning seda saab kasutada roostevastase õli tootmiseks.

Orgaaniline fosfaat ja selle soolad

Orgaanilised fosfaadid on peamiselt ortofosfaadid, fosfitid ja fosfonaadid.Ortofosfaatkasutatakse peamiselt roostetõrjevahendina.

Fosfaat-tüüpi rooste inhibiitorid hõlmavad järgmist:

Ühe- või topeltdodetsüülfosfaadi dodekoksüpropüülisopropanoolamiinsool, millel on antioksüdant, roostevastased ja kulumisvastased omadused;
Alküülimidasoliinfosfaatsoolal on rooste- ja kulumiskindlus.
Fosfaatestreid saab kasutada ka äärmusliku rõhuga kulumisvastaste lisanditena ning neid kasutatakse sageli määrdeainetes ja metallitöötlemisõlides. See võib anda suurepäraseid roostevastaseid toimeid, kui seda kasutatakse koos naftasulfonaatide ja sorbitoolanhüdriidi monoestritega.
Orgaanilised amiinid, nende soolad ja heterotsüklilised ühendid
Hiinas tavaliselt kasutatavad amiinisoolad hõlmavadN-oleiinhappe sarkosiinoktadetsüülamiinsooljaheptadenüülimidasoliinsuktsinaat. Orgaaniliste amiinide roosteinhibiitorite vastupidavus niiskusele, vee väljatõrjumisele ja happe neutraliseerimisele on hea, kuid sajalehelise kasti testi tulemused on kehvad, suurem korrosioon plii suhtes ning teatav korrosioon vase ja tsingi suhtes. Rakendamisel tuleb olla ettevaatlik.
Bensotriasoolon heterotsükliliste ühendite seas kõige sagedamini kasutatav roosteinhibiitor. See on suurepärane korrosiooniinhibiitor ja värvimuutusvastane aine värvilise vase ja selle sulamite jaoks ning sellel on ka teatav roostevastane toime terasele.

 

Bensotriasool on aga mineraalõlis lahustumatu ja vees lahustuv. Üldiselt tuleks mineraalõli lisamisel lisada kaaslahustit: selle võib esmalt lahustada etanoolis, propanoolis või butanoolis ja seejärel lisada mineraalõlile; Seda võib enne mineraalõli lisamist lahustada ka kaaslahustites, nagu butüülftalaat, dioktüülftalaat, tributüülfosfaat või kresüülfosfaat.

Heterotsüklilised ühendid hõlmavad ka lämmastikku sisaldavaid heterotsüklilisi ühendeid, nagu1,3,4-tiadiasool ja selle derivaadid. Nende ühendite molekulaarstruktuur on suhteliselt kompaktne. Metallpindadele adsorbeerituna on see kasulik õlikile tugevuse suurendamiseks ja tõhusalt määrdeõlis sisalduvate väävli- ja fosforielementide korrosiooni pärssimiseks. Lämmastikku sisaldavate heterotsükliliste ühendite klassina 1,3,4-tiadiasool ja selle derivaadid võivad molekulis olevad üksikud heteroaatomite elektronpaarid keemiliselt metallidega adsorbeeruda, moodustades metalli pinnale tiheda õlikile passivatsioonikile. . See passiveerimiskile võib isoleerida metalli katalüütilise lagunemise ja takistada happelistel toodetel metalle korrodeerimast, nii et seda saab kasutada määrdeõli korrosioonivastase lisandina.