(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号
(43)申请公布日
(21)申请号 201910934270 .2
(22)申请日 2019 .09 .29
(71)申请人 任树宁
地址 051430 河北省石家庄市栾城区军民
融合创新科技园9号厂房4F-A河北宇
达防锈科技有限公司
(72)发明人 任树宁
(74)专利代理机构 合肥正则元起专利代理事务
所(普通合伙) 34160
代理人 韩立峰
(51)Int .Cl .
C23F 11/08(2006 .01)
C23C 22/48(2006 .01)
(54)发明名称
一种耐腐蚀水基金属防锈剂
(57)摘要
本发明公开了一种耐腐蚀水基金属防锈剂，
包括以下重量份的原料：40-50份缓蚀剂组合物、
2-3 .5份改性缓蚀助剂、0 .5-1份松香、2-4份硼
酸、0 .5-1份抗氧化剂，0 .2-0 .5份消泡剂、1-3份
渗透剂、80-120份蒸馏水；该防锈剂的制备方法
为：首先将缓蚀剂组合物和改性缓蚀助剂溶于蒸
馏水中，接着加入松香、抗氧化剂、消泡剂和渗透
剂，在转速为500-800rpm/min下搅拌1h后，最后
加入硼酸，在转速为60-100rpm/min下缓慢搅拌
20-30min，即得到防锈剂；以水玻璃为主缓蚀剂，
添加硼酸和改性缓蚀助剂对水玻璃进行改性，弥
补了水玻璃防锈的缺点，制备的金属防锈剂其防
锈效果良好且持久。
权利要求书1页 说明书6页
CN 110528007 A
2019.12.03
CN 110528007 A1 .一种耐腐蚀水基金属防锈剂，其特征在于：包括以下重量份的原料：40-50份缓蚀剂
组合物、2-3 .5份改性缓蚀助剂、0 .5-1份松香、2-4份硼酸、0 .5-1份抗氧化剂，0 .2-0 .5份消
泡剂、1-3份渗透剂、80-120份蒸馏水。
2 .根据权利要求1所述的一种耐腐蚀水基金属防锈剂，其特征在于：所述的缓蚀剂组合
物为SiO2:Na2O:水＝50-54:16-20:30-34。
3 .根据权利要求1所述的一种耐腐蚀水基金属防锈剂，其特征在于：所述的改性缓蚀助
剂的制备方法为：
第一步、油酸酰亚胺乙基氨丙基硅烷的制备
将1-1 .1mol油酸甲酯加入到反应釜中，通入氮气替换掉反应釜中的空气，加热至90-
100℃，接着催化剂，逐滴滴加1mol氨乙基氨丙基二甲氧基硅烷，保持氮气通入以排除生成
的甲醇，滴加完毕后，继续搅拌反应4-5h，反应结束后，经减压蒸馏，真空干燥即得到油酸酰
亚胺乙基氨丙基硅烷A；
第二步、改性剂的制备
S1、将1-1 .1mol烯丙基聚氧乙烯醚、2-3mmol金属铂催化剂和500ml甲苯加入反应釜中，
通入氮气替换掉反应釜中的空气，加热至70-80℃，搅拌15-20min，加入1mol七甲基硅氧烷，
升温至105-110℃，保温反应4-5h，反应结束后，即得到含有化合物B的粗反应液；
S2、将步骤S1中的粗反应液温度降至65-70℃，加入1-3g SnCl4 ,混合均匀后，逐滴滴加
1 .1-1 .3mol环氧氯丙烷，滴加完毕后，保温反应2-3h，反应结束后，趁热过滤，减压蒸馏除去
溶剂甲苯和未反应的环氧氯丙烷，即得到改性剂C；
第三步、改性缓蚀助剂的制备
将第一步制备的油酸酰亚胺乙基氨丙基硅烷A和改性剂C加入到反应釜中，加入催化剂
通入氮气替换掉反应釜中的空气，升温至75-85℃，搅拌混合反应4-6h，反应结束后，趁热过
滤，减压蒸馏除去氯化氢，即得到改性缓蚀助剂D。
4 .根据权利要求3所述的一种耐腐蚀水基金属防锈剂，其特征在于：第一步所述的催化
剂为氢氧化钠，催化剂的加入量为5-8g。
5 .根据权利要求3所述的一种耐腐蚀水基金属防锈剂，其特征在于：步骤S2中 ,环氧氯
丙烷的滴加时间控制在45-60min。
6 .根据权利要求3所述的一种耐腐蚀水基金属防锈剂，其特征在于：第三步中，所述的
催化剂为SnCl4 ,催化剂的加入量为1-3g。
7 .根据权利要求1所述的一种耐腐蚀水基金属防锈剂，其特征在于：所述的抗氧化剂为
叔丁基对苯二酚；所述的消泡剂聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚；所述的渗透剂为油酸。
8 .根据权利要求1所述的一种耐腐蚀水基金属防锈剂，其特征在于：该防锈剂的制备方
法为：首先将缓蚀剂组合物和改性缓蚀助剂溶于蒸馏水中，接着加入松香、抗氧化剂、消泡
剂和渗透剂，在转速为500-800rpm/min下搅拌1h后，最后加入硼酸，在转速为60-100rpm/
min下缓慢搅拌20-30min，即得到防锈剂。
权 利 要 求 书
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2一种耐腐蚀水基金属防锈剂
技术领域
[0001]
本发明属于防锈技术领域，具体涉及一种耐腐蚀水基金属防锈剂。
背景技术
[0002]
金属腐蚀不仅会造成巨大的经济损失，有时甚至会危及人身安全。因此，对金属的
耐蚀性要求越来越高。目前使用防锈剂仍是防止金属腐蚀一个最普遍和最有效的方法之
一。随着人们环保意识和节能意识增强，安全、环保型的水性防锈剂的研究己成为该领域的
研究热点。
[0003]
硅酸盐是一种环境友好型缓蚀剂，具有资源丰富、无毒、价格价廉、使用简单等优
点。近年来采用硅酸钠水溶液对镀锌钢、铝以及铝合金和镁合金进行表面处理的研究较多。
硅酸钠是硅酸盐缓蚀剂中最主要的一种，但是硅酸钠水溶液在常温下形成的防锈膜遇水即
溶，耐水性差，在室外容易遭到破坏，一定程度上缩短了防锈期，所以硅酸钠作为单独缓蚀
剂应用于金属的防锈效果并不理想。
发明内容
[0004]
本发明的目的在于提供一种耐腐蚀水基金属防锈剂，以水玻璃为主缓蚀剂，添加
硼酸和改性缓蚀助剂对水玻璃进行改性，弥补了水玻璃防锈的缺点，制备的金属防锈剂其
防锈效果良好且持久。
[0005]
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]
一种耐腐蚀水基金属防锈剂，包括以下重量份的原料：40-50份缓蚀剂组合物、2-
3 .5份改性缓蚀助剂、0 .5-1份松香、2-4份硼酸、0 .5-1份抗氧化剂，0 .2-0 .5份消泡剂、1-3份
渗透剂、80-120份蒸馏水。
[0007]
进一步，所述的缓蚀剂组合物为SiO2:Na2O:水＝50-54:16-20:30-34。
[0008]
进一步，所述的改性缓蚀助剂的制备方法为：
[0009]
第一步、油酸酰亚胺乙基氨丙基硅烷的制备
[0010]
将1-1 .1mol油酸甲酯加入到反应釜中，通入氮气替换掉反应釜中的空气，加热至
90-100℃，接着催化剂，逐滴滴加1mol氨乙基氨丙基二甲氧基硅烷，保持氮气通入以排除生
成的甲醇，滴加完毕后，继续搅拌反应4-5h，反应结束后，经减压蒸馏，真空干燥即得到油酸
酰亚胺乙基氨丙基硅烷A；
[0011]
第二步、改性剂的制备
[0012]
S1、将1-1 .1mol烯丙基聚氧乙烯醚、2-3mmol金属铂催化剂和500ml甲苯加入反应
釜中，通入氮气替换掉反应釜中的空气，加热至70-80℃，搅拌15-20min，加入1mol七甲基硅
氧烷，升温至105-110℃，保温反应4-5h，反应结束后，即得到含有化合物B的粗反应液；
[0013]
S2、将步骤S1中的粗反应液温度降至65-70℃，加入1-3gSnCl4 ,混合均匀后，逐滴
滴加1 .1-1 .3mol环氧氯丙烷，滴加完毕后，保温反应2-3h，反应结束后，趁热过滤，减压蒸馏
除去溶剂甲苯和未反应的环氧氯丙烷，即得到改性剂C；
说 明 书
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3[0014]
第三步、改性缓蚀助剂的制备
[0015]
将第一步制备的油酸酰亚胺乙基氨丙基硅烷A和改性剂C加入到反应釜中，加入催
化剂通入氮气替换掉反应釜中的空气，升温至75-85℃，搅拌混合反应4-6h，反应结束后，趁
热过滤，减压蒸馏除去氯化氢，即得到改性缓蚀助剂D。
[0016]
进一步，第一步所述的催化剂为氢氧化钠，催化剂的加入量为5-8g。
[0017]
进一步，步骤S2中 ,环氧氯丙烷的滴加时间控制在45-60min。
[0018]
进一步，第三步中，所述的催化剂为SnCl4 ,催化剂的加入量为1-3g。
[0019]
进一步，所述的抗氧化剂为叔丁基对苯二酚；所述的消泡剂聚氧丙烯聚氧乙烯甘
油醚；所述的渗透剂为油酸。
[0020]
进一步，该防锈剂的制备方法为：首先将缓蚀剂组合物和改性缓蚀助剂溶于蒸馏
水中，接着加入松香、抗氧化剂、消泡剂和渗透剂，在转速为500-800rpm/min下搅拌1h后，最
后加入硼酸，在转速为60-100rpm/min下缓慢搅拌20-30min，即得到防锈剂。
[0021]
本发明的有益效果：
[0022]
本发明提供了一种耐腐蚀水基金属防锈剂，以水玻璃为主缓蚀剂，添加硼酸和改
性缓蚀助剂对水玻璃进行改性，硼酸的加入降低了水玻璃的碱性程度，提高了水玻璃的模
数，中和掉小部分Na2O，使防锈保护膜上游离Na离子减少，增加了防锈薄膜的疏水性，当然
也隔绝了空气中的腐蚀气体(二氧化碳或者二氧化硫)与Na2O反应，减少白色沉淀附着在金
属表面，由于水玻璃中的SiO2相对含量增加，容易形成Si-O-Si网络结构 ,从而对金属表面
进行保护，有效防止了金属的腐蚀；
[0023]
本发明制备的改性缓蚀助剂，是基于油酸酰胺具有良好的缓蚀作用，采用氨乙基
氨丙基二甲氧基硅烷与油酸甲酯在碱性条件下发生酰化反应，油酸酰亚胺乙基氨丙基硅烷
A，但是油酸酰亚胺乙基氨丙基硅烷A水溶性较差，与缓蚀剂水玻璃的配伍性较差，因此制备
了改性剂C，改性剂C的制备分为2步：第一步是烯丙基聚氧乙烯醚与七甲基硅氧烷发生硅氢
加成反应生成了化合物B，第二步为化合物B与环氧氯丙烷发生开环反应，得到了改性剂C；
最后改性剂C在催化剂四氯化锡的作用下与油酸酰亚胺乙基氨丙基硅烷A发生取代反应，得
到了改性缓蚀助剂；改性缓蚀助剂引入了亲水性基团，改善了油酸酰胺的水溶性，在改性缓
蚀助剂与水玻璃复配过程中起到了增稠的作用，有效的减小了防锈剂在金属表面的流动
性；引入了2个N原子，N原子的孤对电子，可以通过化学吸附作用，吸附在金属材料的表面，
协同Si-O-Si网络结构起到防锈作用；另外，改性缓蚀助剂中含有大量的有机硅烷，在防锈
过程中，硅烷首先进行水解 ,生成的硅醇与金属表面的氧化物或氢氧化物发生缩合反应产
生Si-O-M共价键 ,M代表被保护的金属 ,而吸附在金属表面的剩余的硅羟基彼此间进行缩合
反应而形成致密的硅烷膜，用于防锈剂中大大的提高了防锈效果，延长了防锈时间，具有良
好的耐腐蚀性。
具体实施方式
[0024]
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施
例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通
技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范
围。
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4[0025]
实施例1
[0026]
改性缓蚀助剂的制备方法为：
[0027]
第一步、油酸酰亚胺乙基氨丙基硅烷的制备
[0028]
将1 .1mol油酸甲酯加入到反应釜中，通入氮气替换掉反应釜中的空气，加热至95
℃，接着加入5g催化剂氢氧化钠，逐滴滴加1mol氨乙基氨丙基二甲氧基硅烷，保持氮气通入
以排除生成的甲醇，滴加完毕后，继续搅拌反应4h，反应结束后，经减压蒸馏，真空干燥即得
到油酸酰亚胺乙基氨丙基硅烷A，反应式如下：
[0029]
[0030]
第二步、改性剂的制备
[0031]
S1、将1 .1mol烯丙基聚氧乙烯醚、3mmol金属铂催化剂和500ml甲苯加入反应釜中，
通入氮气替换掉反应釜中的空气，加热至75℃，搅拌20min，加入1mol七甲基硅氧烷，升温至
105℃，保温反应4h，反应结束后，即得到含有化合物B的粗反应液；反应式如下：
[0032]
[0033]
S2、将步骤S1中的粗反应液温度降至65℃，加入2gSnCl4 ,混合均匀后，逐滴滴加
1 .2mol环氧氯丙烷，在60min滴加完毕，保温反应3h，反应结束后，趁热过滤，减压蒸馏除去
溶剂甲苯和未反应的环氧氯丙烷，即得到改性剂C；反应式如下：
[0034]
[0035]
第三步、改性缓蚀助剂的制备
[0036]
将第一步制备的油酸酰亚胺乙基氨丙基硅烷A和改性剂C加入到反应釜中，加入3g
SnCl4 ,通入氮气替换掉反应釜中的空气，升温至80℃，搅拌混合反应6h，反应结束后，趁热
过滤，减压蒸馏除去氯化氢，即得到改性缓蚀助剂D；反应式如下
说 明 书
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5
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5[0037]
[0038]
改性缓蚀助剂D红外表征如下所示：IR (KBr) :
(-OH，醇羟基) ,3270(-
NH-)，2989/2832(-CH2-) ,1680(-CO-NH-) ,1122(-CH2-O-CH2-)、1005/843(-O-Si-C)cm-1。
[0039]
溶解性测试
[0040]
在室温下(25-30℃环境下)，分别将10mg油酸酰亚胺乙基氨丙基硅烷A和改性缓蚀
助剂D分别放入不同体积的水中，结果如表1所示：
[0041]
表1、溶解性测试结果
[0042]
[0043]
由表1可知，改性缓蚀助剂具有良好的水溶性。
[0044]
实施例2
[0045]
一种耐腐蚀水基金属防锈剂，包括以下重量份的原料：40份缓蚀剂组合物、2份改
性缓蚀助剂(实施例1中制备)、1份松香、2份硼酸、1份抗氧化剂，0 .2份消泡剂、1份渗透剂、
70份蒸馏水；
[0046]
所述的缓蚀剂组合物为SiO2:Na2O:水＝52:16:32；
[0047]
所述的抗氧化剂为叔丁基对苯二酚；
[0048]
所述的消泡剂聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚；
[0049]
所述的渗透剂为油酸；
[0050]
防锈剂的制备方法为：首先将缓蚀剂组合物和改性缓蚀助剂溶于蒸馏水中，接着
加入松香、抗氧化剂、消泡剂和渗透剂，在转速为600rpm/min下搅拌1h后，最后加入硼酸，在
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6转速为60rpm/min下缓慢搅拌30min，即得到防锈剂。
[0051]
对几种金属材料按照GB/T2631湿热试验箱评定防锈剂在高温高湿下对金属的防
锈性能的方法，实验结果见表二所示：
[0052]
表二
[0053]
15天
一个月
2个月
100天
5个月
10号钢
无锈
无锈
无锈
A级
B级
Z30一级铸铁
无锈
无锈
无锈
A级
B级
铜T3
无锈
无锈
A级
B级
有锈迹
铝LY12
无锈
无锈
无锈
A级
B级
[0054]
实施例3
[0055]
一种耐腐蚀水基金属防锈剂，包括以下重量份的原料：50份缓蚀剂组合物、3份改
性缓蚀助剂(实施例1中制备)、1份松香、4份硼酸、0 .6份抗氧化剂，0 .4份消泡剂、2份渗透
剂、120份蒸馏水；
[0056]
所述的缓蚀剂组合物为SiO2:Na2O:水＝50:20:34；
[0057]
所述的抗氧化剂为叔丁基对苯二酚；
[0058]
所述的消泡剂聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚；
[0059]
所述的渗透剂为油酸；
[0060]
防锈剂的制备方法为：首先将缓蚀剂组合物和改性缓蚀助剂溶于蒸馏水中，接着
加入松香、抗氧化剂、消泡剂和渗透剂，在转速为800rpm/min下搅拌1h后，最后加入硼酸，在
转速为100rpm/min下缓慢搅拌20min，即得到防锈剂。
[0061]
对几种金属材料按照GB/T2631湿热试验箱评定防锈剂在高温高湿下对金属的防
锈性能的方法，实验结果见表三所示：
[0062]
表三
[0063]
15天
一个月
2个月
100天
5个月
10号钢
无锈
无锈
无锈
A级
B级
Z30一级铸铁
无锈
无锈
无锈
A级
B级
铜T3
无锈
无锈
A级
B级
有锈迹
铝LY12
无锈
无锈
无锈
A级
B级
[0064]
实施例4
[0065]
一种耐腐蚀水基金属防锈剂，包括以下重量份的原料：47份缓蚀剂组合物、3 .5份
改性缓蚀助剂(实施例1中制备)、1份松香、4份硼酸、1份抗氧化剂，0 .5份消泡剂、3份渗透
剂、100份蒸馏水；
[0066]
所述的缓蚀剂组合物为SiO2:Na2O:水＝51:17:30；
[0067]
所述的抗氧化剂为叔丁基对苯二酚；
[0068]
所述的消泡剂聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚；
[0069]
所述的渗透剂为油酸；
[0070]
防锈剂的制备方法为：首先将缓蚀剂组合物和改性缓蚀助剂溶于蒸馏水中，接着
加入松香、抗氧化剂、消泡剂和渗透剂，在转速为700rpm/min下搅拌1h后，最后加入硼酸，在
转速为70rpm/min下缓慢搅拌29min，即得到防锈剂。
说 明 书
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7[0071]
对几种金属材料按照GB/T2631湿热试验箱评定防锈剂在高温高湿下对金属的防
锈性能的方法，实验结果见表四所示：
[0072]
表四
[0073]
15天
一个月
2个月
100天
5个月
10号钢
无锈
无锈
无锈
A级
B级
Z30一级铸铁
无锈
无锈
无锈
A级
B级
铜T3
无锈
无锈
A级
B级
有锈迹
铝LY12
无锈
无锈
无锈
A级
B级
[0074]
对比例1
[0075]
将改性缓蚀助剂替换为油酸酰亚胺乙基氨丙基硅烷A，其余同实施例4。
[0076]
对几种金属材料按照GB/T2631湿热试验箱评定防锈剂在高温高湿下对金属的防
锈性能的方法，实验结果见表五所示：
[0077]
表五
[0078]
15天
一个月
2个月
100天
5个月
10号钢
A级
B级
有锈迹
有锈斑
生锈严重
Z30一级铸铁
A级
B级
有锈迹
有锈斑
生锈严重
铜T3
B级
B级
有锈迹
有锈斑
生锈严重
铝LY12
B级
B级
有锈迹
有锈斑
生锈严重
[0079]
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员
对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明
的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
说 明 书
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