一种高油相含量的水包油型防锈乳液及其制备方法

摘要

本发明提供一种高油相含量的水包油型防锈乳液，按重量百分比计，所述高油相含量的水包油防锈乳液由下列成分组成：蜡5～30％，基础油0～40％，防锈剂1～20％，中和剂0.1～2％，乳化剂1～10％，水。本发明中油相的比例可达50‑78wt％，能够在金属材料表面形成连续的疏水性油膜，附着力强，防锈性好；并具有优异的铺展渗透性、成膜性、水置换性、防锈性和施工性能，对金属材料具有很好的长期防护作用。

权利要求

1.一种高油相含量的水包油型防锈乳液，其特征在于，按重量百分比计，所述高油相含量的水包油防锈乳液由下列成分组成：蜡           18 20%~

基础油       27.2 37%~

防锈剂       6 9%~

中和剂       0.5 1.2%~

乳化剂       3 4.5%~

水           余量；

所述蜡是58 85号微晶蜡、微混晶蜡、氧化蜡、蜂蜡、巴西棕榈蜡、褐煤蜡中的至少一种；

~

所述防锈剂为氧化石油脂及其盐、脂肪酸及其皂中的至少一种；

所述氧化石油脂及其盐是氧化石油脂、氧化石油脂的碱金属盐、碱土金属盐及胺盐；所述脂肪酸及其皂是硬脂酸、油酸、马来酸、油酸甲酯顺丁烯二酸、烷基苯甲酰丙烯酸、妥尔油脂肪酸、十二烯基丁二酸及这些脂肪酸的碱金属盐、碱土金属盐及胺盐；

所述中和剂为单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、吗啉、氢氧化钙、N,N-二甲基乙醇胺、N,N'-二乙基乙二胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、氨水中的至少一种；

所述乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚类乳化剂，其碳原子数为10 22，所含EO数为2 20；

~ ~

或者，所述所述乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚，其碳原子数为12 18，EO数为4 18。

~ ~

2.如权利要求1所述的高油相含量的水包油型防锈乳液的制备方法，其特征在于，所述制备方法如下：第一步，将蜡、基础油加热到80 100℃制成A；

~

第二步，将防锈剂、中和剂加热到80 100℃制成B；

~

第三步，将A和B搅拌溶融成油相；

第四步，将乳化剂加入到水中加热到80 95℃成水相；

~

第五步，持续搅拌下将油相加入到水相中，80 90℃乳化10 20分钟，搅拌冷却即成高油~ ~相含量的水包油型防锈乳液。

说明书

一种高油相含量的水包油型防锈乳液及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及防腐防锈材料，具体涉及一种高油相含量的水包油型防锈乳液。

背景技术

[0002] 纯油剂或纯油剂组合物在金属防腐蚀领域已经存在很长时间，这类组合物一般都含有可挥发的有机溶剂，施工和储存过程中极易发生火灾、污染环境、影响人体健康等。因此以水基型防锈剂替代油性防锈剂已成为近年来的趋势。

[0003] 水基型防锈乳液具有贮存稳定、气味小、施工方便、渗透性好、无VOC排放问题等优点。但以基础油、蜡、防锈剂、缓蚀剂、乳化剂等经过高温乳化制备的防锈乳液一般形成软膜型的防护膜，容易被热水或洗涤剂清洗掉，只适合暂时性防护。

[0004] 适合做防锈材料的非高分子成膜类型乳液一般均为O/W(水包油)型，但这种乳化形成的水基型防锈乳液很难通过苛刻的盐雾实验；尤其是封存型产品，按SH/T0081进行盐雾实验通常要求240小时以上，现有产品难以达到。

[0005] 中国专利CN1766023A描述了一种水基防锈保护蜡剂及其制备方法；主要用于汽车、拖拉机底盘、农用机械及机械配件漆面的保护处理。该水基蜡乳液主要应用在汽车底盘及漆面的保护，油相含量不到30％，直接喷涂在金属表面进行保护无法克服上述缺点，不能达到长期封存的防锈效果。

[0006] 中国专利CN02133114.6描述了一种水基防锈保护剂，由蜡类物质、防锈剂、表面活性剂和水等组成，应用于金属板、带、箔制品的短期封存防锈保护。该体系应用于临时性防护，防护时间只能达到3～7小时。

[0007] 中国专利CN200410050786.4专利描述了一种水基防锈保护处理蜡剂，由蜡类物质、合成树脂、有机多元酸胺盐，表面活性剂和水等制成，用于各种车辆底盘、金属车架及其它漆面物件的防锈保护。该防锈保护蜡成膜后易被水再分散，无法保证保护膜的封闭性。。

[0008] 因此急待一种适用于金属底材长期封存防锈的水基防锈乳液。

发明内容

[0009] 本发明的目的是提供一种高油相含量的水包油防锈乳液，该水包油防锈乳液可在底材表面铺展、渗透，干燥后立即疏水，形成连续的保护油膜，遇水后不会泛白，防护效果长期而稳定；可广泛应用于金属器件、工件、设备等表面的临时防护和长期防护。

[0010] 为实现上述目的，本发明提供的技术方案是，一种高油相含量的水包油型防锈乳液，按重量百分比计，所述高油相含量的水包油防锈乳液由下列成分组成：

[0011]

[0012] 优选的，所述高油相含量的水包油防锈乳液由下列成分组成：

[0013]

[0014] 优选的，所述蜡是指微晶蜡、微混晶蜡、氧化蜡、蜂蜡、巴西棕榈蜡、褐煤蜡中的至少一种。

[0015] 优选的，所述微晶蜡为58～85号；所述氧化蜡为氧化微晶蜡。

[0016] 优选的，所述防锈剂为氧化石油脂及其盐、脂肪酸及其皂中的至少一种。

[0017] 优选的，所述氧化石油脂及其盐是氧化石油脂、氧化石油脂的碱金属盐、碱土金属盐及胺盐；所述脂肪酸及其皂是硬脂酸、油酸、马来酸、油酸甲酯顺丁烯二酸、烷基苯甲酰丙烯酸、妥尔油脂肪酸、十二烯基丁二酸、这些脂肪酸的碱金属盐、碱土金属盐及胺盐。

[0018] 优选的，所述氧化石油脂及其盐为氧化石油脂胺盐和钙盐。

[0019] 优选的，中和剂为单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、吗啉、氢氧化钙、N，N′-二甲基乙醇胺、N，N′-二乙基乙二胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、氨水中的至少一种。

[0020] 优选的，所述中和剂为单乙醇胺、氢氧化钙、N，N-二甲基乙醇胺、N，N′-二乙基乙二胺、氨水中的至少一种。

[0021] 优选的，所述乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚类乳化剂；所述脂肪醇聚氧乙烯醚类乳化剂的碳原子数为10～22，所含EO数为2～20。

[0022] 优选的，所述乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚，其碳原子数为12～18，EO数为4～18。

[0023] 优选的，所述基础油包括但不限于普通矿物油、精制矿物油、有机酯、合成烃、聚醚、聚硅氧烷、磷酸酯。

[0024] 本发明还提供一种高油相含量的水包油型防锈乳液的制备方法，所述制备方法为：

[0025] 第一步，将蜡、基础油加热到80～100℃制成A；

[0026] 第二步，将防锈剂、中和剂加热到80～100℃制成B；

[0027] 第三步，将A和B搅拌熔融成油相；

[0028] 第四步，将乳化剂加入到水中加热到80～95℃成水相；

[0029] 第五步，持续搅拌下将油相慢慢加入到水相中，80～90℃高速乳化10～20分钟，搅拌冷却即成高油相含量的水包油型防锈乳液。

[0030] 一般水基型防锈乳液在施工干燥时，水相中的水汽挥发，但由于油含量低，水份多，造成挥发速度慢；另外，相同面积的堆积密度低，乳化油珠间难以接触有效破乳融合，最终导致油相不能形成连续的膜。此外，防锈乳液的疏水性活性成分必须存在于油相中，但由于乳化剂会在被乳化的油珠表面形成同电排斥，因此也导致难以形成连续的隔离保护膜；同时，乳化剂的存在又会引起隔离保护膜在遇到水汽后泛白、重新分散乳化从而引起防护失败。

[0031] 本发明将油相含量提高到50％以上，能够在水分开始挥发时就破乳，水分挥发完毕后即形成连续油膜，并立即疏水。在现有技术中，制备油相含量在50wt％以上的水包油乳液很难实现，通常通过加大乳化剂用量和选用乳化效果特别好的乳化剂来实现。但过量的此类乳化剂在乳液涂敷在材料表面后无法封闭，遇水则容易泛白，不能达到好的防护效果。本发明选用合适EO数的非离子乳化剂，该类型的乳化剂搭配有辅助乳化功能的防锈剂可以获得一个接近W/O和O/W临界值的HLB值，形成的体系在高温时会形成O/W型乳液。由其制备的乳液在施工时，连续相的水分挥发以后，油相破乳最终得到立即疏水的连续性油膜。

[0032] 传统的防锈剂难以被有效乳化，即使乳化完，也由于防锈剂存在于水包油的油相中，难以有效地在材料的表面进行吸附和铺展，进而难以形成连续的油膜，材料表面不能得到完整的保护。本发明选择氧化石油脂或脂肪酸作为主要防锈剂来解决此问题。同时，再配合特定的中和剂，使得本发明的防锈剂具有辅助乳化的作用，既能够大大降低主乳化剂的用量，又能有效吸附到金属材料的表面发挥长效防腐蚀作用，最终得到的油膜可以达到立即疏水的效果；油膜连续并立即疏水后，水汽通道被封闭，从而获得优秀的防锈效果。

[0033] 本发明以油、乳化剂、防锈剂、中和剂、水为主要成分，最终获得高油相含量的水包油型防锈乳液体系，该防锈乳液能够在很短时间内破乳干燥，形成连续的油膜；该油膜在水挥发完成后可立即疏水，因此能够获得优秀的长期防锈效果，并具有优异的铺展性、成膜性、水置换性和施工性能。本发明水包油乳液体系还具有比较低的成膜温度，在常温下即可施工干燥。由于是水包油体系，本发明防锈乳液体系在未涂布时可以分散乳化于水中，从而以各种稀释比例使用；最后形成的蜡膜附着力强、防锈性好，常温下不会再分散或乳化于水中，具备长期封存的功能，可以适用于工序间临时防护和长期封存需要。本发明可以在金属材料表面具有非常好的渗透性和铺展性，从而有效替代溶剂型或纯油剂型防锈油。

[0034] 相较于现有技术，本发明的有益效果在于：

[0035] 1)、本发明中油相的比例可达50-78wt％，可在金属材料表面迅速形成连续的疏水性油膜，附着力强、防锈性好，对金属材料具有很好的防护作用；

[0036] 2)、本发明的长期防护效果优异，通过中性盐雾实验240小时以上的考验，能够达到实验条件下10年以上的防护效果；

[0037] 3)、本发明为高油相含量的水包油乳液，可用水稀释使用；由于使用水作为溶剂，并且避免使用含磷原料，因此可有效避免挥发性有机溶剂和磷对环境造成的损害，同时可以满足工作场合、工件终端用户对VOC的要求；符合国家环境法律法规的要求，减少碳排放，绿色环保；

[0038] 4)、本发明的高油相含量的水包油防锈乳液稳定性好，储存稳定。

附图说明

[0039] 图1是实施例1进行盐雾试验前后的图片对比。

[0040] 图2是实施例2进行盐雾试验前后的图片对比。

[0041] 图3是实施例3进行盐雾试验前后的图片对比。

[0042] 图4是实施例4进行盐雾试验前后的图片对比。

[0043] 图5是对比例1进行盐雾试验前后的图片对比。

具体实施方式

[0044] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本发明所限定的范围。

[0045] 实施例1～4

[0046] 表1  实施例1～4的组成含量和对比例

[0047]

[0048] 分别对各实施例和对比例进行盐雾试验，结果如下。盐雾试验按照SH/T 0081进行。

[0049] 1)实施例1

[0050] 按表1中实施例1的成分和比例将蜡和基础油加热到80～100℃成为A，另将防锈剂和中和剂加热到80～100℃成为B，然后将A和B搅拌熔融成油相；将乳化剂加入到水中加热到80～95℃成水相；搅拌下将水相加入到油相中，保温、搅拌、中和、冷却即成高油相含量的水包油型防锈乳液。

[0051] 该防锈乳液具有以下性能：

[0052] 乳液类型：水包油

[0053] 体系固含量：67.5％；

[0054] 中性盐雾实验结果：240小时后为0级；见图1实验前后试片锈蚀对比图。其中，图1左为盐雾实验前，右为盐雾实验240小时后。

[0055] 2)实施例2

[0056] 按表1中实施例2的成分和比例蜡和基础油加热到80～100℃成为A，另将防锈剂和中和剂加热到80～100℃成为B，然后将A和B搅拌熔融成油相；将乳化剂加入到水中加热到80～95℃成水相；搅拌下将水相加入到油相中，保温、搅拌、中和、冷却即成高油相含量的水包油型防锈乳液。

[0057] 该防锈乳液具有以下性能：

[0058] 乳液类型：水包油

[0059] 体系固含量：61％；

[0060] 中性盐雾实验结果：240小时后可判定为0级；见图3实验前后试片锈蚀对比图。其中，图2左为盐雾实验前，右为盐雾实验240小时后。

[0061] 3)实施例3

[0062] 按表1中实施例3的成分和比例蜡和基础油加热到80～100℃成为A，另将防锈剂和中和剂加热到80～100℃成为B，然后将A和B搅拌熔融成油相；将乳化剂加入到水中加热到80～95℃成水相；搅拌下将水相加入到油相中，保温、搅拌、中和、冷却即成高油相含量的水包油型防锈乳液。

[0063] 该乳液具有以下性能：

[0064] 乳液类型：水包油

[0065] 体系固含量：58.7％；

[0066] 中性盐雾实验结果：240小时后为0级；见图3实验前后试片锈蚀对比图。图3左为盐雾实验前，右为盐雾实验240小时后。

[0067] 4)实施例4

[0068] 按表1中实施例4的成分和比例蜡和基础油加热到80～100℃成为A，另将防锈剂和中和剂加热到80～100℃成为B，然后将A和B搅拌熔融成油相；将乳化剂加入到水中加热到80～95℃成水相；搅拌下将水相加入到油相中，保温、搅拌、中和、冷却即成高油相含量的水包油型防锈乳液。

[0069] 该乳液具有以下性能：

[0070] 乳液类型：水包油

[0071] 体系固含量：58％；

[0072] 中性盐雾实验结果：240小时后按SH/T0217可判定为1级，见图4实验前后试片锈蚀对比图。图4左为盐雾实验前，右为盐雾实验240小时后。

[0073] 5)对比例1

[0074] 将对比例的油相混合均匀，加热熔化，在搅拌下加入到水(加热)中，剪切乳化、中和、搅拌冷却至形成乳液。

[0075] 该乳液具有以下性能：

[0076] 乳液类型：水包油

[0077] 体系固含量：44％；

[0078] 中性盐雾实验结果：涂片在干燥期间即出现闪锈点，240小时后判定为不合格；见图5实验前后试片锈蚀对比图。其中，图5左为进行盐雾实验前的试片，右为按SH/T 0081进行盐雾试验12小时后的试片。

[0079] 由图1～图5可以看出，对比例1中的普通防锈乳液，由于油含量不足，且乳化剂难以封闭，不能形成连续的油膜，在进行腐蚀试验时仅一天不到就出现大面积锈蚀。而本发明制备的水包油型防锈乳液，在经过盐雾试验240个小时后，依然具有连续完好的油膜，对金属件具有优秀的长期防护效果。

[0080] 另将本发明实施例制备的防锈乳液分别进行室温稳定性测试、耐热试验、离心试验。室温稳定性测试，是指样品在室温20～25℃的条件下保存三个月，耐热试验即指样品在45℃的条件下保存三个月，离心试验是指将样品置于离心管中在3000rpm的条件下离心30分钟。结果，本发明实施例的防锈乳液经过上述试验后仍能保持均匀稳定的状态，不会出现分层、沉淀等现象。可见，本发明的产品在高油相含量下仍具有优异的稳定性。

[0081] 本发明中油相的比例可达50-78wt％，从而在金属材料表面形成连续的疏水性油膜，附着力强，防锈性好，长期防护效果佳；并具有优异的铺展性、成膜性、水置换性和施工性能，对金属材料具有很好的防护作用。本发明为高油相含量的水包油乳液，可用水稀释使用；由于使用水作为溶剂，可有效避免挥发性有机溶剂对环境造成的损害，同时可以满足工作场合、工件终端用户对VOC的要求，符合国家环境法律法规的要求，减少碳排放；同时避免使用含磷原料，绿色环保。

[0082] 以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。