Splošni uvod v dodatke za preprečevanje rje.

Rja je mešanica oksidov in hidroksidov, ki nastanejo na kovinskih površinah zaradi delovanja kisika in vode, včasih pa vsebuje karbonate, ki nastanejo v stiku z ogljikovim dioksidom v zraku.

Na primer:

• glavna železova rja je železov oksid, ki je v glavnem sestavljen iz hidrata železovega oksida in železovega hidroksida, običajno je rdeč.
• Bakrena rja je na splošno sestavljena iz bazičnega bakrovega karbonata, ki je glavna sestavina zelene rje, ki nastaja na površini bakra. Je anorganska spojina s kemijsko formulo Cu₂(OH)₂CO₃.

Problem korozije kovin je zelo razširjen v različnih panogah gospodarstva. Korozija kovin lahko močno škoduje zmogljivosti in vrednosti blaga kovinskih izdelkov in celo povzroči večje okvare, ki vodijo v odpad opreme. Da bi preprečili rjavenje, so ljudje sprejeli različne metode in olje za preprečevanje rje je najpogostejša zaščitna metoda za zaščito kovine pred korozijo. Na industrijskih področjih je treba največ pozornosti posvetiti rji železa in jekla. Rja je izjemno resna težava, ki povzroča poškodbe jeklenih izdelkov in mehanske opreme.

Tukaj obravnavamo predvsem dodatke proti rjavenju za jeklo.

 

Dodatki za preprečevanje rje so znani tudi pod številnimi drugimi imeni, vključno z:

 

• Dodatek proti rji
• Zaviralec rje
• Aditivi za zaviranje korozije
• Dodatek za zaviranje korozije
• Inhibitorji rje in korozije

 

Kratka zgodovinaDodatki za preprečevanje rje

 

• Na začetku so ljudje uporabljali maslo, lanolin in naftne lipide za preprečevanje rjavenja kovin
• V tridesetih letih 20. stoletja so se postopoma razvili sintetični zaviralci rje. pojavili so se naftni sulfonatni zaviralci rje, topni v olju, sledile pa so jim karboksilne kisline, kot sta alkil ali alkenil jantarna kislina in kisli fosfatni zaviralci rje. Inhibitorji rjavenja tipa karboksilne kisline, kot je alkil ali alkenil jantarna kislina, so se pogosto uporabljali v turbinskem olju.
• Po drugi svetovni vojni so se olje in dodatki proti rji hitro razvili in so se pogosto uporabljali pri preprečevanju rje na kovinskih izdelkih.
• V petdesetih letih prejšnjega stoletja so se pojavili številni zaviralci rje, kot so estri poliolnih maščobnih kislin, organski amini, soli organskih aminov, heterociklične spojine, oksidirana naftna olja, oksidiran parafinski vosek in njegove kovinske soli ter benzotriazol

 

Kako deluje aditiv proti rji?

Zaviralci rje so večinoma polarne snovi, za njihovo molekularno strukturo pa je značilno:

• En konec je visoko polarna funkcionalna skupina s hidrofilnimi lastnostmi, moč polarnosti pa vpliva na preprečevanje rje;

• Drugi konec je nepolarna alkilna skupina s hidrofobnimi lastnostmi, dolžina alkilne verige pa vpliva tudi na njeno odpornost proti rji.

 

Ko naftni proizvodi, ki vsebujejo zaviralce rje, pridejo v stik s kovinami, imajo polarne skupine v molekulah zaviralcev rje močno adsorpcijsko silo na kovinsko površino, ki tvori tesno enomolekulsko ali večmolekulsko zaščitno plast na kovinski površini, ki preprečuje korozivni medij da ne pride v stik s kovino in tako igra vlogo preprečevanja rje.
Zaviralci rje imajo tudi učinek raztapljanja vode in nekaterih jedkih snovi. S solubilizacijo teh snovi v micelih delujejo razpršilno ali deaktivirajoče na jedke snovi in ​​s tem odpravijo erozijo kovin s korozivnimi snovmi. Seveda imajo alkalni zaviralci rje tudi nevtralizirajoč učinek na kisle snovi in ​​preprečujejo, da bi kisline razjedale kovine.

 

Obstajata dve vrsti adsorpcije zaviralcev rje na kovinskih površinah:fizična adsorpcijainkemična adsorpcija:

 

• Dipol polarnih molekul zaviralcev rje je podvržen elektrostatičnemu privlačenju s kovinsko površino, kar tvori fizično adsorpcijo, kot so sulfonati;
• Če lahko adsorbirane molekule kemično reagirajo s kovinami, nastane kemična adsorpcija, kot je alkeniljantarna kislina.

Glavne vrste zaviralcev rje

Običajno uporabljeni zaviralci rje so glede na njihovo strukturo razdeljeni v pet kategorij:

 

• sulfonati
• karboksilne kisline in derivati ​​karboksilnih kislin
• estri
• organski fosfati in soli
• organski amini
• in heterociklične spojine.

sulfonat

sulfonatje zgodnji uporabljeni zaviralec rje.

 

• Glede na vir surovin ga lahko razdelimo na naftne sulfonate in sintetične sulfonate;

• Glede na vrsto kovine ga lahko razdelimo na barijev sulfonat, kalcijev sulfonat, magnezijev sulfonat, natrijev sulfonat in cinkov sulfonat.

• Kalcijev sulfonat je najpogosteje uporabljen sulfonat kot detergent, sledi mu magnezijev sulfonat. Barijev sulfonat je najpogosteje uporabljen sulfonat kot zaviralec rje, sledijo pa mu natrijeve in kalcijeve soli. Poleg kovinskih sulfonatov obstajajo tudi amonijeve soli;

• Glede na osnovno število ga lahko razdelimo na nevtralne sulfonate in bazirane sulfonate.

 

Kovinski sulfonati običajno izberejo barijeve, kalcijeve ali natrijeve soli. Te polarne spojine lahko povečajo odpornost proti rji in mokrim kovinskim površinam ter tvorijo bolj popoln in enakomeren premaz. Sulfonati imajo afiniteto do kovin in lahko odstranijo vodo s kovinske površine. Kovinski sulfonati pomagajo tudi pri raztapljanju voska in oksidiranega voska v tekočinah.

Barijev sulfonatin kalcijev sulfonat zagotavljata najboljšo drenažno zmogljivost, medtem ko je natrijev sulfonat najprimernejši za proizvodnjo emulgiranih (na vodni osnovi) zaviralcev rje.

Kovinski sulfonati imajo hidrofilno (polarno) glavo, hidrofobni (nepolarni) rep, ki se prilepi (kemično adsorbira) na kovinsko površino, in podaljšan rep, ki se odmika od kovine in zagotavlja pregradni film. Kovinski sulfonati sami predstavljajo pregrado med kovinsko površino in zunanjim okoljem.

Hidrofobni rep molekul voska ali oksidiranega voska se zaplete z molekulami sulfonata in tvori membrano, ki je močnejša in bolj hidrofobna kot sam sulfonat ali vosek.

Na primer v istem testnem okolju
Topilo, ki vsebuje 10 % sulfonatov ali oksidiranega voska, lahko zagotovi 30 dni zaščite pred korozijo v vlažni škatli;
Vendar lahko kombinacija 10 % voska in sulfonatov zagotovi več kot 60 dni zaščite pred korozijo v vlažni škatli.

 

Natrijev sulfonatima lastnosti proti rji in emulgatorje ter se običajno uporablja v emulgiranih oljih (tekočinah) proti rji. Uporablja se za preprečevanje rje med proizvodnimi procesi in ima vlogo pri mazanju, hlajenju, preprečevanju rje in čiščenju v tekočinah za rezanje kovin.
Na splošno velja, da večja kot je molekulska masa natrijevega sulfonata, boljša je njegova učinkovitost pri preprečevanju rje.

 

Barijev naftni sulfonatje najzgodnejši in najbolj razširjen zaviralec rje na Kitajskem. Ima dobro zaščito proti rji, odlično odpornost proti koroziji različnih kovin, kot tudi odlično izpodrivanje vode in nevtralizacijo kisline, zlasti izjemno odpornost proti koroziji v slani vodi.

 

Na splošno se kot zaviralci rje uporabljajo nevtralni, nizko bazični ali srednje bazični sulfonati. Sulfonati z visoko bazo se pogosto uporabljajo kot detergenti v motornem olju, igrajo nevtralizacijsko in detergentno vlogo. To je zato, ker višja kot je osnovna vrednost sulfonatov, slabša je njihova učinkovitost proti rji.

 

Razmerje med osnovnim številom in delovanjem proti rjavenjuKalcijev sulfonat.

 

Postavka	Skupno bazično število, mgKOH/g	Dnevi za preprečevanje rje
Kalcijev petrolej sulfonat A	0	﹥50
Sintetični kalcijev sulfonat B	0	﹥50
Kalcijev petrolej sulfonat C	22	﹥50
Sintetični kalcijev sulfonat D	27	﹥50
Kalcijev petrolej sulfonat E	305	14
Sintetični kalcijev sulfonat F	400	8

Dinonil naftalen sulfonatje druga vrsta sintetičnega sulfonata, ki ga lahko razvrstimo v več vrst: barijeva sol, kalcijeva sol, cinkova sol in amonijeva sol.

 

 

Barijev dinonil naftalen sulfonatima dobro topnost v olju in odpornost proti rji, vendar njegova odpornost na slano vodo ni tako dobra kot odpornost barijevega petrolej sulfonata. Njegova uporaba je podobna uporabi barijevega petrolej sulfonata in je še posebej primeren za modulacijo olj za preprečevanje rje s trdim in mehkim filmom. Pogosto se uporablja tudi v mazalnih mazilih in je pomembna vrsta zaviralca rje.

Nekatere barijeve soli dinonil naftalen sulfonata imajo tudi lastnosti proti emulgiranju, kot so nevtralne barijeve soli dinonil naftalen sulfonata.

 

Karboksilne kisline, karboksilatne soli in njihovi derivati

Dolgoverižne maščobne kislineimajo določeno stopnjo odpornosti proti rji, kovinske soli maščobnih kislin pa imajo običajno močnejšo odpornost proti rji kot originalne maščobne kisline.

Inhibitorji rje na osnovi karboksilne kisline imajo dobro odpornost proti vlagi in učinek preskusa izpostavljenosti žaluzije je prav tako dober, vendar nimajo učinkovitosti nevtralizacije kisline in imajo slabo korozijsko odpornost proti svincu in cinku.
Njegove kovinske soli imajo dobro korozijsko odpornost na kovine.
Večina karboksilnih kislin ali kovinskih soli karboksilnih kislin ima slabo odpornost na slano vodo in izpodrivanje vode.

Obstaja veliko zaviralcev rje na osnovi karboksilne kisline, njihova učinkovitost pa se zelo razlikuje glede na različne strukture. Nonilfenoksiocetna kislina je zaviralec rje črnih kovin z dobro topnostjo v olju, njene aminske soli in imidazolinske soli pa so tudi dobri zaviralci rje;

na primerN-oleoil sarkozinin njegova oktaamonijeva sol imidazolinska sol sta prav tako učinkovita zaviralca rje za železne in neželezne kovine. To so zaviralci rje monokarboksilne kisline, pa tudi zaviralci rje, ki vsebujejo dve karboksilni kislini. Glavni predstavnik in široko uporabljen zaviralec rje, ki vsebuje dve karboksilni kislini, je alkenil ali alkil jantarna kislina, predvsemdodecenil jantarna kislina. Njegove značilnosti so dobra odpornost proti rji, nizko doziranje in neobčutljivost na vodo. Uporablja se predvsem v turbinskem olju, pogosto pa se uporablja tudi v hidravličnem olju in olju vodilnih tirnic.

Med karboksilatnimi zaviralci rje so pomembnejšiCinkov naftenatinLanolin magnezijevo milo. Cinkov naftenat je dobro topen v olju in deluje proti rjavenju tako na železnih kot neželeznih kovinah. Običajno se uporablja v kombinaciji z barijevim petrolej sulfonatom v odmerku od 2 do 3 % (mase)) za tesnjenje olja za preprečevanje rje.

 

Estri

Adipinska kislina in benzojska kislina delujeta proti rjavenju v vodi. Če jih zaestrite, lahko dobite sredstva proti rji, topna v olju.

 

Reprezentativni izdelki vključujejosorbitol monooleat(Span-80), pentaeritritol monooleat, dodecenilsukcinat in lanolin.

Razpon-80je pogosto uporabljen zaviralec rje in površinsko aktivna snov, ki združuje lastnosti preprečevanja rje in emulgiranja. Ima dobre rezultate pri preskusih žaluzije in ima lastnosti, odporne na vlago in izpodrivanje vode. Uporablja se v različnih tesnilnih in rezalnih oljih.

The rust resistance of different fatty acid sorbitol esters varies, generally oleic acid esters>stearic acid esters>estri lavrinske kisline.

Učinkovitost preprečevanja rje pri monoestrih in triestrih je podobna, različni estri pa imajo določeno jedkost za svinec.

V primerjavi s triestri imajo monoestri večjo jedkost za cink.

Pol ester dodecenilsukcinske kislineima dobre lastnosti za preprečevanje rje in proti emulgiranju ter je primerno za turbinsko olje proti oksidaciji in proti rji.

Lanolinje kompleksna lipidna snov, ki jo izloča telo ovce in je pritrjena na volno. Pred predenjem je treba volno razmastiti in oprati, da odstranimo lanolin. Iz čistilne raztopine pridobimo, dezodoriramo in razbarvamo ter po sušenju dobimo rumeno-rjavo maščobno snov, in sicer lanolin, ki se lahko uporablja kot zaviralec rje.
Lanolin je naravna maščoba, ki se kljub starodavnemu zaviralcu rje še danes pogosto uporablja. Lanolin ni samo sredstvo proti rji, ampak tudi filmski material za olje z mehkim filmom proti rji.
Nizkotemperaturne lastnosti in oprijem lanolina in njegovih derivatov kot zaviralcev rje so odlični. Lanolin ima antioksidativno sposobnost zračenja, dobro stabilnost prevleke in ima tudi lastnosti emulgiranja in zadrževanja vode.
Zaradi močne higroskopičnosti in slabe topnosti lanolina v topilu se lahko hidroksilna vrednost zmanjša v območju, ki ne zmanjša odpornosti proti rji.
Inhibitorji rje na osnovi lanolina na splošno kažejo dobro odpornost proti rji, zlasti v morski in slani vodi, z odlično odpornostjo proti koroziji. Vendar imajo močno afiniteto do kovin in slabo razmaščevanje.
Kombinacija lanolina in sulfonatov lahko zaradi sinergističnega učinka doseže odlične lastnosti preprečevanja rje in razmaščevanja. Izdelava kovinskega mila iz lanolina lahko izboljša izpodrivanje vode in izpodrivanje znoja rok ter se lahko uporablja za proizvodnjo olja za zaščito pred rjo.

Organski fosfat in njegove soli

Organski fosfati so predvsem ortofosfati, fosfiti in fosfonati.Ortofosfatse uporablja predvsem kot zaviralec rje.

Zaviralci rje fosfatnega tipa vključujejo:

Enojna ali dvojna dodecil fosfatna dodekoksipropil izopropanolaminska sol, ki ima antioksidativne lastnosti, preprečuje rjo in proti obrabi;
Alkil imidazolin fosfatna sol ima lastnosti odpornosti proti rji in obrabi.
Fosfatni estri se lahko uporabljajo tudi kot aditivi proti obrabi pri ekstremnih tlakih in se pogosto uporabljajo v mazivih in oljih za obdelavo kovin. Lahko povzroči odlične učinke preprečevanja rje, če se uporablja v kombinaciji z naftnimi sulfonati in monoestri anhidrida sorbitola.
Organski amini, njihove soli in heterociklične spojine
Pogosto uporabljene aminske soli na Kitajskem vključujejoN-oleinska kislina sarkozin oktadecilamin solinheptadenil imidazolin sukcinat. Organski aminski zaviralci rje imajo dobro odpornost na vlago, izpodrivanje vode in lastnosti nevtralizacije kisline, vendar so rezultati testa s stotimi lističi slabi, z večjo korozijo svinca in določeno korozijo bakra in cinka. Pri uporabi je potrebna previdnost.
Benzotriazolje najpogosteje uporabljen zaviralec rje med heterocikličnimi spojinami. Je odličen zaviralec korozije in sredstvo proti razbarvanju barvnega bakra in njegovih zlitin ter ima tudi določen učinek preprečevanja rje na jeklu.

 

Vendar je benzotriazol netopen v mineralnem olju in topen v vodi. Na splošno je treba pri dodajanju mineralnega olja dodati sotopilo: najprej ga lahko raztopimo v etanolu, propanolu ali butanolu in nato dodamo mineralnemu olju; Pred dodajanjem mineralnega olja se lahko raztopi tudi v sotopilih, kot so butil ftalat, dioktil ftalat, tributil fosfat ali krezil fosfat.

Med heterociklične spojine sodijo tudi heterociklične spojine, ki vsebujejo dušik, kot npr1,3,4-tiadiazol in njegovi derivati. Molekularna struktura teh spojin je relativno kompaktna. Ko se adsorbira na kovinske površine, je koristen za povečanje trdnosti oljnega filma in učinkovito zaviranje korozije žveplovih in fosforjevih elementov v mazalnem olju. Kot razred dušik vsebujočih heterocikličnih spojin, 1,3,4-tiadiazola in njegovih derivatov, se lahko osamljeni pari elektronov heteroatomov v molekuli kemično adsorbirajo s kovinami in tvorijo gost oljni film za pasivacijo na kovinski površini . Ta pasivacijski film lahko izolira katalitično razgradnjo kovin in prepreči, da bi kisli produkti razjedali kovine, zato se lahko uporablja kot protikorozijski dodatek za mazalno olje.