[发明专利]一种四元羧酸金属防锈剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种四元羧酸金属防锈剂，属于金属防锈技术领域。所述四元羧酸金属防锈剂的结构式为：其中R1为3～8个碳的直链或带支链的烷基，R2为0～8个碳的直链或带支链的烷基。本发明还提供了该四元羧酸金属防锈剂的制备方法，以三聚氯氰、n‑氨基烷基羧酸和二元胺为原料，通过“一锅法”合成。本发明提供的四元羧酸金属防锈剂能够作为水基防锈剂使用，拥有与二元羧酸和三元羧酸防锈剂等效甚至更优的铁防锈性能，酸值降低，解决常规防锈单剂配伍性差、成本高的缺陷，是一种绿色环保的无灰防锈剂。

技术领域

本发明涉及金属防锈技术领域，具体涉及一种四元羧酸金属防锈剂（又称四元羧酸金属防锈剂单品或四元羧酸金属防锈单剂）及其制备方法和应用。

背景技术

随着世界各国环保意识的提高和我国可持续发展战略的积极实施，金属防锈市场开始更加重视环保，这就意味着对金属防锈剂提出了更高的要求。我们都知道金属材料在生产、储运过程中如不经防锈处理会在较短时间内发生锈蚀，这对金属材料的外观和性能均会产生不良影响，锈蚀严重的甚至会造成材料报废。

我国沿用多年的水基防锈液大多数都含有亚硝酸钠，它对黑色金属有很好的防锈性能，且价格低廉、使用方便、易去除等明显优点，但是亚硝酸钠会刺激人的皮肤，有致癌风险，故它的使用和排放受到严格限制。而防锈油和防锈漆是在金属表面形成一层保护性油膜或漆膜，隔绝周围环境介质对金属的腐蚀，从而达到较长时间防锈。其防锈性能虽好，但使用防锈油或防锈漆，不仅会消耗大量的油料原料，而且在后续金属加工(例如电镀、油漆、焊接、装配)及启封，均需要清除防锈油或防锈漆，这样不仅产生大量含油废液排放，造成环境污染，而且金属制品后期处理需要耗费大量的人力物力，增加成本。

近年来由于环保等原因，环保型水基防锈剂的研究得到国内外研究者的广泛关注，特别是长效水基防锈剂的研制已成为一种趋势。在黑色金属防锈领域，二元酸和三元酸防锈剂是应用相对广泛的两种水基防锈剂。十二碳二元酸是一种常用的二元羧酸防锈剂，主要采用生物合成方法制备，专利CN201510659020.4和CN201610139691.2中详细介绍了十二碳二元酸的生物合成方法。但生物合成法存在操作复杂，废水量大，精制难度大等问题，造成其成本偏高，影响其在金属防锈领域的应用。三元酸指2,4,6-三（氨基己酸基）-1,3,5-三嗪，是一种有机三元聚羧酸无灰防锈剂，专利CN201010546770.8中介绍了三元羧酸的合成方法，即在水相中用氨基己酸的羧酸盐取代三聚氯氰的中的氯，然后再酸化得到成品。三元酸对铁拥有很好的防锈性能，可作为防锈单剂应用，但因为其酸值很高（干品通常在365mgKOH/g以上），所以在使用过程中需要用大量的碱性物质如液碱、醇胺等来中和溶解，这给配方的调配增加很大难度；同时其对其他金属比如铝、镁等的腐蚀也比较明显。

另外，在添加使用过程中，还要求防锈剂具有抗硬水等性能，硬水中含有较多的Ca^2＋和 Mg^2＋等离子，这些离子能与羧酸型的防锈剂起作用生成相应的钙皂、镁皂，导致防锈剂浓度降低，防锈性能下降，甚至丧失防锈能力。另一方面，硬水中的无机离子也是微生物的无机营养物，水的硬度越高，微生物生长和繁衍的速度就越快，使水基润滑剂及其中的防锈剂的性能下降越快。

发明内容

本发明的目的是提供一种四元羧酸金属防锈剂及其制备方法，解决常规防锈单剂配伍性差、成本高的缺陷；该四元羧酸金属防锈剂能够作为水基防锈剂使用，对多种金属均有突出的防锈、抗氧化、防变色性能，生产成本低，流程简便，适合工业化和应用，对硬水稳定，实现绿色应用，环境友好。

本发明提供的四元羧酸金属防锈剂的结构式为：

其中R1为3～8个碳的直链或带支链的烷基，R2为0～8个碳的直链或带支链的烷基。

本发明采用一种简单易行且环境友好的 “一锅法”来合成四元羧酸金属防锈剂。