Uma introdução geral aos aditivos preventivos de ferrugem.
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A ferrugem é uma mistura de óxidos e hidróxidos formados em superfícies metálicas pela ação do oxigênio e da água, às vezes contendo carbonatos formados pelo contato com o dióxido de carbono do ar.
Por exemplo:
- a principal ferrugem do ferro é o óxido de ferro, que é composto principalmente de hidrato de óxido férrico e hidróxido de ferro, geralmente vermelho.
- A ferrugem do cobre é geralmente composta de carbonato de cobre básico, que é o principal componente da ferrugem verde gerada na superfície do cobre. É um composto inorgânico com a fórmula química Cu2(OH)2CO3.
O problema da corrosão metálica é generalizado em vários setores da economia. A corrosão do metal pode prejudicar gravemente o desempenho e o valor comercial dos produtos metálicos e até causar mau funcionamento grave, levando ao desmantelamento do equipamento. Para evitar a ferrugem, as pessoas adotaram vários métodos, e o óleo preventivo contra ferrugem é o método de proteção mais comum para proteger o metal da corrosão. Nas áreas industriais, a ferrugem do ferro e do aço deve receber maior atenção. A ferrugem é um problema extremamente sério que causa danos a produtos siderúrgicos e equipamentos mecânicos.
Aqui, discutimos principalmente aditivos antiferrugem para aço.
Os aditivos preventivos contra ferrugem também são conhecidos por vários outros nomes, incluindo:
- Aditivo anti-ferrugem
- Inibidor de ferrugem
- Aditivos Inibidores de Corrosão
- Aditivo Inibidor de Corrosão
- Inibidores de ferrugem e corrosão
Uma breve história deAditivos preventivos contra ferrugem
- Inicialmente, os humanos usavam manteiga, lanolina e lipídios de petróleo para prevenir a ferrugem do metal.
- Na década de 1930, inibidores sintéticos de ferrugem foram desenvolvidos gradualmente. surgiram inibidores de ferrugem sulfonato de petróleo solúveis em óleo, seguidos por ácidos carboxílicos, como ácido alquil ou alquenil succínico e inibidores de ferrugem de fosfato ácido. Inibidores de ferrugem do tipo ácido carboxílico, como ácido alquil ou alquenil succínico, foram amplamente utilizados em óleo de turbina.
- Após a Segunda Guerra Mundial, o óleo antiferrugem e os aditivos antiferrugem desenvolveram-se rapidamente e foram amplamente utilizados na prevenção da ferrugem em produtos metálicos.
- Na década de 1950, surgiram numerosos inibidores de ferrugem, como ésteres de ácidos graxos poliol, aminas orgânicas, sais de aminas orgânicas, compostos heterocíclicos, óleos de petróleo oxidados, cera de parafina oxidada e seus sais metálicos e benzotriazol.
Como funciona o aditivo antiferrugem?
Os inibidores de ferrugem são principalmente substâncias polares e sua estrutura molecular é caracterizada por:
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Uma extremidade é um grupo funcional altamente polar com propriedades hidrofílicas, e a força da polaridade tem impacto na prevenção da ferrugem;
-
A outra extremidade é um grupo alquila apolar com propriedades hidrofóbicas, e o comprimento da cadeia alquila também afeta sua resistência à ferrugem.
Quando os produtos petrolíferos contendo inibidores de ferrugem entram em contato com metais, os grupos polares nas moléculas do inibidor de ferrugem têm forte força de adsorção na superfície do metal, formando uma camada protetora de molécula única ou multimolécula na superfície do metal, evitando o meio corrosivo entre em contato com o metal, desempenhando assim um papel de prevenção da ferrugem.
Os inibidores de ferrugem também têm um efeito solubilizante na água e em algumas substâncias corrosivas. Ao solubilizarem estas substâncias em micelas, têm um efeito dispersante ou desactivador de substâncias corrosivas, eliminando assim a erosão dos metais por substâncias corrosivas. É claro que os inibidores de ferrugem alcalinos também têm um efeito neutralizante sobre substâncias ácidas, evitando que os metais sejam corroídos por ácidos.
Existem dois tipos de adsorção de inibidores de ferrugem em superfícies metálicas:adsorção físicaeadsorção química:
- O dipolo das moléculas polares dos inibidores de ferrugem sofre atração eletrostática com a superfície metálica, formando adsorções físicas, como os sulfonatos;
- Se as moléculas adsorvidas puderem reagir quimicamente com metais, forma-se uma adsorção química, como o ácido alquenilsuccínico.
Principais tipos de inibidores de ferrugem
Os inibidores de ferrugem comumente usados são divididos em cinco categorias com base em sua estrutura:
- sulfonatos
- ácidos carboxílicos e derivados de ácidos carboxílicos
- ésteres
- fosfatos e sais orgânicos
- aminas orgânicas
- e compostos heterocíclicos.
Sulfonato
Sulfonatoé um inibidor de ferrugem precoce usado.
Os sulfonatos metálicos normalmente escolhem sais de bário, cálcio ou sódio. Esses compostos polares podem aumentar a resistência à ferrugem e molhar superfícies metálicas e formar um revestimento mais completo e uniforme. Os sulfonatos têm afinidade com metais e podem remover água da superfície metálica. Os sulfonatos metálicos também auxiliam na dissolução de cera e cera oxidada em líquidos.
Sulfonato de bárioe o sulfonato de cálcio proporcionam o melhor desempenho de drenagem, enquanto o sulfonato de sódio é o mais adequado para a produção de inibidores de ferrugem emulsionados (à base de água).
Os sulfonatos metálicos têm uma cabeça hidrofílica (polar), uma cauda hidrofóbica (não polar) que adere (adsorve quimicamente) à superfície do metal e uma cauda estendida que se afasta do metal e fornece uma película de barreira. Os próprios sulfonatos metálicos fornecem uma barreira entre a superfície metálica e o ambiente externo.
A cauda hidrofóbica da cera ou das moléculas de cera oxidada emaranha-se com as moléculas de sulfonato, formando uma membrana que é mais forte e mais hidrofóbica do que o sulfonato ou a cera isoladamente.
Por exemplo, no mesmo ambiente de teste
Um solvente contendo 10% de sulfonatos ou cera oxidada pode fornecer 30 dias de proteção contra corrosão em uma caixa úmida;
Contudo, uma combinação de 10% de cera e sulfonatos pode proporcionar mais de 60 dias de proteção contra corrosão em uma caixa úmida.
Sulfonato de Sódiotem propriedades antiferrugem e emulsificantes e é comumente usado em óleos emulsionados antiferrugem (líquidos). É usado para prevenção de ferrugem durante processos de fabricação e desempenha um papel na lubrificação, resfriamento, prevenção de ferrugem e limpeza em fluidos de corte de metal.
Geralmente, quanto maior o peso molecular do sulfonato de sódio, melhor será o seu desempenho na prevenção da ferrugem.
Sulfonato de petróleo de bárioé o inibidor de ferrugem mais antigo e mais amplamente utilizado na China. Possui boa prevenção de ferrugem, excelente resistência à corrosão em vários metais, bem como excelente desempenho de deslocamento de água e neutralização de ácidos, especialmente excelente resistência à corrosão em água salgada.
Geralmente, sulfonatos neutros, de base baixa ou de base média são usados como inibidores de ferrugem. Sulfonatos com alto teor de base são frequentemente usados como detergentes em óleo de motor, desempenhando um papel neutralizante e detergente. Isso ocorre porque quanto maior o valor base dos sulfonatos, pior é o seu desempenho antiferrugem.
| Item | Número Base Total, mgKOH/g | Dias preventivos contra ferrugem |
| Sulfonato de petróleo e cálcio A | 0 | ﹥50 |
| Sulfonato de Cálcio Sintético B | 0 | ﹥50 |
| Sulfonato de petróleo e cálcio C | 22 | ﹥50 |
| Sulfonato de Cálcio Sintético D | 27 | ﹥50 |
| Sulfonato de petróleo e cálcio E | 305 | 14 |
| Sulfonato de Cálcio Sintético F | 400 | 8 |
Sulfonato de dinonil naftalenoé outro tipo de sulfonato sintético, que pode ser classificado em vários tipos: sal de bário, sal de cálcio, sal de zinco e sal de amônio.
Sulfonato de dinonil naftaleno de báriotem boa solubilidade em óleo e resistência à ferrugem, mas sua resistência à água salgada não é tão boa quanto a do sulfonato de bário e petróleo. Seu uso é semelhante ao do sulfonato de bário e petróleo e é particularmente adequado para modular óleos de prevenção de ferrugem em filmes duros e macios. Também é comumente usado em graxas lubrificantes e é um importante tipo de inibidor de ferrugem.
Alguns sais de bário de Dinonil Naftaleno Sulfonato também possuem propriedades antiemulsificantes, como os sais neutros de bário de Dinonil Naftaleno Sulfonato.
Ácidos carboxílicos, sais carboxilatos e seus derivados
Ácidos graxos de cadeia longatêm um certo grau de resistência à ferrugem, e os sais metálicos de ácidos graxos geralmente têm maior resistência à ferrugem do que os ácidos graxos originais.
Os inibidores de ferrugem do tipo ácido carboxílico têm boa resistência à umidade e o efeito do teste de exposição da caixa de persianas também é bom, mas eles não têm desempenho de neutralização de ácido e têm baixa resistência à corrosão ao chumbo e ao zinco.
Seus sais metálicos apresentam boa resistência à corrosão de metais.
A maioria dos ácidos carboxílicos ou sais metálicos de ácidos carboxílicos têm baixa resistência à água salgada e ao deslocamento de água.
Existem muitos inibidores de ferrugem à base de ácido carboxílico e seu desempenho varia muito com diferentes estruturas. O ácido nonilfenoxiacético é um inibidor da ferrugem do metal negro com boa solubilidade em óleo, e seus sais de amina e sais de imidazolina também são bons inibidores de ferrugem;
Por exemplo,N-oleoil sarcosinae seu sal de imidazolina, sal de octaamônio, também são inibidores de ferrugem eficazes para metais ferrosos e não ferrosos. Estes são inibidores de ferrugem de ácido monocarboxílico, bem como inibidores de ferrugem contendo dois ácidos carboxílicos. O principal inibidor de ferrugem representativo e amplamente utilizado contendo dois ácidos carboxílicos é o ácido alquenil ou alquil succínico, principalmenteácido dodecenil succínico. Suas características são boa resistência à ferrugem, baixa dosagem e insensibilidade à água. É usado principalmente em óleo de turbina e também é amplamente utilizado em óleo hidráulico e óleo de trilho-guia.
Entre os inibidores de ferrugem carboxilatos, os mais importantes sãoNaftenato de zincoeSabonete de lanolina e magnésio. O naftenato de zinco tem boa solubilidade em óleo e tem efeitos de prevenção de ferrugem em metais ferrosos e não ferrosos. Geralmente é usado em combinação com sulfonato de bário e petróleo na dosagem de 2% a 3% (em massa) para selar o óleo antiferrugem.
Ésteres
O ácido adípico e o ácido benzóico têm efeitos antiferrugem na água. Se forem esterificados, podem ser obtidos agentes antiferrugem solúveis em óleo.
Produtos representativos incluemmonooleato de sorbitol(Span-80), monooleato de pentaeritritol, dodecenilsuccinato e lanolina.
Período-80é um inibidor de ferrugem comumente usado e um surfactante que combina prevenção de ferrugem e propriedades emulsificantes. Possui bons resultados em testes de caixa de persianas e possui propriedades à prova de umidade e de deslocamento de água. É usado em vários óleos de vedação e corte.
The rust resistance of different fatty acid sorbitol esters varies, generally oleic acid esters>stearic acid esters>ésteres de ácido láurico.
O desempenho de prevenção de ferrugem de monoésteres e triésteres é semelhante, e diferentes ésteres têm uma certa corrosividade ao chumbo.
Comparados aos triésteres, os monoésteres apresentam maior corrosividade ao zinco.
Meio éster de ácido dodecenilsuccínicotem boas propriedades de prevenção de ferrugem e antiemulsificação e é adequado para óleo de turbina antioxidação e antiferrugem.
Lanolinaé uma substância lipídica complexa secretada pelo corpo da ovelha e ligada à lã. Antes de fiar, a lã deve ser desengordurada e lavada para remover a lanolina. Recuperar, desodorizar e descolorir da solução de limpeza e, após a secagem, obter uma substância gordurosa amarelo-acastanhada, nomeadamente a lanolina, que pode ser utilizada como inibidor de ferrugem.
A lanolina é uma gordura natural que, embora seja um antigo inibidor de ferrugem, ainda hoje é amplamente utilizada. A lanolina não é apenas um agente antiferrugem, mas também um material formador de filme para óleo antiferrugem de película macia.
As características de baixa temperatura e a adesão da lanolina e seus derivados como inibidores de ferrugem são excelentes. A Lanolina possui capacidade antioxidante ao ar, boa estabilidade do revestimento, além de possuir características de poder emulsificante e retenção de água.
Devido à forte higroscopicidade e à baixa solubilidade em solvente da lanolina, o valor da hidroxila pode ser reduzido dentro da faixa de não reduzir a resistência à ferrugem.
Os inibidores de ferrugem à base de lanolina geralmente apresentam boa resistência à ferrugem, especialmente em água do mar e água salgada, com excelente resistência à corrosão. No entanto, eles têm uma forte afinidade com metais e um fraco desempenho desengordurante.
A combinação de lanolina e sulfonatos pode alcançar excelentes propriedades de prevenção de ferrugem e desengorduramento devido ao efeito sinérgico. Fazer sabão metálico a partir de lanolina pode melhorar o deslocamento da água e do suor das mãos e pode ser usado para produzir óleo preventivo de ferrugem do tipo deslocamento.
Fosfato orgânico e seus sais
Os fosfatos orgânicos são principalmente ortofosfatos, fosfitos e fosfonatos.Ortofosfatoé usado principalmente como inibidor de ferrugem.
Os inibidores de ferrugem do tipo fosfato incluem:
Sal de dodecil fosfato dodecoxipropil isopropanolamina simples ou duplo, que possui propriedades antioxidantes, preventivas de ferrugem e antidesgaste;
O sal de fosfato de alquil imidazolina possui propriedades de resistência à ferrugem e ao desgaste.
Os ésteres de fosfato também podem ser usados como aditivos antidesgaste de extrema pressão e são frequentemente usados em lubrificantes e óleos para usinagem. Pode produzir excelentes efeitos de prevenção de ferrugem quando usado em combinação com sulfonatos de petróleo e monoésteres de anidrido de sorbitol.
Aminas orgânicas, seus sais e compostos heterocíclicos
Os sais de amina comumente usados na China incluemSal de sarcosina octadecilamina de ácido N-oleicoesuccinato de heptadenil imidazolina. Os inibidores de ferrugem de amina orgânica têm boa resistência à umidade, deslocamento de água e propriedades de neutralização de ácido, mas os resultados do teste da caixa de cem folhas são ruins, com maior corrosão ao chumbo e certa corrosão ao cobre e zinco. Quando aplicado, deve-se ter cautela.
Benzotriazolé o inibidor de ferrugem mais comumente usado entre os compostos heterocíclicos. É um excelente inibidor de corrosão e agente anti-descoloração para cobre não ferroso e suas ligas, e também tem um certo efeito de prevenção de ferrugem no aço.
No entanto, o benzotriazol é insolúvel em óleo mineral e solúvel em água. Geralmente, ao adicionar óleo mineral, um co-solvente deve ser adicionado: pode ser dissolvido primeiro em etanol, propanol ou butanol e depois adicionado ao óleo mineral; Também pode ser dissolvido em co-solventes como ftalato de butila, ftalato de dioctila, fosfato de tributila ou fosfato de cresil antes de adicionar óleo mineral.
Os compostos heterocíclicos também incluem compostos heterocíclicos contendo nitrogênio, tais como1,3,4-tiadiazol e seus derivados. A estrutura molecular destes compostos é relativamente compacta. Quando adsorvido em superfícies metálicas, é benéfico para aumentar a resistência da película de óleo e inibir efetivamente a corrosão dos elementos de enxofre e fósforo no óleo lubrificante. Como uma classe de compostos heterocíclicos contendo nitrogênio, 1,3,{3}}tiadiazol e seus derivados, o par solitário de elétrons de heteroátomos na molécula pode adsorver quimicamente com metais, formando uma densa película de passivação de óleo na superfície do metal . Este filme de passivação pode isolar a decomposição catalítica do metal e evitar que produtos ácidos corroam os metais, portanto, pode ser usado como um aditivo anticorrosivo para óleo lubrificante.
