Una introducción general a los aditivos preventivos de oxidación.
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El óxido es una mezcla de óxidos e hidróxidos formados en superficies metálicas por la acción del oxígeno y el agua, que en ocasiones contiene carbonatos formados por el contacto con el dióxido de carbono del aire.
Por ejemplo:
- La principal oxidación del hierro es el óxido de hierro, que está compuesto principalmente de hidrato de óxido férrico e hidróxido de hierro, generalmente es de color rojo.
- La oxidación del cobre generalmente se compone de carbonato de cobre básico, que es el componente principal de la oxidación verde generada en la superficie del cobre. Es un compuesto inorgánico con la fórmula química Cu2(OH)2CO3.
El problema de la corrosión de los metales está muy extendido en diversas industrias de la economía. La corrosión del metal puede dañar en gran medida el rendimiento y el valor comercial de los productos metálicos, e incluso provocar fallos de funcionamiento importantes que provoquen el desguace del equipo. Para evitar la oxidación, la gente ha adoptado varios métodos y el aceite Rust Preventive es el método de protección más común para proteger el metal de la corrosión. En los campos industriales, se debe prestar mayor atención a la oxidación del hierro y el acero. La oxidación es un problema extremadamente grave que causa daños a los productos de acero y equipos mecánicos.
Aquí hablamos principalmente de aditivos antioxidantes para acero.
Los aditivos preventivos de óxido también se conocen con otros nombres, entre ellos:
- Aditivo antioxidante
- Inhibidor de óxido
- Aditivos inhibidores de la corrosión
- Aditivo inhibidor de corrosión
- Inhibidores de oxidación y corrosión
Una breve historia deAditivos preventivos de óxido
- Inicialmente, los humanos usaban mantequilla, lanolina y lípidos del petróleo para prevenir la oxidación de los metales.
- En la década de 1930, se desarrollaron gradualmente inhibidores de oxidación sintéticos. Surgieron los inhibidores de la oxidación de sulfonato de petróleo solubles en aceite, seguidos de los ácidos carboxílicos como el ácido alquil o alquenil succínico y los inhibidores de la oxidación de fosfato ácido. Los inhibidores de oxidación de tipo ácido carboxílico, como el ácido alquil o alquenil succínico, se usaban ampliamente en el aceite para turbinas.
- Después de la Segunda Guerra Mundial, el aceite antioxidante y los aditivos antioxidantes se desarrollaron rápidamente y se utilizaron ampliamente para prevenir la oxidación de productos metálicos.
- En la década de 1950 surgieron numerosos inhibidores de la oxidación, como ésteres de ácidos grasos poliol, aminas orgánicas, sales de aminas orgánicas, compuestos heterocíclicos, aceites de petróleo oxidados, cera de parafina oxidada y sus sales metálicas y benzotriazol.
¿Cómo actúa el aditivo antioxidante?
Los inhibidores de oxidación son en su mayoría sustancias polares y su estructura molecular se caracteriza por:
-
Un extremo es un grupo funcional altamente polar con propiedades hidrófilas y la fuerza de la polaridad tiene un impacto en la prevención de la oxidación;
-
El otro extremo es un grupo alquilo no polar con propiedades hidrófobas y la longitud de la cadena alquílica también afecta su resistencia a la oxidación.
Cuando los productos derivados del petróleo que contienen inhibidores de oxidación entran en contacto con metales, los grupos polares en las moléculas del inhibidor de oxidación tienen una fuerte fuerza de adsorción en la superficie del metal, formando una capa protectora apretada de una sola molécula o de múltiples moléculas en la superficie del metal, evitando el medio corrosivo. entre en contacto con el metal, desempeñando así un papel de prevención de la oxidación.
Los inhibidores de oxidación también tienen un efecto solubilizante en el agua y algunas sustancias corrosivas. Al solubilizar estas sustancias en micelas, tienen un efecto dispersante o desactivador de sustancias corrosivas, eliminando así la erosión de los metales por sustancias corrosivas. Por supuesto, los inhibidores de oxidación alcalinos también tienen un efecto neutralizante sobre sustancias ácidas, evitando que los metales sean corroídos por los ácidos.
Existen dos tipos de adsorción de inhibidores de oxidación en superficies metálicas:adsorción físicayadsorción química:
- El dipolo de las moléculas polares de los inhibidores de oxidación sufre atracción electrostática con la superficie del metal, formando adsorción física, como los sulfonatos;
- Si las moléculas adsorbidas pueden reaccionar químicamente con metales, se forma una adsorción química, como el ácido alquenilsuccínico.
Principales tipos de inhibidores de oxidación
Los inhibidores de oxidación de uso común se dividen en cinco categorías según su estructura:
- sulfonatos
- ácidos carboxílicos y derivados de ácidos carboxílicos
- ésteres
- Fosfatos y sales orgánicos.
- aminas orgánicas
- y compuestos heterocíclicos.
sulfonato
sulfonatoSe utiliza como inhibidor temprano de la oxidación.
Los sulfonatos metálicos suelen elegir sales de bario, calcio o sodio. Estos compuestos polares pueden mejorar la resistencia a la oxidación y a las superficies metálicas húmedas, y formar un recubrimiento más completo y uniforme. Los sulfonatos tienen afinidad por los metales y pueden eliminar el agua de la superficie del metal. Los sulfonatos metálicos también ayudan a disolver la cera y la cera oxidada en líquidos.
Sulfonato de barioy el sulfonato de calcio proporcionan el mejor rendimiento de drenaje, mientras que el sulfonato de sodio es el más adecuado para producir inhibidores de oxidación emulsionados (a base de agua).
Los sulfonatos metálicos tienen una cabeza hidrófila (polar), una cola hidrófoba (no polar) que se adhiere (se adsorbe químicamente) a la superficie del metal y una cola extendida que se aleja del metal y proporciona una película de barrera. Los propios sulfonatos metálicos proporcionan una barrera entre la superficie del metal y el ambiente externo.
La cola hidrófoba de la cera o de las moléculas de cera oxidada se enreda con las moléculas de sulfonato, formando una membrana que es más fuerte y más hidrófoba que el sulfonato o la cera sola.
Por ejemplo, en el mismo entorno de prueba.
Un disolvente que contenga 10 % de sulfonatos o cera oxidada puede proporcionar 30 días de protección contra la corrosión en una caja húmeda;
Sin embargo, una combinación de 10 % de cera y sulfonatos puede proporcionar más de 60 días de protección contra la corrosión en una caja húmeda.
Sulfonato de sodiotiene propiedades antioxidantes y emulsionantes y se usa comúnmente en aceites (líquidos) emulsionados antioxidantes. Se utiliza para prevenir la oxidación durante los procesos de fabricación y desempeña un papel en la lubricación, el enfriamiento, la prevención de la oxidación y la limpieza en fluidos para corte de metales.
Generalmente, cuanto mayor sea el peso molecular del sulfonato de sodio, mejor será su desempeño en la prevención de la oxidación.
Sulfonato de petróleo y barioEs el inhibidor de oxidación más antiguo y más utilizado en China. Tiene una buena prevención de la oxidación, una excelente resistencia a la corrosión de varios metales, así como un excelente rendimiento de desplazamiento de agua y neutralización de ácidos, especialmente una excelente resistencia a la corrosión del agua salada.
Generalmente, como inhibidores de oxidación se utilizan sulfonatos neutros, de base baja o media. Los sulfonatos con alto contenido de base se utilizan a menudo como detergentes en el aceite de motor, desempeñando un papel neutralizante y detergente. Esto se debe a que cuanto mayor sea el valor base de los sulfonatos, peor será su rendimiento antioxidante.
| Artículo | Número de base total, mgKOH/g | Días preventivos de óxido |
| Sulfonato de petróleo y calcio A | 0 | ﹥50 |
| Sulfonato de calcio sintético B | 0 | ﹥50 |
| Sulfonato de petróleo y calcio C | 22 | ﹥50 |
| Sulfonato de calcio sintético D | 27 | ﹥50 |
| Sulfonato de petróleo y calcio E | 305 | 14 |
| Sulfonato de calcio sintético F | 400 | 8 |
Sulfonato de dinonil naftalenoEs otro tipo de sulfonato sintético, que se puede clasificar en varios tipos: sal de bario, sal de calcio, sal de zinc y sal de amonio.
Sulfonato de bario dinonil naftalenoTiene buena solubilidad en aceite y resistencia a la oxidación, pero su resistencia al agua salada no es tan buena como la del sulfonato de petróleo y bario. Su uso es similar al del sulfonato de petróleo y bario y es particularmente adecuado para modular aceites de prevención de oxidación de película dura y película blanda. También se usa comúnmente en grasas lubricantes y es un tipo importante de inhibidor de oxidación.
Algunas sales de bario de dinonil naftaleno sulfonato también tienen propiedades antiemulsificantes, como las sales de bario neutras de dinonil naftaleno sulfonato.
Ácidos carboxílicos, sales de carboxilato y sus derivados.
Ácidos grasos de cadena largatienen un cierto grado de resistencia a la oxidación, y las sales metálicas de ácidos grasos suelen tener una resistencia a la oxidación más fuerte que los ácidos grasos originales.
Los inhibidores de óxido de tipo ácido carboxílico tienen buena resistencia a la humedad y el efecto de la prueba de exposición de la caja de rejilla también es bueno, pero carecen de rendimiento de neutralización de ácidos y tienen poca resistencia a la corrosión del plomo y el zinc.
Sus sales metálicas tienen buena resistencia a la corrosión de los metales.
La mayoría de los ácidos carboxílicos o las sales metálicas de los ácidos carboxílicos tienen poca resistencia al agua salada y al desplazamiento del agua.
Existen muchos inhibidores de oxidación a base de ácido carboxílico y su rendimiento varía mucho según las diferentes estructuras. El ácido nonilfenoxiacético es un inhibidor de la oxidación del metal negro con buena solubilidad en aceite, y sus sales de amina y sales de imidazolina también son buenos inhibidores de la oxidación;
Por ejemplo,N-oleoil sarcosinay su sal de octaamonio, sal de imidazolina, también son inhibidores eficaces de la oxidación del hierro y de los metales no ferrosos. Se trata de inhibidores de oxidación de ácidos monocarboxílicos, así como inhibidores de oxidación que contienen dos ácidos carboxílicos. El principal inhibidor de oxidación representativo y ampliamente utilizado que contiene dos ácidos carboxílicos es el ácido alquenilo o alquilsuccínico, principalmenteácido dodecenil succínico. Sus características son buena resistencia a la oxidación, baja dosificación e insensibilidad al agua. Se utiliza principalmente en aceite para turbinas y también se usa ampliamente en aceite hidráulico y aceite para rieles guía.
Entre los inhibidores de herrumbre de carboxilato, los más importantes sonnaftenato de zincyJabón de lanolina y magnesio. El naftenato de zinc tiene buena solubilidad en aceite y tiene efectos de prevención de la oxidación tanto en metales ferrosos como no ferrosos. Generalmente se usa en combinación con sulfonato de petróleo y bario en una dosis del 2 % al 3 % (masa)) para sellar el aceite para prevenir la oxidación.
Ésteres
El ácido adípico y el ácido benzoico tienen efectos antioxidantes en el agua. Si están esterificados se pueden obtener agentes antioxidantes solubles en aceite.
Los productos representativos incluyenmonooleato de sorbitol(Span-80), monooleato de pentaeritritol, dodecenilsuccinato y lanolina.
Intervalo-80es un inhibidor de la oxidación y un tensioactivo de uso común que combina propiedades emulsionantes y de prevención de la oxidación. Tiene buenos resultados en las pruebas de cajas de rejilla y tiene propiedades a prueba de humedad y de desplazamiento de agua. Se utiliza en diversos aceites de corte y sellado.
The rust resistance of different fatty acid sorbitol esters varies, generally oleic acid esters>stearic acid esters>ésteres del ácido láurico.
El rendimiento de prevención de oxidación de los monoésteres y triésteres es similar, y diferentes ésteres tienen cierta corrosividad con respecto al plomo.
En comparación con los triésteres, los monoésteres tienen una mayor corrosividad con respecto al zinc.
Semiéster del ácido dodecenilsuccínicotiene buenas propiedades de prevención de la oxidación y antiemulsión y es adecuado para aceites de turbinas antioxidantes y antioxidantes.
LanolinaEs una sustancia lipídica compleja secretada por el cuerpo de la oveja y adherida a la lana. Antes de hilar, la lana debe desengrasarse y lavarse para eliminar la lanolina. Recupere, desodorice y decolore la solución limpiadora y, después del secado, obtenga una sustancia grasa de color marrón amarillento, a saber, lanolina, que puede usarse como inhibidor de óxido.
La lanolina es una grasa natural que, aunque es un antiguo inhibidor de la oxidación, todavía se utiliza mucho en la actualidad. La lanolina no es solo un agente antioxidante, sino también un material formador de película para aceite antioxidante de película suave.
Las características a baja temperatura y la adherencia de la lanolina y sus derivados como inhibidores de oxidación son excelentes. La lanolina tiene capacidad antioxidante al aire, buena estabilidad del recubrimiento y también tiene características de poder emulsionante y retención de agua.
Debido a la fuerte higroscopicidad y la escasa solubilidad en disolventes de la lanolina, el valor de hidroxilo se puede reducir dentro del rango de no reducir la resistencia a la oxidación.
Los inhibidores de oxidación a base de lanolina generalmente exhiben una buena resistencia a la corrosión, especialmente en agua de mar y agua salada, con una excelente resistencia a la corrosión. Sin embargo, tienen una fuerte afinidad por los metales y un rendimiento desengrasante deficiente.
La combinación de lanolina y sulfonatos puede lograr excelentes propiedades desengrasantes y preventivas de la oxidación debido al efecto sinérgico. Hacer jabón metálico a partir de lanolina puede mejorar el desplazamiento del agua y el sudor de las manos, y puede usarse para producir aceite preventivo de oxidación del tipo desplazamiento.
Fosfato orgánico y sus sales.
Los fosfatos orgánicos son principalmente ortofosfatos, fosfitos y fosfonatos.OrtofosfatoSe utiliza principalmente como inhibidor de oxidación.
Los inhibidores de oxidación de tipo fosfato incluyen:
Sal de dodecoxipropil isopropanolamina de fosfato de dodecilo simple o doble, que tiene propiedades antioxidantes, preventivas de la oxidación y antidesgaste;
La sal de fosfato de alquil imidazolina tiene propiedades de resistencia al óxido y al desgaste.
Los ésteres de fosfato también se pueden utilizar como aditivos antidesgaste de presión extrema y, a menudo, se utilizan en lubricantes y aceites para trabajar metales. Puede producir excelentes efectos de prevención de la oxidación cuando se usa en combinación con sulfonatos de petróleo y monoésteres de anhídrido de sorbitol.
Aminas orgánicas, sus sales y compuestos heterocíclicos.
Las sales de amina comúnmente utilizadas en China incluyenSal de octadecilamina de sarcosina del ácido N-oleicoysuccinato de heptadenil imidazolina. Los inhibidores de óxido de aminas orgánicas tienen buena resistencia a la humedad, al desplazamiento de agua y a las propiedades de neutralización de ácidos, pero los resultados de la prueba de la caja de cien hojas son deficientes, con mayor corrosión del plomo y cierta corrosión del cobre y el zinc. Cuando se aplica, se debe tener precaución.
Benzotriazoles el inhibidor de oxidación más comúnmente utilizado entre los compuestos heterocíclicos. Es un excelente inhibidor de la corrosión y agente antidecoloración para el cobre no ferroso y sus aleaciones, y también tiene cierto efecto de prevención de la oxidación en el acero.
Sin embargo, el benzotriazol es insoluble en aceite mineral y soluble en agua. Generalmente, al agregar aceite mineral, se debe agregar un cosolvente: primero se puede disolver en etanol, propanol o butanol y luego agregar al aceite mineral; También se puede disolver en cosolventes como ftalato de butilo, ftalato de dioctilo, fosfato de tributilo o fosfato de cresil antes de agregar aceite mineral.
Los compuestos heterocíclicos también incluyen compuestos heterocíclicos que contienen nitrógeno, tales como1,3,4-tiadiazol y sus derivados. La estructura molecular de estos compuestos es relativamente compacta. Cuando se adsorbe en superficies metálicas, es beneficioso para aumentar la resistencia de la película de aceite e inhibir eficazmente la corrosión de los elementos de azufre y fósforo en el aceite lubricante. Como clase de compuestos heterocíclicos que contienen nitrógeno, 1,3,4-tiadiazol y sus derivados, el par de electrones solitarios de heteroátomos en la molécula puede adsorberse químicamente con metales, formando una densa película de pasivación de película de aceite en la superficie del metal. . Esta película de pasivación puede aislar la descomposición catalítica del metal y evitar que los productos ácidos corroan los metales, por lo que puede usarse como aditivo anticorrosión para aceite lubricante.
