一种螺栓松动剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及精细化工技术领域，尤其涉及一种螺栓松动剂及其制备方法。


背景技术：

2.螺栓(紧固件)为日常生活中不可或缺的工业必需品，小到电子产品、家用电器，大到机械、工程、桥梁、建筑等都离不开螺栓等紧固件。但在日常的机械维修过程中，发现许多用螺栓连接在一起的部件锈蚀在一起，很难拆卸开，这些由于受到空气中水分、氧气以及其他腐蚀性环境侵蚀等因素造成的锈蚀问题，给生活和生产带来了诸多不利影响。
3.传统的拆卸处理金属紧固件的方法如机油浸泡、吹氧、割据等，拆卸处理方法复杂，费时费力且效率低，而市场上出售的螺栓松动剂多数含有煤油和有毒的二硫化物，或者松动螺丝的速度较慢，效果不好。


技术实现要素：

4.本发明旨在解决以上技术问题至少其中之一，提供一种松动效果好、使用方便且环保的螺栓松动剂及其制备方法。
5.本发明目的一个方面，提供了一种螺栓松动剂，包括以下重量份的原料：聚氧乙烯醚0.5-5份，木质素衍生物0.5-5份，氨基酸1-6份，有机膦酸盐0.5-5份，二氧化锰-壳聚糖复合物1-10份，溶剂80-100份；所述二氧化锰-壳聚糖复合物为将高锰酸钾、油酸与壳聚糖混合搅拌反应得到，其中油酸的用量为过量；所述溶剂包括石油醚、松节油、正溴丙烷、正戊烷、正己烷或正庚烷中的至少一种。
6.壳聚糖是一种白色无定形透明物质，作为可降解有机高分子材料，具有成膜性、高抗菌性、生物官能性和相容性，是一种环保型生物基材料，其表面含有大量的氨基及羟基，吸附性能优异，可用于吸附多种金属离子。二氧化锰属于强氧化剂，可用作除锈剂、氧化剂、干电池的干极剂和制油漆的催干剂，也用于锰盐制备和玻璃工业。本发明利用二氧化锰的除锈作用，二氧化锰与壳聚糖紧密复合且均匀分散在壳聚糖中，利用壳聚糖的吸附作用和成膜作用，且利用过量的油酸促进壳聚糖的成膜且形成的膜具有更加优越的水和氧气阻隔性能，所得复合物具有更加优异的除锈和润滑效果，使得螺栓可轻易松动。进一步地，利用有机膦酸盐(含n、p等杂原子)和氨基酸(n、o、s等杂原子)对钙、镁、铁、铜等金属离子有很强的络合能力，与金属形成稳定的共轭络合物，从而达到除锈和成膜的作用；本发明提供的螺栓松动剂中各组分起到协同效应，具有十分优异的松锈、除锈和润滑效果，且可在螺栓表面形成一层致密的保护膜，防止螺栓部位的再次生锈。
7.聚氧乙烯醚，是一种表面活性剂，在碱性或中性介质中呈非离子型，而在酸性介质中呈弱阳离子型，具有优良的匀染、扩散性能；不仅对螺栓表面进行处理，为后续缓蚀剂提供更多的活性位点，还作为渗透剂，促进螺栓松动剂中的其他成分进入内部螺纹处，与螺栓表面的锈蚀及表面活性剂提供的活性位点充分接触，缩短了反应时间，在螺栓表面形成更多更紧密的保护膜。木质素是植物中第二丰富的多酚聚合物，还含有众多醇羟基、碳基共扼
双键、羧基和芳香环结构，具有良好的扩散性能，还具有抗菌和抗紫外效果；通过乙酰化、磺化、羟基化、氨化等化学改性得到木质素衍生物，可增强木质素的静电相互作用，提高表面活性；可作为渗透剂，促进螺栓松动剂的渗入；且木质素对及其衍生物对金属阳离子(如cu
2+
、zn
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、cr
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、fe
2+
、fe
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等)有一定的络合能力，可用于除锈和成膜。
8.本发明提供的溶剂石油醚、松节油、正溴丙烷、正戊烷、正己烷或正庚烷，均具有低熔点，在-50℃以下，保证螺栓松动剂具有优良的低温性能；使用其中的至少一种作为缓蚀剂的溶剂，一方面可以提高螺栓松动剂的溶解度，另一方面还可以提高螺栓松动剂的稳定性，保证除锈润滑的效果。
9.总的来说：二氧化锰-壳聚糖复合物，具有良好的除锈和润滑效果、以及成膜作用；结合氨基酸、有机膦酸盐、木质素衍生物的除锈、防腐和成膜作用，可在螺栓与工件之间形成一层保护膜，有效隔绝水、氧等各种锈蚀物质；聚氧乙烯醚、木质素衍生物，作为渗透剂和表面活性剂，促进螺栓松动剂的渗入和锈蚀表面的活性位点，促进除锈和润滑；壳聚糖还具有抗菌效果，木质素衍生物还具有抗菌和抗紫外效果，提高保护膜在工件上的覆盖力，使得螺栓可轻易从工件拆除。
10.优选地，本发明提供的螺栓松动剂包括以下重量份的原料：聚氧乙烯醚1-3份，木质素衍生物1-3份，氨基酸2-5份，有机膦酸盐1-4份，二氧化锰-壳聚糖复合物3-8份，溶剂80-100份。
11.优选地，所述聚氧乙烯醚为脂肪胺聚氧乙烯醚，包括ac-1802、ac-1805、ac-1810、ac-1812、ac-1815、ac-1820、ac-1830中的至少一种。
12.优选地，所述木质素衍生物为木质素磺酸盐，所述木质素磺酸盐包括木质素磺酸盐及其衍生物，如羟甲基化木质素磺酸盐、磺甲基化木质素磺酸盐、氧化木质素磺酸盐。木质素磺酸盐中含有苯丙烷疏水骨架，同时含有磺酸基、醇羟基、羧基等亲水性基团，羟甲基化和磺甲基化均能提高木质素磺酸盐的表面活性、发泡能力，氧化能大大提高木质素磺酸盐的吸附能力和分散能力，磺甲基化次之。木质素衍生物能够很好的松散锈蚀，提高锈蚀的表面活性，促进螺栓松动剂的除锈、润滑和松动过程进行。
13.优选地，所述氨基酸包括精氨酸、赖氨酸、谷氨酸、丝氨酸、甘氨酸、苏氨酸、丙氨酸或苯丙氨酸中的至少一种。
14.优选地，所述有机膦酸盐包括hedp
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na4、atmp
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na5、dtpmp
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na2、hdtmp
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k6、pbtca
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na4中的至少一种。
15.本发明目的另一个方面，提供了一种螺栓松动剂的制备方法，包括以下步骤：
16.s1、二氧化锰-壳聚糖复合物的制备：用体积分数为0.5-2％的乙酸溶液配制壳聚糖溶液，依次将高锰酸钾、油酸加入壳聚糖溶液中，搅拌一段时间，反应结束后除去体系中的水，得到二氧化锰-壳聚糖复合物；
17.s2、将聚氧乙烯醚、木质素衍生物、氨基酸、有机膦酸盐加入到溶剂中，加热搅拌均匀；
18.s3、将二氧化锰-壳聚糖复合物加入到步骤s2所得混合物中，高速剪切混合均匀，得到螺栓松动剂。
19.高锰酸钾具有氧化性，而油酸中含有c＝c，能作还原剂，就象高锰酸钾与乙烯反应一样，油酸被氧化成更小分子量的酸，而控制高锰酸钾被还原到二氧化锰(只要控制溶液近
18201.5份、ac-18301.5份，羟甲基化木质素磺酸钠1份，苏氨酸1份，苯丙氨酸1份，atmp
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na51份，二氧化锰-壳聚糖复合物8份，正溴丙烷50份，正庚烷40份。
52.该螺栓松动剂的制备方法，包括以下步骤：
53.s1、二氧化锰-壳聚糖复合物的制备：用体积分数为1.5v/v％的乙酸溶液配制质量浓度为25g/l的壳聚糖溶液，先将高锰酸钾溶液缓慢加入壳聚糖溶液中，然后缓慢加入油酸，搅拌反应4h，反应结束后除去体系中的水，得到二氧化锰-壳聚糖复合物；其中，高锰酸钾与油酸的质量比为1：11，高锰酸钾与壳聚糖质量比为1.8：10；
54.s2、将聚氧乙烯醚、木质素衍生物、氨基酸、有机膦酸盐加入到溶剂中，加热搅拌均匀；加热搅拌的温度为60℃，转速为600r/min；
55.s3、将二氧化锰-壳聚糖复合物加入到步骤s2所得混合物中，搅拌混合均匀，剪切速度为10000r/min，剪切时间1min；得到螺栓松动剂。
56.实施例5
57.本实施例提供的一种螺栓松动剂，包括以下重量份的原料：聚氧乙烯醚ac-18101份、ac-18201.5份，木质素磺酸钠1份，磺甲基化木质素磺酸钠1份，甘氨酸1.5份、丙氨酸2份，dtpmp
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na21份、hdtmp
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k61.5份，二氧化锰-壳聚糖复合物6份，正溴丙烷40份，石油醚50份。
58.该螺栓松动剂的制备方法，包括以下步骤：
59.s1、二氧化锰-壳聚糖复合物的制备：用体积分数为1％的乙酸溶液配制质量浓度为22g/l的壳聚糖溶液，先将高锰酸钾溶液缓慢加入壳聚糖溶液中，然后缓慢加入油酸，搅拌反应2.5h，反应结束后除去体系中的水，得到二氧化锰-壳聚糖复合物；其中，高锰酸钾与油酸的质量比为1：11.5，高锰酸钾与壳聚糖质量比为1.3：10；
60.s2、将聚氧乙烯醚、木质素衍生物、氨基酸、有机膦酸盐加入到溶剂中，加热搅拌均匀；加热搅拌的温度为65℃，转速为500r/min；
61.s3、将二氧化锰-壳聚糖复合物加入到步骤s2所得混合物中，搅拌混合均匀，剪切速度为10000r/min，剪切时间1min；得到螺栓松动剂。
62.实施例6
63.本实施例提供的一种螺栓松动剂，包括以下重量份的原料：聚氧乙烯醚ac-18051份ac-18151份，羟甲基化木质素磺酸钠1份，氧化木质素磺酸钠1.5份，谷氨酸1.2份，精氨酸1份，甘氨酸1份，hedp
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na41份，pbtca
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na41份，二氧化锰-壳聚糖复合物5份，松节油30份，正己烷60份。
64.该螺栓松动剂的制备方法，包括以下步骤：
65.s1、二氧化锰-壳聚糖复合物的制备：用体积分数为1.2％的乙酸溶液配制质量浓度为18g/l的壳聚糖溶液，先将高锰酸钾溶液缓慢加入壳聚糖溶液中，然后缓慢加入油酸，搅拌反应3h，反应结束后除去体系中的水，得到二氧化锰-壳聚糖复合物；其中，高锰酸钾与油酸的质量比为1：12.3，高锰酸钾与壳聚糖质量比为1.2：10；
66.s2、将聚氧乙烯醚、木质素衍生物、氨基酸、有机膦酸盐加入到溶剂中，加热搅拌均匀；加热搅拌的温度为65℃，转速为550r/min；
67.s3、将二氧化锰-壳聚糖复合物加入到步骤s2所得混合物中，搅拌混合均匀，剪切速度为10000r/min，剪切时间1min；得到螺栓松动剂。
68.对比例1
69.去除聚氧乙烯醚，其余同实施例5。
70.对比例2
71.去除木质素衍生物，其余同实施例5。
72.对比例3
73.去除氨基酸，其余同实施例5。
74.对比例4
75.去除有机膦酸盐，其余同实施例5。
76.对比例5
77.去除二氧化锰-壳聚糖复合物，其余同实施例5。
78.对比例6
79.将步骤s1替换为：取高锰酸钾粉末充分溶解于水中，再向溶液加入油酸，搅拌反应2.5h，反应结束后除去体系中的水，得到二氧化锰和其他产物。将壳聚糖、所得二氧化锰和其他产物分别加入步骤s3中，其余同实施例5。
80.对实施例1-6和对比例1-6所制备的螺栓松动剂进行松动性能评价。
81.先将符合gb/t 5785-2016标准的、材质q235、型号为m10的头型外六角，金属表面不作处理的螺栓，浸泡在正庚烷中，超声5分钟；再用新的正庚烷冲洗干净，用吹风机吹干，用扭力扳手固定初始扭力30n
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m，将螺栓和螺母拧紧，用扭力扳手测定松动所需要的扭力。
82.将上述拧紧的螺栓和螺母，按照gb/t 10125-2012的标准要求，中性盐雾试验的方法，连续腐蚀试验7天，然后再将它们取出，置于室内环境下，再放置7天，然后用扭力扳手分别测定不再做后续处理的能够松动螺栓和螺母的扭力。
83.分别将中性盐雾试验后的试样置于实施例1-6和对比例1-6中的松动剂中，浸泡1min后，用扭力扳手分别测定不再做后续处理的能够松动螺栓和螺母的扭力。
84.以上扭力测定均取5个头型外六角的数据平均值作为结果。具体如表1所示。
85.表1
86.[0087][0088]
由表1数据可知，本发明提供的螺栓松动剂具有很好的除锈和润滑性能，螺栓松动效果优异。与对比例1-6相比，去除聚氧乙烯醚(对比例1)、木质素衍生物(对比例2)，螺栓松动效果由所下降，这是因为聚氧乙烯醚、木质素衍生物会影响螺栓松动剂的活性和渗透性，木质素衍生物还在一定程度上影响除锈和成膜性能；去除氨基酸(对比例3)、有机膦酸盐(对比例4)，螺栓松动效果由所下降，这是因为氨基酸、有机膦酸盐具有除锈防腐性能；去除二氧化锰-壳聚糖复合物(对比例5)，螺栓松动效果下降最大，这是因为二氧化锰-壳聚糖复合物具有吸附锈蚀和除锈性能；二氧化锰与壳聚糖不制成复合物、分别作为原料制备螺栓松动剂(对比例6)，螺栓松动效果较差，说明二氧化锰与壳聚糖复合之后，能够起到协同作用，大幅增强螺栓除锈和松动效果。
[0089]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种螺栓松动剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：聚氧乙烯醚0.5-5份，木质素衍生物0.5-5份，氨基酸1-6份，有机膦酸盐0.5-5份，二氧化锰-壳聚糖复合物1-10份，溶剂80-100份；所述二氧化锰-壳聚糖复合物为将高锰酸钾、油酸与壳聚糖混合搅拌反应得到，其中油酸的用量为过量；所述溶剂包括石油醚、松节油、正溴丙烷、正戊烷、正己烷或正庚烷中的至少一种。2.根据权利要求1所述的一种螺栓松动剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：聚氧乙烯醚1-3份，木质素衍生物1-3份，氨基酸2-5份，有机膦酸盐1-4份，二氧化锰-壳聚糖复合物3-8份，溶剂80-100份。3.根据权利要求1所述的一种螺栓松动剂，其特征在于，所述聚氧乙烯醚为脂肪胺聚氧乙烯醚，包括ac-1802、ac-1805、ac-1810、ac-1812、ac-1815、ac-1820、ac-1830中的至少一种。4.根据权利要求1所述的一种螺栓松动剂，其特征在于，所述木质素衍生物为木质素磺酸盐。5.根据权利要求1所述的一种螺栓松动剂，其特征在于，所述氨基酸包括精氨酸、赖氨酸、谷氨酸、丝氨酸、甘氨酸、苏氨酸、丙氨酸或苯丙氨酸中的至少一种。6.根据权利要求1所述的一种螺栓松动剂，其特征在于，所述有机膦酸盐包括hedp
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na4、atmp
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na5、dtpmp
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na2、hdtmp
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k6、pbtca
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na4中的至少一种。7.权利要求1至6中任意一项所述的一种螺栓松动剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、二氧化锰-壳聚糖复合物的制备：用体积分数为0.5-2％的乙酸溶液配制壳聚糖溶液，依次将高锰酸钾、油酸加入壳聚糖溶液中，搅拌一段时间，反应结束后除去体系中的水，得到二氧化锰-壳聚糖复合物；s2、将聚氧乙烯醚、木质素衍生物、氨基酸、有机膦酸盐加入到溶剂中，加热搅拌均匀；s3、将二氧化锰-壳聚糖复合物加入到步骤s2所得混合物中，高速剪切混合均匀，得到螺栓松动剂。8.根据权利要求7所述的一种螺栓松动剂的制备方法，其特征在于，步骤s1中所述壳聚糖溶液的质量浓度为15-30g/l，所述高锰酸钾与油酸的质量比为1：10-15，所述高锰酸钾与壳聚糖质量比为0.75-2：10。9.根据权利要求7所述的一种螺栓松动剂的制备方法，其特征在于，步骤s2中所述加热搅拌的温度为50-80℃，转速为300-1000r/min。10.根据权利要求7所述的一种螺栓松动剂的制备方法，其特征在于，步骤s3中所述高速剪切的速度为8000-13000r/min。

技术总结
本发明涉及精细化工技术领域，提供了一种螺栓松动剂及其制备方法。该螺栓松动剂包括以下重量份的原料：聚氧乙烯醚0.5-5份，木质素衍生物0.5-5份，氨基酸1-6份，有机膦酸盐0.5-5份，二氧化锰-壳聚糖复合物1-10份，溶剂80-100份。本发明直接用高锰酸钾进行原位负载得到二氧化锰-壳聚糖复合物，二氧化锰-壳聚糖复合物与其他原料高速剪切混合均匀，可得到均一稳定的乳液，各成分之间紧密配合发挥功效。本发明提供的螺栓松动剂，具有良好的渗透、松锈、除锈、防腐和润滑性能，松动效果良好。松动效果良好。


技术研发人员：杨小业 翟杰辉 邓志海 林海平 姜基深 连馨莉 连兴隆
受保护的技术使用者：广州保赐利化工有限公司
技术研发日：2023.05.30
技术公布日：2023/9/6