Une introduction générale aux additifs antirouille.

La rouille est un mélange d'oxydes et d'hydroxydes formés sur les surfaces métalliques par l'action de l'oxygène et de l'eau, contenant parfois des carbonates formés par contact avec le dioxyde de carbone de l'air.

Par exemple:

• la principale rouille du fer est l'oxyde de fer, qui est principalement composé d'oxyde ferrique hydraté et d'hydroxyde de fer, généralement rouge.
• La rouille cuivrée est généralement composée de carbonate de cuivre basique, qui est le principal composant de la rouille verte générée à la surface du cuivre. C'est un composé inorganique de formule chimique Cu₂(OH)₂CO₃.

Le problème de la corrosion des métaux est répandu dans diverses industries de l'économie. La corrosion des métaux peut considérablement nuire aux performances et à la valeur marchande des produits métalliques, et même provoquer des dysfonctionnements majeurs, conduisant à la mise au rebut des équipements. Pour éviter la rouille, les gens ont adopté diverses méthodes, et l’huile antirouille est la méthode de protection la plus courante pour protéger le métal de la corrosion. Dans les domaines industriels, la rouille du fer et de l’acier doit faire l’objet de la plus grande attention. La rouille est un problème extrêmement grave qui endommage les produits en acier et les équipements mécaniques.

Ici, nous discutons principalement des additifs antirouille pour l’acier.

 

Les additifs antirouille sont également connus sous plusieurs autres noms, notamment :

 

• Additif antirouille
• Un inhibiteur de rouille
• Additifs inhibiteurs de corrosion
• Additif inhibiteur de corrosion
• Inhibiteurs de rouille et de corrosion

 

Une brève histoire deAdditifs antirouille

 

• Initialement, les humains utilisaient du beurre, de la lanoline et des lipides de pétrole pour prévenir la rouille des métaux.
• Dans les années 1930, les inhibiteurs de rouille synthétiques furent progressivement développés. des inhibiteurs de rouille à base de sulfonates de pétrole solubles dans l'huile sont apparus, suivis par des acides carboxyliques tels que l'acide alkyle ou alcénylsuccinique et des inhibiteurs de rouille au phosphate acide. Les inhibiteurs de rouille de type acide carboxylique, tels que l'acide alkyle ou alcénylsuccinique, étaient largement utilisés dans l'huile de turbine.
• Après la Seconde Guerre mondiale, les huiles antirouille et les additifs antirouille se sont développés rapidement et ont été largement utilisés dans la prévention de la rouille des produits métalliques.
• Dans les années 1950, de nombreux inhibiteurs de rouille, tels que les esters d'acides gras de polyol, les amines organiques, les sels d'amines organiques, les composés hétérocycliques, les huiles de pétrole oxydées, la cire de paraffine oxydée et ses sels métalliques, ainsi que le benzotriazole, sont apparus.

 

Comment agit l’additif antirouille ?

Les inhibiteurs de rouille sont pour la plupart des substances polaires et leur structure moléculaire est caractérisée par :

• Une extrémité est un groupe fonctionnel hautement polaire doté de propriétés hydrophiles, et la force de la polarité a un impact sur la prévention de la rouille ;

• L'autre extrémité est un groupe alkyle non polaire doté de propriétés hydrophobes, et la longueur de la chaîne alkyle affecte également sa résistance à la rouille.

 

Lorsque des produits pétroliers contenant des inhibiteurs de rouille entrent en contact avec des métaux, les groupes polaires des molécules d'inhibiteur de rouille ont une forte force d'adsorption sur la surface métallique, formant une couche protectrice serrée à molécule unique ou multimoléculaire sur la surface métallique, empêchant le milieu corrosif d'entrer en contact avec le métal, jouant ainsi un rôle antirouille.
Les inhibiteurs de rouille ont également un effet solubilisant sur l’eau et certaines substances corrosives. En solubilisant ces substances dans des micelles, elles ont un effet dispersant ou désactivant les substances corrosives, éliminant ainsi l'érosion des métaux par les substances corrosives. Bien entendu, les inhibiteurs de rouille alcalins ont également un effet neutralisant sur les substances acides, empêchant ainsi la corrosion des métaux par les acides.

 

Il existe deux types d’adsorption des inhibiteurs de rouille sur les surfaces métalliques :adsorption physiqueetadsorption chimique:

 

• Le dipôle des molécules polaires des inhibiteurs de rouille subit une attraction électrostatique avec la surface métallique, formant une adsorption physique, telle que les sulfonates ;
• Si les molécules adsorbées peuvent réagir chimiquement avec les métaux, une adsorption chimique se forme, comme l'acide alcénylsuccinique.

Principaux types d'inhibiteurs de rouille

Les inhibiteurs de rouille couramment utilisés sont divisés en cinq catégories en fonction de leur structure :

 

• sulfonates
• acides carboxyliques et dérivés d'acides carboxyliques
• Esters
• phosphates et sels organiques
• amines organiques
• et les composés hétérocycliques.

Perfluorooctane

Perfluorooctaneest un des premiers inhibiteurs de rouille utilisé.

 

• Selon la source des matières premières, il peut être divisé en sulfonates de pétrole et sulfonates synthétiques ;

• Selon le type de métal, il peut être divisé en sulfonate de baryum, sulfonate de calcium, sulfonate de magnésium, sulfonate de sodium et sulfonate de zinc.

• Le sulfonate de calcium est le sulfonate le plus couramment utilisé comme détergent, suivi du sulfonate de magnésium. Le sulfonate de baryum est le sulfonate le plus couramment utilisé comme inhibiteur de rouille, suivi des sels de sodium et de calcium. En plus des sulfonates métalliques, il existe également des sels d'ammonium ;

• Selon l'indice de base, il peut être divisé en sulfonates neutres et sulfonates à base.

 

Les sulfonates métalliques choisissent généralement des sels de baryum, de calcium ou de sodium. Ces composés polaires peuvent améliorer la résistance à la rouille et aux surfaces métalliques humides, et former un revêtement plus complet et plus uniforme. Les sulfonates ont une affinité pour les métaux et peuvent éliminer l'eau de la surface métallique. Les sulfonates métalliques aident également à dissoudre la cire et la cire oxydée dans les liquides.

Sulfonate de baryumet le sulfonate de calcium offrent les meilleures performances de drainage, tandis que le sulfonate de sodium est le plus approprié pour produire des inhibiteurs de rouille émulsionnés (à base d'eau).

Les sulfonates métalliques ont une tête hydrophile (polaire), une queue hydrophobe (non polaire) qui adhère (s'adsorbe chimiquement) à la surface du métal et une queue allongée qui s'éloigne du métal et fournit un film barrière. Les sulfonates métalliques eux-mêmes constituent une barrière entre la surface métallique et l'environnement extérieur.

La queue hydrophobe des molécules de cire ou de cire oxydée s'emmêle avec les molécules de sulfonate, formant une membrane plus solide et plus hydrophobe que le sulfonate ou la cire seuls.

Par exemple, dans le même environnement de test
Un solvant contenant 10 % de sulfonates ou de cire oxydée peut assurer 30 jours de protection contre la corrosion en boîte humide ;
Cependant, une combinaison de 10 % de cire et de sulfonates peut assurer plus de 60 jours de protection contre la corrosion dans une boîte humide.

 

Sulfonate de sodiumpossède des propriétés antirouille et émulsifiantes et est couramment utilisé dans les huiles émulsifiées antirouille (liquides). Il est utilisé pour prévenir la rouille lors des processus de fabrication et joue un rôle dans la lubrification, le refroidissement, la prévention de la rouille et le nettoyage des fluides de coupe des métaux.
Généralement, plus le poids moléculaire du sulfonate de sodium est élevé, meilleures sont ses performances antirouille.

 

Sulfonate de pétrole de baryumest l'inhibiteur de rouille le plus ancien et le plus largement utilisé en Chine. Il présente une bonne prévention de la rouille, une excellente résistance à la corrosion de divers métaux, ainsi qu'une excellente performance de déplacement de l'eau et de neutralisation des acides, en particulier une résistance exceptionnelle à la corrosion de l'eau salée.

 

Généralement, des sulfonates neutres, à base faible ou moyenne sont utilisés comme inhibiteurs de rouille. Les sulfonates à base élevée sont souvent utilisés comme détergents dans l'huile moteur, jouant un rôle neutralisant et détergent. En effet, plus la valeur de base des sulfonates est élevée, plus leurs performances antirouille sont mauvaises.

 

Relation entre l'indice de base et les performances antirouille deSulfonate de calcium.

 

Article	Indice de base total, mgKOH/g	Journées de prévention de la rouille
Sulfonate de pétrole et de calcium A	0	﹥50
Sulfonate de calcium synthétique B	0	﹥50
Sulfonate de pétrole et de calcium C	22	﹥50
Sulfonate de calcium synthétique D	27	﹥50
Sulfonate de pétrole et de calcium E	305	14
Sulfonate de calcium synthétique F	400	8

Dinonyl naphtalène sulfonateest un autre type de sulfonate synthétique, qui peut être classé en plusieurs types : sel de baryum, sel de calcium, sel de zinc et sel d'ammonium.

 

 

Sulfonate de baryum dinonyl naphtalènea une bonne solubilité dans l'huile et une bonne résistance à la rouille, mais sa résistance à l'eau salée n'est pas aussi bonne que celle du sulfonate de pétrole de baryum. Son utilisation est similaire à celle du sulfonate de pétrole de baryum et il est particulièrement adapté à la modulation des huiles antirouille à film dur et à film souple. Il est également couramment utilisé dans les graisses lubrifiantes et constitue un type important d’inhibiteur de rouille.

Certains sels de baryum du Dinonyl Naphtalène Sulfonate ont également des propriétés anti-émulsifiantes, comme les sels de baryum neutres du Dinonyl Naphtalène Sulfonate.

 

Acides carboxyliques, sels carboxylates et leurs dérivés

Acides gras à longue chaîneont un certain degré de résistance à la rouille, et les sels métalliques d'acides gras ont généralement une plus grande résistance à la rouille que les acides gras d'origine.

Les inhibiteurs de rouille de type acide carboxylique ont une bonne résistance à l'humidité et l'effet du test d'exposition aux persiennes est également bon, mais ils manquent de performances de neutralisation des acides et ont une mauvaise résistance à la corrosion du plomb et du zinc.
Ses sels métalliques ont une bonne résistance à la corrosion des métaux.
La plupart des acides carboxyliques ou des sels métalliques d'acide carboxylique ont une faible résistance à l'eau salée et au déplacement de l'eau.

Il existe de nombreux inhibiteurs de rouille à base d’acide carboxylique, et leurs performances varient considérablement selon les différentes structures. L'acide nonylphénoxyacétique est un inhibiteur de rouille du métal noir avec une bonne solubilité dans l'huile, et ses sels d'amine et ses sels d'imidazoline sont également de bons inhibiteurs de rouille ;

Par exemple,N-oléoyl sarcosineet son sel d'octaammonium, le sel d'imidazoline, sont également des inhibiteurs de rouille efficaces pour les métaux ferreux et non ferreux. Il s'agit d'inhibiteurs de rouille à base d'acide monocarboxylique, ainsi que d'inhibiteurs de rouille contenant deux acides carboxyliques. Le principal inhibiteur de rouille représentatif et largement utilisé contenant deux acides carboxyliques est l'acide alcényle ou alkylsuccinique, principalementacide dodécénylsuccinique. Ses caractéristiques sont une bonne résistance à la rouille, un faible dosage et une insensibilité à l'eau. Il est principalement utilisé dans l'huile de turbine et est également largement utilisé dans l'huile hydraulique et l'huile de rail de guidage.

Parmi les inhibiteurs de rouille carboxylates, les plus importants sontnaphténate de zincetSavon lanoline magnésium. Le naphténate de zinc a une bonne solubilité dans l'huile et a des effets antirouille sur les métaux ferreux et non ferreux. Il est généralement utilisé en combinaison avec du sulfonate de pétrole de baryum à une dose de 2 % à 3 % (masse)) pour sceller l'huile antirouille.

 

Esters

L'acide adipique et l'acide benzoïque ont des effets antirouille dans l'eau. S'ils sont estérifiés, des agents antirouille solubles dans l'huile peuvent être obtenus.

 

Les produits représentatifs comprennentmonooléate de sorbitol(Span-80), monooléate de pentaérythritol, dodécénylsuccinate et lanoline.

Durée-80est un inhibiteur de rouille couramment utilisé et un tensioactif qui combine des propriétés antirouille et émulsifiantes. Il a de bons résultats aux tests de caissons à persiennes et possède des propriétés de résistance à l'humidité et de déplacement de l'eau. Il est utilisé dans diverses huiles d’étanchéité et de coupe.

The rust resistance of different fatty acid sorbitol esters varies, generally oleic acid esters>stearic acid esters>esters d'acide laurique.

Les performances antirouille des monoesters et des triesters sont similaires, et différents esters ont une certaine corrosivité au plomb.

Comparés aux triesters, les monoesters sont plus corrosifs pour le zinc.

Demi-ester d'acide dodécénylsucciniquea de bonnes propriétés de prévention de la rouille et d'anti-émulsification et convient à l'huile de turbine anti-oxydation et antirouille.

Lanolineest une substance lipidique complexe sécrétée par le corps du mouton et fixée à la laine. Avant l'essorage, la laine doit être dégraissée et lavée pour éliminer la lanoline. Récupérez, désodorisez et décolorez la solution de nettoyage, et après séchage, obtenez un corps gras jaune-brun, à savoir la lanoline, qui peut être utilisée comme inhibiteur de rouille.
La lanoline est une graisse naturelle qui, bien qu’elle soit un ancien inhibiteur de rouille, est encore largement utilisée aujourd’hui. La lanoline n'est pas seulement un agent antirouille, mais également un matériau filmogène pour l'huile antirouille à film souple.
Les caractéristiques à basse température et l'adhérence de la lanoline et de ses dérivés comme inhibiteurs de rouille sont excellentes. La lanoline a une capacité antioxydante à l'air, une bonne stabilité du revêtement et possède également des caractéristiques de pouvoir émulsifiant et de rétention d'eau.
En raison de la forte hygroscopique et de la faible solubilité dans les solvants de la lanoline, l'indice d'hydroxyle peut être réduit dans la plage ne réduisant pas la résistance à la rouille.
Les inhibiteurs de rouille à base de lanoline présentent généralement une bonne résistance à la rouille, notamment dans l’eau de mer et l’eau salée, avec une excellente résistance à la corrosion. Cependant, ils ont une forte affinité pour les métaux et de mauvaises performances dégraissantes.
La combinaison de lanoline et de sulfonates peut obtenir d'excellentes propriétés antirouille et dégraissantes grâce à l'effet synergique. La fabrication de savon métallique à partir de lanoline peut améliorer le déplacement de l'eau et le déplacement de la sueur des mains, et peut être utilisée pour produire une huile antirouille de type déplacement.

Phosphate organique et ses sels

Les phosphates organiques sont principalement des orthophosphates, des phosphites et des phosphonates.Orthophosphateest principalement utilisé comme inhibiteur de rouille.

Les inhibiteurs de rouille de type phosphate comprennent :

Sel de dodécylphosphate de dodécoxypropylisopropanolamine simple ou double, qui possède des propriétés antioxydantes, antirouille et anti-usure ;
Le sel de phosphate d'alkylimidazoline a des propriétés de résistance à la rouille et à l'usure.
Les esters de phosphate peuvent également être utilisés comme additifs anti-usure extrême pression et sont souvent utilisés dans les lubrifiants et les huiles pour le travail des métaux. Il peut produire d’excellents effets antirouille lorsqu’il est utilisé en combinaison avec des sulfonates de pétrole et des monoesters d’anhydride de sorbitol.
Amines organiques, leurs sels et composés hétérocycliques
Les sels d'amines couramment utilisés en Chine comprennentSel de sarcosine octadécylamine de l'acide N-oléiqueetsuccinate d'heptadényl imidazoline. Les inhibiteurs de rouille aminés organiques ont une bonne résistance à l'humidité, au déplacement de l'eau et aux propriétés de neutralisation des acides, mais les résultats du test en boîte de cent feuilles sont médiocres, avec une corrosion plus importante du plomb et une certaine corrosion du cuivre et du zinc. Lors de son application, il faut faire preuve de prudence.
Benzotriazoleest l'inhibiteur de rouille le plus couramment utilisé parmi les composés hétérocycliques. C'est un excellent inhibiteur de corrosion et agent anti-décoloration pour le cuivre non ferreux et ses alliages, et a également un certain effet antirouille sur l'acier.

 

Cependant, le benzotriazole est insoluble dans l’huile minérale et soluble dans l’eau. Généralement, lors de l'ajout d'huile minérale, un co-solvant doit être ajouté : il peut d'abord être dissous dans de l'éthanol, du propanol ou du butanol, puis ajouté à l'huile minérale ; Il peut également être dissous dans des cosolvants tels que le phtalate de butyle, le phtalate de dioctyle, le phosphate de tributyle ou le phosphate de crésyle avant d'ajouter de l'huile minérale.

Les composés hétérocycliques comprennent également les composés hétérocycliques contenant de l'azote, tels que1,3,4-thiadiazole et ses dérivés. La structure moléculaire de ces composés est relativement compacte. Lorsqu'il est adsorbé sur des surfaces métalliques, il est bénéfique pour augmenter la résistance du film d'huile et inhiber efficacement la corrosion des éléments soufrés et phosphorés présents dans l'huile lubrifiante. En tant que classe de composés hétérocycliques contenant de l'azote, le 1,3,4-thiadiazole et ses dérivés, les électrons isolés des hétéroatomes de la molécule peuvent s'adsorber chimiquement avec les métaux, formant un film de passivation dense sur la surface métallique. . Ce film de passivation peut isoler la décomposition catalytique des métaux et empêcher les produits acides de corroder les métaux, il peut donc être utilisé comme additif anticorrosion pour l'huile lubrifiante.