1.背景

金屬是現代機械工業、國防工業、石油工業以及其它部門最重要的結構材料，但它易受外界環境或介質的化學、電化學的作用引起變質或損壞，這就是人們通常所說的金屬腐蝕。腐蝕是使材料破壞的主要形式之一，對國民經濟和國防建設中的各個部門造成很大的損失。據統計，每年由于金屬銹蝕所造成的直接經濟損失約占國民經濟總產值的2％～4％，以2005年我國GDPl8．23萬億元人民幣計算，我國全年因銹蝕而造成的損失至少達360億元以上，其危害十分驚人。為避免銹蝕，人們采取了各種各樣的方法，用防銹油來保護金屬制品便是目前最常見的防護方法之一。防銹油是機電、軍工和金屬加工等行業必備的一種助劑，其用途是對半成品或成品進行防銹。

國外防銹油是在第二次世界大戰中由美國首先發展起來的，并于1952年訂出了完整的MIL-P-116B標準，共20個品種(即P系列)，分為溶劑稀釋型、防銹脂型(包括石油脂型和皂基潤滑脂型)、潤滑油型(包括礦物油型和合成油型)、指紋去除型、氣相型等五類。日本于1952年開始研究，在1959-1966年，根據美軍規格標準制訂了日本工業標準JIS，并進行了規格的系列化，即NP系列。隨后于1980年又進行了修訂，將產品分為指紋去除型、普通防銹油型、溶劑稀釋型、防銹脂型和氣相防銹油型五大類，共16個品種。日本防銹油脂規格是根據美軍規格標準而制訂的，基本上反映了國外發達國家的水平。國內防銹油脂是隨著鋼鐵和機械工業的發展而發展起來的，60年代開始出現產品。武漢材料保護研究所制訂了GB4879—85“防銹包裝”標準，列出了國產防銹油的種類和指標；北京石油化工科學研究院等單位，在調查和分析的基礎上，參考日本J1SK2246-1980規格標準根據我國國情制訂了我國的防銹油脂規格標準。近年來，隨著我國金屬加工工藝水平的提高，對防銹油產品質量也提出了更高的要求，我國防銹油在研制開發、規格發展、品種的更新換代及應用等方面均取得了較大進展。

二十一世紀人們將更加注重對自身賴以生存的環境進行保護。質量上乘的防銹油必須具備有一定時間的防銹能力和不含鉛、芳香烴等有害身體健康的物質，還要具備無污染、不易燃、使用方便、造價低廉等特點。因而采用符合環保要求的防銹材料，開發具有可生物降解性的防銹油品，實施更為健康和有效的防腐包裝工藝也將變得越來越重要。

2.防銹油

2.1防銹油分類

2000年，我國制定了防銹油脂產品系列行業標準SH/T0692-2000，該標準將防銹油分為5種類型，并根據膜的性質、油品的粘度等細分為15個牌號，對每個牌號的產品也分別制定了相應的技術要求。

1）除指紋型防銹油

除指紋型防銹油是指能除去金屬表面附著的指紋的防銹油，能把金屬表面的汗液(少量水、食鹽、乳酸、尿酸等)溶解、置換或中和，以達到抑制金屬腐蝕的目的。該類油具有良好的濕熱防銹性、除膜性、分離安定性、人汗防蝕性、除指紋性和對銅、鋅、鋁、鉛等不腐蝕。主要用于工序間金屬件的防腐保護，其產品代號為L-RC，閃點不低于38℃，40℃運動粘度小于12mm2/s。

2)溶劑稀釋型防銹油

此類防銹油是以適當餾分的石油溶劑為溶解介質，再配以成膜材料、防銹劑等調制而成的防銹油，常溫涂覆在金屬表面。待溶劑揮發后形成一層均勻的防銹膜層，對黑色金屬和有色金屬均有較好的耐鹽霧、抗濕熱性，適用于機械制品、軍械武器零部件、工具儀表等長期封存防銹。根據油膜的性質，溶劑稀釋型防銹油又分為L-RG瀝青型硬膜油、L-RE軟膜油、L-REE-1低閃點水置換型軟膜油、L-REE-2高閃點水置換型軟膜油、L-RF透明硬膜油5個牌號。

3)防銹脂

防銹脂耐鹽霧、抗濕熱性強，防護期長，高溫不流失，低溫不開裂，油膜透明柔軟，涂覆性好，主要用于轉動軸承類高精度機加工表面的封存防銹，產品代號為L-RK。

4)潤滑油型防銹油

該類防銹油以各種潤滑油餾份為基礎油，加入適當防銹劑調配而成，其產品分一般金屬材料和內燃機內部防銹兩大類，產品代號分為為L—RD一1，L—RD一2、L—RD一3，L—RD一4—1，L—RD一4—2和L—RD一4—3。主要用于金屬材料及其制品室內短期封存防銹，在應急情況下可對機械運轉起短期潤滑作用。該類產品是防銹油中用途最廣、用量最大的品種。

5)氣相防銹油

氣相防銹油是含有油溶性并在常溫下能汽化的防銹油，可對設備內腔裸露金屬起防銹作用，防護期較短，主要用于密閉潤滑系統的設備儲存防銹。

2.2防銹機理

金屬的銹蝕是指金屬受大氣中的水分、氧氣及其他腐蝕性氣體等介質的影響而引起的腐蝕或變色，鋼鐵在大氣中表面生成的以氧化物或氫氧化物為主的化合物稱為銹。銹蝕可以理解為金屬表面形成局部微電池而引起的電化學反應，銹蝕的反應速度在某種程度上隨氧分壓、溫度、電解質濃度的增加、pH值降低而增加。

為了避免生銹，根據不同的要求，一般有永久性和暫時性兩種防護措施。永久性防銹多采用油漆、涂料或電鍍等方法；而暫時性防銹則多采用防銹油進行防護。組成的一種暫時性防護材料，其對金屬的保護一般是通過以下幾個作用得以實現：

1)防銹劑的吸附作用

是具有極性基團和較長碳氫鏈的有機化合物，它是由不對稱的極性和非極性兩部分組成。其極性基團依靠化學鍵的作用，能在金屬表面形成定向吸附，從而降低金屬表面活性中心的活性，阻擋水分子和氧分子的吸附，減緩銹蝕過程；其非極性部分能在金屬表面形成一層疏水性保護膜，阻擋參加腐蝕反應的有關電荷或物質移動，從而降低了銹蝕機率和速率。

2)防銹劑的水置換和溶劑化作用

防銹劑是具有不對稱結構的表面活性劑，當其分子極性比水分子極性更強、與金屬的親和力比水更大時，便可以將金屬表面的水膜置換掉，從而減緩金屬的銹蝕速度；當防銹劑的濃度超過臨界膠束濃度時，防銹劑分子就會以極性基團朝里、非極性基團朝外的“逆型膠束”狀態溶于油中，吸附和捕集極性的腐蝕性物質，并將其封存于膠束之中，使之不與金屬接觸，起到防銹作用。

3)防銹油的中和置換和增溶作用

防銹油中的堿性防銹劑可與酸性腐蝕介質進行中和反應，高分子羧酸皂中的部分游離羧酸能中和堿外，還可與腐蝕性酸發生復分解反應生成新鹽和高分子羧酸，使有些防銹油對極性物質具有中和

置換和增溶作用。

4)基礎油的增效作用

基礎油是防銹油的主要成分，其主要起載體作用和油效應作用，前者使各種功能性添加劑在油中充分分散和發揮作用，后者是在極性分子吸附少的金屬表面進行物理吸附，并深入到定向吸附的防銹劑分子之間，借助范德華引力與防銹劑分子共同堵塞孔隙，使吸附膜更加完整和緊密，并使吸附不夠牢固的極性分子不易脫落，從而更有效地保護金屬。

2.3防銹油產常見組成

防銹油脂通常由成膜劑、防銹劑和其它輔助添加劑(如分散劑、抗氧劑、防霉劑和消泡劑等)多種材料混合制成。成膜劑能在金屬表面形成一層油膜，對防銹膜起到增強和保護作用。防銹劑又稱油溶性緩蝕劑，是防銹油中起防銹作用的關鍵組分。目前防銹劑有上百個品種，按極性基團通常分為磺酸鹽，羧酸及其皂，酯，胺和其他5大類。

2.3.1基礎油

它是防銹油的主要成分，是防銹劑載體，使防銹劑在油中均勻分散，又能起到油效應作用。同時它的烴基深入到定向吸附的防銹劑分子之間，借助范德華吸引力與防銹劑分子共同堵塞孔隙，使金屬表面上的吸附膜更加緊密完整，使吸附不牢的極性分子不易脫附，從而更有效地保護金屬。此外，基礎油還可以在極性分子吸附少的金屬表面進行物理吸附，發揮組合效應。

2.3.2防銹劑

它有一個較強的極性基同，作用機理是吸附。防銹劑最大的優點是抗鹽水，鹽霧，抗潮濕，酸中和、水置換性能好。對多種金屬有較好的防銹性能，兼有水膜、汗液置換功能。隨著其濃度增大作用越強。它可溶解于熱的基礎油中，不能單獨使用，必須與其他緩蝕劑復合使用。

磺酸鹽是廣泛使用的防銹劑，目前用得最多的是鋇鹽，其次是鈣鹽、鈉鹽和鎂鹽。石油磺酸鋇(T701)是防銹油中最基本的防銹劑，在濕熱和鹽霧條件下，有較好的水膜和人汗置換性，對黑色金屬和有色金屬均有良好的防銹性能。石油磺酸鈉(T702)具有乳化性和防銹性，在防銹油中作防銹劑、助溶劑；在乳化油中作親油乳化劑。二壬基萘磺酸鋇(T705)油溶性優于T701，防銹性能與T701相似。多烷基苯磺酸鈉與T701相似，應用于各種防銹油脂中，對鋼鐵、黃銅具有良好的防銹和抗鹽霧效果?；撬猁}類防銹劑的缺點是耐大氣腐蝕不如羧酸皂類，在實際使用中常與其他防銹劑或表面活性劑復合使用。

用作防銹劑的羧酸及其皂類主要有烯基丁二酸、環烷酸鋅、硬脂酸鋁、氧化石油脂及其鋇皂等。其中烯基壬二酸(T746)、烯基壬二酸酯(T747)的使用最普遍。

酯類的極性較弱，在油中要加入很大的量才會有效，因此往往要在酯類化合物上引入其他極性基團以增加極性，提高防銹效果。山梨糖醇單油酸酯(SPAN 80)是目前最常用的一種酯類防銹劑，主要用作水包油型乳化液及封存防銹油的調制，具有防潮濕、水置換等性能，另外還有一定的助溶和分散作用。

單純的胺類在礦物油中的溶解能力和防銹效果均不理想，但與油溶性有機酸中和成鹽后，相關性能卻會大幅度提高，如N-油酰肌氨酸十八胺鹽(T711)的油溶性和防銹性比它對應的胺大為提高。其他經常使用的防銹劑有咪唑啉的烷基磷酸酯鹽、咪唑啉的丁二酸鹽、2-疏基苯駢三氮唑的油溶性衍生物和苯駢三氮唑等。苯駢三氮唑(T706)是最常用的銅、銀等金屬的緩蝕劑，對鋼鐵也有一定的防銹效果。但T706難溶于礦物油，一般將它與助劑混溶后再加入油中。

2.3.3緩蝕劑

由于緩蝕劑的官能團在金屬表面吸附而起到緩蝕作用，同時它的水置換性能好，是防銹油中主要的水置換劑，使防銹油常溫下脫去金屬表面的水分。如N-油酰肌氨酸脫水能力較強。同時它的抗濕熱強，防銹效果好，在基礎油中溶解較好。

2.3.4添加劑

在防銹油中需要加入一些添加劑起到特殊作用如分散劑、抗氧劑、防霉劑和消泡劑等。

3.防銹油參考配方（僅供參考，數據已作修改）

1.硬膜防銹油參考配方

2.脫水防銹油參考配方

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