防锈剂（Anti-rustadditive）主要是用来防止钢铁的生锈。金属锈蚀问题遍及国民经济各行各业，金属锈蚀会使金属制品的性能和商品价值受到极大的损害，甚至会引起重大故障而使设备报废。据统计，每年由于金属锈蚀所造成的直接经济损失约占国内生产总值GDP的2%～4%。也有报道称，世界上冶炼得到的金属中约有1/3由于生锈而在工业中报废。为避免锈蚀，人们采取了各种各样的方法，用防锈油来保护金属制品便是目前最常见的防护方法之一。本文将详细讲解防锈剂是如何起作用的及其主要品种有哪些？

防锈剂作用机理

防锈剂多是一些极性物质，其分子结构的特点是：

一端是极性很强的基团，具有亲水性质，极性的强弱对防锈性有影响；

另一端是非极性的 ，具有疏水性质， 链的长短对防锈性也有影响。

当含有防锈剂的油品与金属接触时，防锈剂分子中的极性基团对金属表面有很强的吸附力，在金属表面形成紧密的单分子或多分子保护层，阻止腐蚀介质与金属接触，故起到防锈作用。

防锈剂还对水及一些腐蚀性物质有增溶作用，通过把这些物质增溶于胶束中，起到了对腐蚀性物质的分散或减活作用，从而消除腐蚀性物质对金属的侵蚀。当然，碱性防锈剂对酸性物质还有中和作用，使金属不受酸的侵蚀。

盐的溶解状态与极性化合物的增溶溶解如图1所示。

防锈剂在金属表面的吸附有物理吸附和化学吸附2种：

由于防锈剂的极性分子的偶极与金属表面发生静电吸引而形成物理吸附，如 盐；

如果吸附的分子能够与金属起化学作用，则形成化学吸附，如烯基丁二酸。

防锈剂的主要品种

常用的防锈剂按结构分为 盐、羧酸及羧酸衍生物、酯类、有机 及盐类和有机胺及杂环化合物五大类。

盐

盐是使用得较早的防锈剂。按原料来源，可分为石油 盐和合成 盐；按金属类型，可分为钡盐、钙盐、镁盐、钠盐和锌盐，作为清净剂的 盐用得最多的是钙盐，其次是镁盐，而作为防锈剂的 盐用得最多的是钡盐，其次是是钠盐和钙盐，除金属 盐外，还有铵盐；按碱值来分，可分为中性 盐和碱性 盐。

金属 盐通常选择钡盐、钙盐或钠盐。这些极性化合物能够提高防锈的能力，润湿金属表面，形成一个更完整、更均匀的涂层。 盐对金属的亲和力可以排出金属表面的水。金属 盐还协助溶解在液体中的蜡和氧化蜡。 钡和 钙提供 的排水性能，而磺 是最适合制作乳化（水基）防锈剂的。金属 盐有亲水性（极性）的头，黏附（化学吸附）在金属表面的疏水性尾巴（非极性），伸出的尾远离金属并且提供了一个屏障膜（图2）。金属 盐本身提供金属表面与外界环境之间的屏障，但这个薄膜离开暴露表面，零件可能有缺陷。蜡或氧化蜡分子与 盐分子的疏水性的尾巴纠缠在一起，形成一个比单独 盐或蜡有更强大的、疏水性更好的膜。例如，含有10%的 盐或氧化蜡的溶剂在潮湿箱中可提供30d的保护（一个共同的测试环境），然而10%的蜡和 盐的复合可以提供超过60d的保护。

磺 具有防锈和乳化性能，多用于防锈乳化油（液），用于工序间防锈，在金属切削油和切削液中起润滑、冷却、防锈和清洗作用。磺 的相对分子质量越大，其防锈性能越好。磺 的平均相对分子质量与生锈程度的关系见图3。

石油 钡是国内使用最早及产量较大的防锈剂品种。它的防锈性较好，对多种金属具有优良的防腐性能，以及优良的水置换性、酸中和性，特别是抗盐水性能比较突出。石油 钡或石油磺 均是以润滑油馏分为原料，经磺化制得 ，再经金属化后再精制而成，其生产工艺流程见图4。中性 钡结构见图5。

一般中性、低碱性或中碱性 盐作为防锈剂使用。而高碱值的 盐作为清净剂多用于发动机油，起中和及清净作用，这是因为 盐的碱值越高，其防锈性就越差。 钙的碱值与防锈性的关系见表1。

二 萘 盐是另一种合成 盐，其制备是先将叠合汽油切割，得到以壬烯为主的（或 体）原料，然后与萘进行烃化，制取二 萘，再磺化、金属化而制得。二 萘 盐的品种有钡盐、钙盐、锌盐和铵盐几种。以二 萘 钡为例，其结构式见图6。

二 萘 钡的油溶性很好、防锈性好，抗盐水性能不如石油 钡，其用途与石油 钡相似，特别适用于调制硬膜及软膜防锈油，也多用于润滑脂中，是一个很重要的防锈剂品种。有的二 萘 钡盐还有抗乳化性能，如中性二 萘 钡盐。二 萘 盐的应用见表2。

随着燃气轮机使用条件越来越苛刻，对润滑油的防锈性能提出了更高的要求。曲胜等用8%（质量分数）石油 钙与0.5%（质量分数）苯并三氮唑复合加入环 基础油中制备了燃气轮机润滑油防锈剂，有效改善了润滑油的防锈性能，以解决燃气轮机使用过程中的轴承锈蚀问题。

试验结果显示，在试验开始后0.5h，表面涂覆不加防锈剂的润滑油的试件就发生了锈蚀现象；而表面涂覆加有防锈剂的润滑油的试件直到h后表面才出现锈蚀现象，防锈剂的加入显著增强了润滑油的防锈能力，能够为金属部件提供长时间的防锈保护。添加研制的防锈剂的润滑油性能考察结果见表3。

羧酸、羧酸盐及其衍生物

长链脂肪酸具有一定的防锈性，而脂肪酸金属盐通常比原来的脂肪酸的防锈性能更强。羧酸型防锈剂具有较好的抗潮湿性能，百叶箱暴露试验效果也较好，但缺乏酸中和性能，对铅、锌的防腐蚀能力较差。它的金属盐对金属有较好的抗腐蚀性能。大多数羧酸或羧酸金属盐的抗盐水、水置换性能较差。含羧酸基防锈剂很多，随着结构不同，性能有很大差别。羧基直接连在烃基上，如脂肪酸防锈效果较差，但是，如果通过次 或 基再接到极性基， 接到烃基上，则显示出很好的防锈性。如壬 氧 是黑色金属防锈剂，油溶性好，它的胺盐、咪唑啉盐也是很好的防锈剂；又如N-油酰肌氨酸及其十八铵盐咪唑啉盐也是黑色、有色金属有效的防锈剂。这些是单羧酸防锈剂，还有含2个羧酸的防锈剂。

含2个羧酸防锈剂的主要代表及应用得较多的是烯基或 丁二酸，主要是十二烯基丁二酸。它的特点是防锈性好、用量少、对水不敏感，主要应用于汽轮机油，还广泛应用于液压油、导轨油，添加0.02%（质量分数）左右，就能通过液相锈蚀试验；可以0.5%～3%（质量分数）加剂量与石油 钡（或二 萘 钡）复合调制各种防锈油。烯基丁二酸与 钡的重量比一般在1∶3～1∶5为好。复合后的抗潮湿性能和百叶箱暴露试验效果好，对钢、铸铁和铜 都有良好的防锈效果，但对铅的防腐性能差。烯基丁二酸的制取：通常用叠合汽油切割得到十二烯为主的馏分，或 四聚体与马来酐进行加合反应，再沉降、水洗、常压蒸馏、水解、干燥后得到烯基丁二酸产品。制取烯基丁二酸的反应式和制造工艺分别见图7及图8。

羧酸盐防锈剂中，比较重要的有环烷酸锌和羊毛脂镁皂。环烷酸锌的油溶性好，对黑色金属和有色金属均有防锈效果，通常以2%～3%（质量分数）的加剂量与石油 钡复合使用，用于封存防锈油中。

酯类

己二酸和安息酸在水中具有防锈效果，如果把它们酯化，就可得到油溶性的防锈剂。代表性产品有山梨糖醇单油 （又名司本-80，Span-80）、季戊四醇单油 、十二烯基丁二酸半酯和羊毛脂等。

司本-80是常用的一种防锈剂，也是兼具防锈性、乳化性的表面活性剂，在百叶箱试验中有较好的效果，并具有防潮、水置换性能，用于各种封存油和切削油中。其制备是用等摩尔的山梨糖醇与油酸加热脱水酯化，反应过程中发生分子内脱水，产生山梨糖醇酐，再进一步脱水， 只剩下一个 ，进一步提高防锈性能。不同的脂肪酸山梨糖醇酯的防锈性有差异，一般是油 硬脂 。单酯与三酯的防锈性能差不多，不同酯对铅均有一定的腐蚀性。单酯与三酯相比，对锌有较大的腐蚀性。

十二烯基丁二酸半酯是在十二烯基丁二酸的基础发展起来的。由于十二烯基丁二酸本身的酸值很高，加入油品中会影响润滑油的酸值，使其应用受到限制。十二烯基丁二酸半酯是用二元醇与十二烯基丁二酸反应制得。其酸值低（酸值只有十二烯基丁二酸的一半，约mgKOH/g），具有较好的防锈性能与抗乳化性能，适用于抗氧防锈汽轮机油。

羊毛脂是羊身体分泌的附着在羊毛上的一种复杂的脂状物。在毛纺前羊毛必须经过脱脂，洗去羊毛脂。从清洗液中间回收、脱臭脱色，干燥后得到*褐色脂状物，即羊毛脂，可以作为防锈剂。因此，羊毛脂是一种天然的脂，虽然是古老的防锈剂，但至今仍在广泛使用。羊毛脂既是防锈剂，也是溶剂稀释型软膜防锈油的成膜材料。羊毛脂系及其衍生物防锈剂的低温特性及附着性优异，这是因为它结构上含酯键与 ，是非结晶性的化合物。羊毛脂对空气具有抗氧化能力，涂膜的稳定性好，也具有乳化力和水分保持性的特点。由于羊毛脂吸湿性强、对溶剂溶解性差的缺点，在不降低防锈性的范围内，可以降低羟值。羊毛脂系防锈剂一般显示出良好的防锈性，特别是在海水和盐水中的抗腐蚀性优异，但对金属富有亲和性，脱脂性差。羊毛脂与 盐复合使用，由于协合效应，可得到优异的防锈性和脱脂性。把羊毛脂制成金属皂，能提高水置换性和手汗置换性，可用于生产置换型防锈油。

羊毛脂的主要成分是高级脂肪酸、高级脂肪醇，构成羊毛脂的脂肪酸的95%是饱和脂肪酸，其中90%以上具有支链，含有约30%的 酸。羊毛脂脂肪酸的组成见表4。

有机 及其盐类

有机 盐主要是正 盐、亚 盐和膦酸盐。实际上，用作防锈剂的主要是正 盐。正 盐的制作比较简单，通常用高级醇和五氧化二磷在不高的温度下进行反应，生成 ，再用十 或 取代咪唑啉中和成盐，这种防锈剂具有防锈、抗磨性能。 盐型防锈剂有：

单或双十三 十二烷 异 胺盐，它具有抗氧、防锈和抗磨性能；

咪唑啉盐，具有防锈和抗磨性能。

酯也可作为极压抗磨剂使用，经常用在润滑油和金属加工油中。其与石油 盐、山梨糖醇酐单酯复合使用，可产生优良的防锈效果。

有机胺及其盐类和杂环化合物

有机胺可分为单胺、 和多胺化合物。直链脂肪胺要比支链脂肪胺的防锈效果好，这类化合物主要用于冶金、化工和石油企业作为抗酸缓蚀剂。一般直链脂肪胺不溶于矿物油，因此，直链脂肪胺与油溶性的N-油酸肌氨酸、壬 氧 、 或石油 等有机酸中和成盐后，可大大提高其油溶性。国外的脂肪胺产品有硬脂酸胺、油胺、大豆油胺；国内的胺盐有N-油酸肌氨酸十八胺盐、十七烯基咪唑啉烯基丁二酸盐。有机胺防锈剂有较好的抗潮湿、水置换、酸中和性能，但百叶箱试验效果较差，对铅腐蚀性较大，对铜和锌也有一定的腐蚀性，应用时要慎重。

杂环化合物防锈剂中要数苯并三氮唑用得最多。它是有色金属铜及其 的出色的缓蚀剂、防变色剂，对钢也有一定的防锈效果。但苯并三氮唑难溶于矿物油中，溶于水，一般加入矿物油中要加助溶剂：可先溶于乙醇、 或 后，再加入矿物油；也可先溶于邻 、二辛酯、 三 或 三 酯等助溶剂中，再加入矿物油。

杂环化合物还包括含 环化合物，如1,3,4-噻二唑及其衍生物。这类化合物的分子结构比较紧凑，吸附于金属表面时，有利于油膜强度的增大，并能有效抑制润滑油中硫、磷元素的腐蚀。作为一类含 环化合物，1,3,4-噻二唑及其衍生物，分子中杂原子的孤对电子可以与金属作用发生化学吸附，在金属表面形成致密的油膜-钝化膜。该钝化膜能够起到隔离金属催化分解和阻止酸性产物腐蚀金属的作用，因此可以作为润滑油抗腐蚀添加剂使用。宋春雪等按照GB/T—85测定了含4种1,3,4-噻二唑及其衍生物[T1（5- -1,3,4-噻二唑-2- 异 ）、T2（5- -1,3,4-噻二唑-2- 正庚酯）、T3（5- -1,3,4-噻二唑-2- 正癸酯）、T4（5- -1,3,4-噻二唑-2- 正十二酯）添加剂分别按0、0.1%、0.5%、1.0%（质量分数）加剂量加入液体石蜡中在℃和12h测试条件下的铜片抗腐蚀性能。液体石蜡中加入T1、T2、T3、T4后在℃条件下加热3h、12h的铜片腐蚀结果见表5，液体石蜡中加入T1后在℃条件下加热3h、12h的铜片表面的腐蚀情况分别见表6、表7。

从表5~表7可以看出，在℃条件下：

加热3h后，铜片的腐蚀级别为1b~1a，加添加剂比不加添加剂只优越半级。

加热12h后，铜片的腐蚀级别为3a~1b，不加添加剂的铜片腐蚀级别为3a，有比较重的腐蚀，而加添加剂的铜片腐蚀级别为1b，说明4种1,3,4-噻二唑及其衍生物添加剂具有较好的抗腐蚀能力。

金属加工件在生产加工及运输的过程中，很容易生锈，需要使用防锈油在金属表面形成一层薄膜，防止金属锈蚀的化学品。而随着环保法规要求越来越严格，以及人们保护环境意识的提高，对防锈剂的组成及使用也提出了相应的要求，因此采用符合环保要求的防锈材料，开发具有可生物降解性的防锈剂产品将逐渐成为防锈剂发展的主流。

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