水溶性汽车防锈蜡的研制及简述

      金属锈蚀问题触及各行各业汽车的防腐蚀方式主要是金属表面的环境隔离和对环境条件的限制其中以镀层、涂装等工艺占主导地位。用防锈蜡对车体进行保护属于汽车涂装工艺的一部分。 汽车防锈蜡主要用在车体的易腐蚀部位如汽车的底盘部分、保险杠、挡泥板、车门边缘和内腔等位置。防锈乳化蜡之所以对金属制品起到保护作用是由于由蜡类物质、防锈剂、助剂等材料制成的乳液能在金属表面形成一层具有一定硬度的均匀、连续、致密保护膜可以防止由水分、氧气及其它腐蚀性气体等介质引起的腐蚀或变色。

       目前汽车防锈蜡主要有两种类型：一种是油溶性防锈蜡；一种是水溶性防锈蜡。油溶性防锈蜡由脂肪烃类溶剂与各种添加剂调配而成性能好且生产工艺简单但由于产品中含有大量有机溶剂易发 生火灾、污染环境及影响人体健康等缺点 。 因此水溶性防锈蜡是防锈蜡产品发展的必然趋势。水基汽车防锈蜡一般由基础蜡、防锈剂、添加剂、乳化剂及水组成涂敷在防护表面后水分挥发形成防护蜡膜起防护作用。由于水基汽车防锈蜡是一种蜡乳化液乳化体系性能也对防锈蜡性能有着至关重要的影响。天然动植物蜡被大量用于水基汽车表面防护蜡但天然动植物蜡的性质单一并且来源单一、价格昂贵不能满足目前市场需求。采用氧化蜡代替天然动植物蜡作为水基汽车表面防护蜡的基础蜡有广阔的发展前景。

       称取一定量的自制氧化石蜡放入反应器中维持在 85~90℃ 待蜡完全熔化后启动搅拌器加入复合乳化剂搅拌片刻缓慢加入同温的去离子水并逐渐加快搅拌速度。搅拌一定时间后将搅拌速度调慢 再继续搅拌 10min停止搅拌将乳化蜡从反应器倒出。以制备出的乳化蜡为原料添加一定量的防锈剂 在 50~60℃下搅拌 10min即得成品。

      汽车防锈蜡是一种多相混合的乳状液体系是将油相以小液滴的形式分散在不相容的水相中水是连续相属于 O／W 型的乳化体。考虑到防锈蜡的功能与要求计算出油相组分的HLB值为12根据 HLB值选择相应的表面活性剂进行乳化实验。

       可知采用单一乳化剂很难获得稳定的乳化体；采用复配的乳化剂却能获得稳定的乳化体系。在蜡质量分数为 15％ 乳化剂用量为 7％的条件下考察复合乳化剂配比对乳液稳定性的影响。可知当复配组分比为 5 ∶2时所得的乳液稳定性最好。

       当蜡与表面活性剂的配比增大到一定程度即乳化剂的量减小到一定程度时乳液的稳定性开始变差。乳化剂用量过多虽能得到稳定的乳液但由于含有多余的乳化剂形成的产品气泡太多影响其质量，因此乳化剂的用量通常为 5％ ~15％ 。

       乳液的乳化过程是一个乳化剂分子吸附在油水两相界面上形成牢固保护膜并建立一个双电层的过程。从热力学角度讲吸附过程是一个放热过程因此过高温度不利于乳化。但是产品原料是一个平均熔点较高的混合原料只有足够的热量才能使全部原料熔化降低内聚能并借助机械外力搅拌作用分散到水相中而且实验采用的复合乳化剂含有非离子乳化剂非离子乳化剂的活性和乳化性能在过高温度下会遭到破坏不利于 O／W 型乳液形成。因此考察和选择一个合适的乳化温度对制取稳定蜡乳液是十分重要的。

      可知乳化温度低热量不够乳液稳定性不好。乳化温度高加剧了分子热运动削弱了乳化剂的定向吸附作用 造成乳化能力下降使乳液变得不稳定。可知当乳化温度在 85℃时乳液粒径 达到最小值继续提高乳化温度乳液粒径不再变化。 综合考虑当乳化温度在 85~90℃时乳液稳定性、 分散性最佳且乳液粒径最小。所以选择乳化温度 为 85~90℃。

       最佳的乳化时间不仅能保证产品质量同时也能提高生产效率降低能源消耗。乳化时间太短石蜡不能充分乳化时间太长则造成浪费。可知乳化时间越长乳液稳定性越好。实验同时考察了乳化时间对乳液粒径的影响。乳化时间在 30min以下乳化性不好不能达到合格的乳化液。因为乳化时间较短搅拌的机械力不够把蜡液、水和乳化剂分子分散成微小颗粒而充分结合为乳液小颗粒但乳化时间过长会使乳液粘度增大流变性变差。综合考虑选择乳化时间为 40m in。

       在乳化过程中搅拌器的搅拌方式和搅拌速率也会影响乳化蜡的性质。速率过低不能使蜡与表面活性剂混合均匀不能将油相较好的乳化乳液颗粒不均匀；搅拌速率过高则易带入大量的气泡消泡困难影响乳液质量。并且搅拌速率太高会使乳化蜡破乳影响其稳定性。因此较适宜的搅拌速率为 10r／min左右。有的研究者认为采用间歇式搅拌为好开始时激烈搅拌以利于石蜡的分散随即要减速搅拌以利于吸附。 其主要原因是乳化剂分子吸附到界面上需要一定的时间若在吸附到达稳定前又激烈搅拌不利于牢固保护膜和分散双电层的形成。可知搅拌速率大于 10 r／min即可。 实验同时考察了搅拌速率对乳液粒径的影响，知搅拌速率低由于剪切力不足不能使乳化剂充分的分散导致乳液的粒径较大；搅拌速率大于 1 0 r／min时乳液的稳定性及分散性俱佳，所以实验选用搅拌器的速率为 10r／min。

      按照乳化蜡工艺条件称取一定量的氧化蜡、复合乳化剂、水放入反应器中并将反应温度维持在 85~90℃乳化 40min后停止加热将乳化蜡从反应器倒出。

       为了提高防绣性能，乳液中需要加入一定量的防锈剂，常用的防锈剂按极性基团主要包括磺酸盐、羧酸及其皂、酯、胺和其它五大类。考虑产品主要用于汽车防锈，重点是防止湿热和盐雾引起的锈蚀，选择了既在湿热、盐雾条件下有良好的防锈性能、又与混合成膜原料有较好的互溶性的防锈剂。防锈剂加入量不宜过大，否则会引起乳液颗粒增粗，影响乳液稳定性。

       采用自制氧化蜡的质量分数为15%，复合乳化剂的质量分数为7%，乳化温度为85-90摄氏度左右，搅拌速度为1000r/min左右，乳化时间为40Min时，可以得到稳定性高、分散性好的乳化蜡乳液。

      当使用防锈剂且加入量为3%时，所得乳化蜡防锈性能较好，可以用在汽车的底盘、保鲜杠、门窗等部位的防锈。