Pengantar Umum Tentang Aditif Pencegah Karat.

Karat adalah campuran oksida dan hidroksida yang terbentuk pada permukaan logam akibat aksi oksigen dan air, terkadang mengandung karbonat yang terbentuk melalui kontak dengan karbon dioksida di udara.

Misalnya:

• karat besi utama adalah oksida besi, yang sebagian besar terdiri dari besi oksida hidrat dan besi hidroksida, biasanya berwarna merah.
• Karat tembaga umumnya tersusun dari basa tembaga karbonat, yang merupakan komponen utama karat hijau yang dihasilkan pada permukaan tembaga. Ini adalah senyawa anorganik dengan rumus kimia Cu₂(OH)₂BERSAMA₃.

Masalah korosi logam tersebar luas di berbagai sektor perekonomian. Korosi logam dapat sangat merusak kinerja dan nilai komoditas produk logam, dan bahkan menyebabkan kegagalan fungsi besar, yang menyebabkan kerusakan peralatan. Untuk menghindari karat, masyarakat telah mengadopsi berbagai metode, dan minyak Pencegah Karat adalah metode perlindungan paling umum untuk melindungi logam dari korosi. Dalam bidang industri, karat pada besi dan baja harus mendapat perhatian yang besar. Karat merupakan masalah yang sangat serius yang menyebabkan kerusakan pada produk baja dan peralatan mekanis.

Di sini, kami terutama membahas aditif anti karat untuk baja.

 

Aditif Pencegah Karat juga dikenal dengan beberapa nama lain, antara lain:

 

• Aditif anti karat
• Penghambat karat
• Aditif Penghambat Korosi
• Aditif Inhibitor Korosi
• Inhibitor Karat dan Korosi

 

Sejarah SingkatAditif Pencegah Karat

 

• Awalnya, manusia menggunakan mentega, lanolin, dan lipid minyak bumi untuk pencegahan karat logam
• Pada tahun 1930-an, penghambat karat sintetik dikembangkan secara bertahap. penghambat karat sulfonat minyak bumi yang larut dalam minyak muncul, diikuti oleh asam karboksilat seperti asam alkil atau alkenil suksinat dan penghambat karat asam fosfat. Inhibitor karat tipe asam karboksilat seperti asam alkil atau alkenil suksinat banyak digunakan dalam minyak turbin.
• Setelah Perang Dunia II, minyak anti karat dan aditif anti karat berkembang pesat dan banyak digunakan dalam pencegahan karat pada produk logam.
• Pada tahun 1950an, banyak penghambat karat seperti ester asam lemak poliol, amina organik, garam amina organik, senyawa heterosiklik, minyak bumi teroksidasi, lilin parafin teroksidasi dan garam logamnya, serta benzotriazol muncul.

 

Bagaimana cara kerja aditif anti karat?

Penghambat karat sebagian besar merupakan zat polar, dan struktur molekulnya dicirikan oleh:

• Salah satu ujungnya adalah gugus fungsi yang sangat polar dengan sifat hidrofilik, dan kekuatan polaritas berdampak pada pencegahan karat;

• Ujung lainnya merupakan gugus alkil nonpolar dengan sifat hidrofobik, dan panjang rantai alkil juga mempengaruhi ketahanan karatnya.

 

Ketika produk minyak yang mengandung penghambat karat bersentuhan dengan logam, gugus polar dalam molekul penghambat karat memiliki gaya adsorpsi yang kuat pada permukaan logam, membentuk lapisan pelindung molekul tunggal atau multi-molekul yang rapat pada permukaan logam, mencegah media korosif. agar tidak bersentuhan dengan logam, sehingga memainkan peran pencegahan karat.
Penghambat karat juga memiliki efek melarutkan air dan beberapa zat korosif. Dengan melarutkan zat-zat tersebut dalam misel, zat tersebut mempunyai efek pendispersian atau penonaktifan zat korosif, sehingga menghilangkan erosi logam oleh zat korosif. Tentu saja, penghambat karat basa juga memiliki efek menetralkan zat asam, mencegah logam terkorosi oleh asam.

 

Ada dua jenis adsorpsi inhibitor karat pada permukaan logam:adsorpsi fisikDanadsorpsi kimia:

 

• Dipol molekul polar penghambat karat mengalami tarikan elektrostatik dengan permukaan logam, membentuk adsorpsi fisik, seperti sulfonat;
• Jika molekul yang teradsorpsi dapat bereaksi secara kimia dengan logam, maka akan terbentuk adsorpsi kimia, seperti asam alkenilsuksinat.

Jenis Utama Penghambat Karat

Penghambat karat yang umum digunakan dibagi menjadi lima kategori berdasarkan strukturnya:

 

• sulfonat
• asam karboksilat dan turunan asam karboksilat
• ester
• fosfat organik dan garam
• amina organik
• dan senyawa heterosiklik.

Sulfonat

Sulfonatadalah penghambat karat awal yang digunakan.

 

• Menurut sumber bahan bakunya, dapat dibedakan menjadi sulfonat minyak bumi dan sulfonat sintetik;

• Menurut jenis logamnya, dapat dibedakan menjadi barium sulfonat, kalsium sulfonat, magnesium sulfonat, natrium sulfonat, dan seng sulfonat.

• Kalsium sulfonat adalah sulfonat yang paling umum digunakan sebagai deterjen, diikuti oleh magnesium sulfonat. Barium sulfonat adalah sulfonat yang paling umum digunakan sebagai penghambat karat, diikuti oleh garam natrium dan kalsium. Selain logam sulfonat, terdapat juga garam amonium;

• Berdasarkan nomor basanya, dapat dibedakan menjadi sulfonat netral dan sulfonat basa.

 

Sulfonat logam biasanya memilih garam barium, kalsium, atau natrium. Senyawa polar ini dapat meningkatkan ketahanan terhadap karat, dan membasahi permukaan logam, serta membentuk lapisan yang lebih lengkap dan seragam. Sulfonat memiliki afinitas terhadap logam dan dapat menghilangkan air dari permukaan logam. Sulfonat logam juga membantu melarutkan lilin dan lilin teroksidasi dalam cairan.

Barium sulfonatdan kalsium sulfonat memberikan kinerja drainase terbaik, sedangkan natrium sulfonat paling cocok untuk memproduksi penghambat karat emulsi (berbasis air).

Sulfonat logam memiliki kepala hidrofilik (polar), ekor hidrofobik (non-polar) yang melekat (menyerap secara kimia) ke permukaan logam, dan ekor memanjang yang menjauhi logam dan memberikan lapisan penghalang. Sulfonat logam sendiri memberikan penghalang antara permukaan logam dan lingkungan luar.

Ekor hidrofobik dari molekul lilin atau lilin teroksidasi terjerat dengan molekul sulfonat, membentuk membran yang lebih kuat dan lebih hidrofobik dibandingkan sulfonat atau lilin saja.

Misalnya, di lingkungan pengujian yang sama
Pelarut yang mengandung 10% sulfonat atau lilin teroksidasi dapat memberikan perlindungan korosi selama 30 hari dalam kotak lembab;
Namun, kombinasi 10% lilin dan sulfonat dapat memberikan perlindungan korosi selama lebih dari 60 hari dalam kotak lembab.

 

Natrium Sulfonatmemiliki sifat anti karat dan pengemulsi dan biasa digunakan dalam minyak emulsi anti karat (cairan). Ini digunakan untuk pencegahan karat selama proses manufaktur dan berperan dalam pelumasan, pendinginan, pencegahan karat, dan pembersihan cairan pemotongan logam.
Umumnya, Semakin besar berat molekul natrium sulfonat, semakin baik kinerja pencegahan karatnya.

 

Barium Petroleum Sulfonatadalah penghambat karat paling awal dan paling banyak digunakan di Cina. Ia memiliki pencegahan karat yang baik, ketahanan korosi yang sangat baik terhadap berbagai logam, serta kinerja perpindahan air dan netralisasi asam yang sangat baik, terutama ketahanan korosi air asin yang luar biasa.

 

Umumnya, sulfonat netral, basa rendah, atau basa sedang digunakan sebagai penghambat karat. Sulfonat dengan basa tinggi sering digunakan sebagai deterjen dalam oli mesin, berperan sebagai penetral dan detergen. Hal ini karena semakin tinggi nilai basa sulfonat, semakin buruk kinerja anti karatnya.

 

Hubungan antara nomor dasar dan kinerja anti karatKalsium Sulfonat.

 

Barang	Bilangan Basa Total, mgKOH/g	Hari Pencegahan Karat
Kalsium Petroleum Sulfonat A	0	﹥50
Kalsium Sulfonat B sintetis	0	﹥50
Kalsium Petroleum Sulfonat C	22	﹥50
Kalsium Sulfonat Sintetis D	27	﹥50
Kalsium Petroleum Sulfonat E	305	14
Kalsium Sulfonat Sintetis F	400	8

Dinonil Naftalena Sulfonatadalah jenis sulfonat sintetik lain yang dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis: garam barium, garam kalsium, garam seng, dan garam amonium.

 

 

Barium Dinonil Naftalena Sulfonatmemiliki kelarutan minyak yang baik dan ketahanan terhadap karat, namun ketahanannya terhadap air asin tidak sebaik barium petroleum sulfonat. Penggunaannya mirip dengan barium petroleum sulfonat, dan sangat cocok untuk memodulasi minyak pencegah karat film keras dan film lunak. Ini juga biasa digunakan dalam pelumas gemuk dan merupakan jenis penghambat karat yang penting.

Beberapa garam barium Dinonyl Naphthalene Sulfonate juga memiliki sifat anti-emulsifikasi, seperti garam barium netral dari Dinonyl Naphthalene Sulfonate.

 

Asam karboksilat, garam karboksilat, dan turunannya

Asam lemak rantai panjangmemiliki tingkat ketahanan karat tertentu, dan garam logam asam lemak biasanya memiliki ketahanan karat yang lebih kuat dibandingkan asam lemak asli.

Penghambat karat jenis asam karboksilat memiliki ketahanan terhadap kelembapan yang baik, dan efek uji paparan kotak kisi-kisi juga baik, tetapi kinerja netralisasi asamnya kurang dan ketahanan korosinya buruk terhadap timbal dan seng.
Garam logamnya memiliki ketahanan korosi yang baik terhadap logam.
Kebanyakan asam karboksilat atau garam logam asam karboksilat memiliki ketahanan yang buruk terhadap air garam dan perpindahan air.

Ada banyak penghambat karat berbasis asam karboksilat, dan kinerjanya sangat bervariasi tergantung struktur yang berbeda. Asam nonylphenoxyacetic adalah penghambat karat logam hitam dengan kelarutan minyak yang baik, dan garam amina serta garam imidazolinnya juga merupakan penghambat karat yang baik;

Misalnya,Sarkosin N-oleoildan garam oktaammonium garam imidazolinnya juga merupakan penghambat karat yang efektif untuk logam besi dan non-besi. Ini adalah penghambat karat asam monokarboksilat, serta penghambat karat yang mengandung dua asam karboksilat. Inhibitor karat utama yang mewakili dan banyak digunakan yang mengandung dua asam karboksilat adalah asam alkenil atau alkil suksinat, terutamaasam dodesenil suksinat. Ciri-cirinya adalah ketahanan karat yang baik, dosis rendah, dan tidak peka terhadap air. Hal ini terutama digunakan dalam oli turbin, dan juga banyak digunakan dalam oli hidrolik dan oli rel pemandu.

Di antara penghambat karat karboksilat, yang lebih penting adalahSeng naftenatDanSabun magnesium lanolin. Seng naftenat memiliki kelarutan minyak yang baik dan memiliki efek pencegahan karat pada logam besi dan non-besi. Biasanya digunakan dalam kombinasi dengan barium petroleum sulfonat dengan dosis 2% hingga 3% (massa)) untuk menyegel minyak pencegah karat.

 

Ester

Asam adipat dan asam benzoat memiliki efek anti karat pada air. Jika diesterifikasi, zat anti karat yang larut dalam minyak dapat diperoleh.

 

Produk representatif meliputisorbitol monooleat(Span-80), pentaerythritol monooleate, dodecenylsuccinate dan lanolin.

Rentang-80adalah penghambat karat yang umum digunakan dan surfaktan yang menggabungkan sifat pencegahan karat dan pengemulsi. Ini memiliki hasil yang baik dalam pengujian kotak kisi-kisi dan memiliki sifat tahan lembab dan perpindahan air. Ini digunakan dalam berbagai minyak penyegel dan pemotongan.

The rust resistance of different fatty acid sorbitol esters varies, generally oleic acid esters>stearic acid esters>ester asam laurat.

Kinerja pencegahan karat dari monoester dan tryster serupa, dan ester yang berbeda memiliki sifat korosif tertentu terhadap timbal.

Dibandingkan dengan tryster, monoester memiliki sifat korosif yang lebih besar terhadap seng.

Asam dodesenilsuksinat setengah estermemiliki sifat pencegahan karat dan anti-emulsifikasi yang baik serta cocok untuk oli turbin anti-oksidasi dan anti karat.

Lanolinadalah zat lipid kompleks yang disekresikan oleh tubuh domba dan menempel pada wol. Sebelum dipintal, wol harus dihilangkan lemaknya dan dicuci untuk menghilangkan lanolin. Ambil, hilangkan bau, dan hilangkan warna dari larutan pembersih, dan setelah dikeringkan diperoleh zat lemak berwarna kuning kecoklatan yaitu lanolin yang dapat digunakan sebagai penghambat karat.
Lanolin adalah lemak alami yang meskipun merupakan penghambat karat kuno, masih banyak digunakan hingga saat ini. Lanolin tidak hanya sebagai bahan anti karat, tetapi juga bahan pembentuk film untuk minyak anti karat film lembut.
Karakteristik suhu rendah dan daya rekat lanolin serta turunannya sebagai penghambat karat sangat baik. Lanolin memiliki kemampuan antioksidan terhadap udara, stabilitas lapisan yang baik, dan juga memiliki karakteristik kekuatan pengemulsi dan retensi air.
Karena higroskopisitas yang kuat dan kelarutan lanolin yang buruk dalam pelarut, nilai hidroksil dapat dikurangi dalam kisaran tidak mengurangi ketahanan karat.
Penghambat karat berbahan dasar lanolin umumnya menunjukkan ketahanan karat yang baik, terutama di air laut dan air asin, dengan ketahanan korosi yang sangat baik. Namun, bahan ini memiliki afinitas yang kuat terhadap logam dan kinerja penghilangan lemak yang buruk.
Kombinasi lanolin dan sulfonat dapat mencapai sifat pencegahan karat dan penghilang lemak yang sangat baik karena efek sinergisnya. Pembuatan sabun logam dari lanolin dapat meningkatkan perpindahan air dan pembuangan keringat tangan, serta dapat digunakan untuk menghasilkan minyak pencegah karat jenis perpindahan.

Fosfat organik dan garamnya

Fosfat organik terutama ortofosfat, fosfit, dan fosfonat.Ortofosfatterutama digunakan sebagai penghambat karat.

Penghambat karat tipe fosfat meliputi:

Garam dodecyl phosphate dodecoxypropyl isopropanolamine tunggal atau ganda, yang memiliki sifat antioksidan, pencegah karat, dan anti aus;
Garam alkil imidazolin fosfat memiliki sifat tahan karat dan aus.
Ester fosfat juga dapat digunakan sebagai aditif anti aus pada tekanan ekstrim dan sering digunakan dalam pelumas dan oli pengerjaan logam. Ini dapat menghasilkan efek pencegahan karat yang sangat baik bila digunakan dalam kombinasi dengan minyak bumi sulfonat dan monoester sorbitol anhidrida.
Amina organik, garamnya, dan senyawa heterosiklik
Garam amina yang umum digunakan di Cina meliputiGaram sarkosin oktadesilamin asam N-oleatDanheptadenil imidazolin suksinat. Penghambat karat amina organik memiliki ketahanan yang baik terhadap kelembapan, perpindahan air, dan sifat netralisasi asam, tetapi hasil uji kotak seratus daun buruk, dengan korosi yang lebih besar pada timbal dan korosi tertentu pada tembaga dan seng. Saat diterapkan, kehati-hatian harus dilakukan.
Benzotriazoladalah penghambat karat yang paling umum digunakan di antara senyawa heterosiklik. Ini adalah penghambat korosi dan zat anti perubahan warna yang sangat baik untuk tembaga non-ferrous dan paduannya, dan juga memiliki efek pencegahan karat tertentu pada baja.

 

Namun, benzotriazol tidak larut dalam minyak mineral dan larut dalam air. Umumnya, saat menambahkan minyak mineral, pelarut bersama harus ditambahkan: dapat dilarutkan dalam etanol, propanol, atau butanol terlebih dahulu, lalu ditambahkan ke minyak mineral; Ini juga dapat dilarutkan dalam pelarut bersama seperti butil ftalat, dioktil ftalat, tributil fosfat, atau kresil fosfat sebelum menambahkan minyak mineral.

Senyawa heterosiklik juga termasuk senyawa heterosiklik yang mengandung nitrogen, seperti1,3,4-thiadiazole dan turunannya. Struktur molekul senyawa ini relatif kompak. Bila teradsorpsi pada permukaan logam bermanfaat untuk meningkatkan kekuatan lapisan oli dan efektif menghambat korosi unsur sulfur dan fosfor pada oli pelumas. Sebagai golongan senyawa heterosiklik yang mengandung nitrogen, 1,3,4-thiadiazole dan turunannya, pasangan elektron bebas heteroatom dalam molekul dapat teradsorpsi secara kimia dengan logam, membentuk film pasivasi film minyak padat pada permukaan logam . Film pasivasi ini dapat mengisolasi dekomposisi katalitik logam dan mencegah produk asam menimbulkan korosi pada logam, sehingga dapat digunakan sebagai aditif anti korosi pada minyak pelumas.