TOFA türevli korozyon inhibitörleri: amin tuzu, amid rotası ve metal yüzeyde film

Yağ asidi bazlı korozyon inhibitörleri, tall oil yağ asidinin bir aminle tuz oluşturması veya amid ile imidazoline dönüştürülmesiyle elde edilir. Polar baş grup metal yüzeye tutunur, hidrokarbon kuyruk suyu ve oksijeni uzak tutan bir film kurar. Bu kimya metal işleme sıvılarında ve yakıt sistemlerinde kullanılır.

Korozyon inhibitörü yağ asidinden nasıl elde edilir?

Film oluşturucu bir organik inhibitörün tanımı basittir: molekülün bir ucu metal yüzeye tutunacak kadar polar, diğer ucu suyu ve oksijeni uzak tutacak kadar apolar olmalıdır. Uzun zincirli bir yağ asidi bu tanımı doğal olarak karşılar. Ancak serbest asit hali çoğu ortamda doğrudan kullanılmaz; çünkü su fazında dağılması, pH davranışı ve depolama kararlılığı yeterli değildir.

Bu nedenle yağ asidi, inhibitör üretiminde bir hammadde olarak kullanılır ve bir türevine dönüştürülür. Pratikte üç rota öne çıkar: amin ile nötralizasyon sonucu amin tuzu, amidleştirme sonucu yağ asidi amidi ve amidin halka kapatmasıyla elde edilen imidazolin. Üçünde de zincirin kendisi aynı kalır; değişen, metal yüzeyle konuşan baş gruptur.

KORKİMYA ürün verisinde TOFA gradları metal işleme sıvısı ve kesme yağı üretimi ile yakıt katkısı üretimi uygulamalarıyla listelenir. Korozyon koruması, bu iki uygulamanın içinde teslim edilen bir fonksiyondur; bu yazı o fonksiyonun kimyasını ele alır.

Amin tuzu rotası: yağ asidi ve amin birlikte

En yaygın rota nötralizasyondur. Yağ asidinin karboksil grubu bir aminle tuz oluşturur; ortaya çıkan yapı suda dağılabilen, yüzey aktif ve alkali karakterli bir bileşendir. Formülasyonda bu tek bir hamlede iki iş yapar: metal yüzeyde adsorpsiyon filmini kurar ve ortamın alkalinitesine katkı vererek asidik korozyonu geciktirir.

Amin seçimi bu rotanın ikinci yarısıdır. Trietanolamin, KORKİMYA ürün verisinde metal işleme sıvıları ve korozyon önleyiciler uygulamalarıyla listelenen ve üretim alanları arasında korozyon önleyici bulunan bir alkanolamindir; CAS numarası 102-71-6'dır. Yağ asidi ve alkanolamin çifti, suyla karışan sistemlerde inhibitör kimyasının klasik omurgasını kurar.

Formülatör açısından kritik olan, nötralizasyonun stokiyometrisidir. Bu hesap doğrudan asit değeri üzerinden yapılır: TOFA 180 için min 180, TOFA 185 için min 185 (ASTM D1980). Reaksiyona girmeyen fraksiyon ise sabunlaşmayan madde sınırıyla kontrol edilir: TOFA 180'de maks %6, TOFA 185'te maks %4 (ASTM D1065). Bu iki değer, aynı ağırlıkta ne kadar etkin inhibitör bileşeni elde edileceğini belirler.

Amid ve imidazolin rotası: suya karşı dayanıklı film

Amin tuzu iyonik bir yapıdır; bu onu suda kolay dağılır yapar, ancak yıkanmaya karşı dayanımını sınırlar. Daha kalıcı bir film gerektiğinde yağ asidi bir amin ile amid bağı kuracak şekilde reaksiyona sokulur. Amid bağı iyonik değil kovalenttir, dolayısıyla su ile yıkanmaya ve pH değişimlerine karşı daha dirençlidir.

İmidazolin, bu rotanın bir adım ileri götürülmüş halidir: bir diaminle oluşan amid halka kapatılır ve azot içeren beş üyeli bir halka elde edilir. Bu halka, metal yüzeye tutunma açısından güçlü bir baş grup oluşturur ve uzun hidrokarbon kuyruğu yüzeyden dışa doğru sıralanır. Yakıt ve hidrokarbon fazlı sistemlerde tercih edilmesinin nedeni budur.

Her iki rotada da hammadde tarafındaki belirleyici değişken değişmez: serbest asit içeriği reaksiyonun stokiyometrisini, sabunlaşmayan madde inaktif fraksiyonu, reçine asidi içeriği ise renk ve tutunma davranışını etkiler. Reçine asidi TOFA 180'de maks %3, TOFA 185'te maks %2 ile sınırlıdır (ASTM D1240).

Film metal yüzeye nasıl tutunur?

Korozyon, metal yüzeyinde yürüyen elektrokimyasal bir olaydır: bir bölgede metal çözünür, başka bir bölgede oksijen indirgenir ve iki bölge arasında iyonik iletim kurulur. Organik inhibitörün işi bu devreyi kimyasal olarak durdurmak değil, fiziksel olarak zorlaştırmaktır.

Polar baş grup metal yüzeyindeki aktif bölgelere yönelir ve tutunur. Moleküller yan yana dizildikçe hidrokarbon kuyrukları dışa doğru sıralanır ve yüzeyi kaplayan, su ile temas etmeyi zorlaştıran bir bariyer oluşur. Bu bariyer hem oksijenin yüzeye ulaşmasını hem de çözünen iyonların uzaklaşmasını yavaşlatır.

• Baş grup: metal yüzeye tutunmayı sağlar; amin tuzu, amid veya imidazolin olabilir.
• Zincir uzunluğu: filmin sıklığını ve apolar bariyerin kalınlığını belirler.
• Doymamışlık: zincirin geometrisini ve dolayısıyla paketlenme sıkılığını etkiler; TOFA gradlarında iyot değeri min 150'dir (ASTM D5768).
• Ortamın pH ve elektrolit yükü: filmin ne kadar kararlı kalacağını belirleyen dış koşuldur.

Nerede kullanılır: metal işleme sıvıları ve yakıt sistemleri

Metal işleme sıvılarında korozyon koruması bir ek özellik değil, temel şart kalemlerinden biridir. İşlenen parça ve tezgahın kendisi, sıvı ile temas ettiği sürece korunmalıdır. Yağ asidi türevli bileşen burada emülsiyon ve yağlayıcılık işlevlerinin yanı sıra film oluşturucu koruma da sağlar. Sabunlaşma reaksiyonunun kendisi ve metal kesme sıvısı formülasyonunun genel yapısı sitedeki ayrı bir yazının konusudur ve burada tekrarlanmaz.

Yakıt sistemleri tarafında ise sorun farklıdır: depolama ve dağıtım hattındaki serbest su, tank ve boru cidarında lokal korozyona yol açar. Burada tercih edilen yapı genellikle hidrokarbon fazında çözünen, suyun ayrıştığı ara yüzeyde film kuran bir türevdir. Yakıt katkısı rotasının tamamı, esterleşme ve yağlayıcılık dahil, sitedeki ayrı bir yazıda ele alınır.

Üçüncü bir kullanım alanı, korozyon önleyici işlevin geçici koruma amaçlı olduğu durumlardır: işlenmiş parçanın depolama veya sevkiyat sırasında korunması. Bu formülasyonlarda da aynı yağ asidi türevleri, farklı taşıyıcı sistemlerle birlikte kullanılır.

Hangi rota, hangi ortam?

Üç rotanın seçimi ortamın su içeriğine, pH bandına ve filmin ne kadar yıkanmaya maruz kalacağına göre yapılır. Aşağıdaki tablo rotaları niteliksel olarak karşılaştırır; hiçbir performans değeri iddia edilmez.

Hammadde seçiminde hangi değerlere bakılır?

İnhibitör üreticisi için gelen mal kontrolünde okunacak değerler, reaksiyon verimini ve nihai ürünün rengiyle kararlılığını belirleyen dört kalemdir. Hepsi lot bazında analiz sertifikasında raporlanır.

Renk hassasiyeti olan veya dar spesifikasyon isteyen inhibitör ürünlerinde TOFA 185 tercih edilir. Renk toleransının geniş olduğu endüstriyel formülasyonlarda TOFA 180 yeterli ve ekonomik seçimdir.

Numune, doğrulama ve tedarik

Korozyon koruması iddia edilmez, ölçülür. Doğru sıra, numune ile kendi türev sentezinizi çalıştırmak, elde ettiğiniz inhibitörü kendi test protokolünüzle değerlendirmek ve ardından tedarik anlaşmasına geçmektir.

• CAS numarası: 61790-12-3 (TOFA gradları), 102-71-6 (trietanolamin).
• Ambalaj: TOFA 180 için ISO tank konteyner 20-24 MT net, TOFA 185 için 20-22 MT net.
• Depolama: 20-40°C, kapalı tank veya kap; doğrudan güneş ışığından uzak.
• Raf ömrü: 12 ay; kalite kontrol testleriyle 24 aya uzatılabilir.
• KKDIK kayıtlı; Türkçe Güvenlik Bilgi Formu (GBF/SDS) ve her lot için CoA.