CN103695929B - 一种用于封闭水系统抑制金属腐蚀的有机缓蚀剂 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种用于封闭水系统抑制金属腐蚀的有机缓蚀剂，其特征在于本发明的缓蚀剂由有机胺、有机酸、含膦化合物、碱性试剂和唑类化合物按一定比例组合而成。本发明的缓蚀剂在工业用水设备防腐过程中有很好的腐蚀抑制作用，在动／静态水体以及封闭系统中可以长时间的抑制金属腐蚀。
Description
技术领域
本发明提供了一种用于工业中抑制金属设备腐蚀的有效药剂，尤其是对于封闭系统中金属设备的腐蚀有很好的抑制作用。
背景技术
工业生产中的许多金属设备诸如换热器、冷却塔等均会因为长期和腐蚀介质及空气接触而导致金属腐蚀；对于封闭系统来说，管道内壁的腐蚀也是工业生产中关心的重点。金属被腐蚀后，不仅影响设备的工作效率，而且在外形、色泽以及机械性能方面都将发生变化，造成设备破坏缩短设备使用寿命、管道泄漏、产品污染，引发灾难性事故以及资源和能源的严重浪费，造成重大的经济损失。
长期以来，为了设备维护，人们致力于金属防护，避免金属腐蚀，提高设备使用寿命，降低设备维护更替的经济成本。金属防腐蚀的方法很多，主要有改善金属的本质，把被保护金属与腐蚀介质隔开，或对金属进行表面处理，改善腐蚀环境以及电化学保护等。其中，改善环境对减少和防止腐蚀有重要意义，向腐蚀介质中加入缓蚀剂就是其中一种。
目前，国内许多企业使用的缓蚀剂配方主要有铬酸盐配方、亚硝酸盐配方、硅酸盐配方、钼酸盐配方和磷系配方等。其中，铬酸盐配方作为第一代缓蚀剂，在工业循环水中的缓蚀效率显著且价格便宜，曾被推居为缓蚀剂之首，但是其毒性较大，污染环境，己被禁止使用；亚硝酸盐配方也是一种经典缓蚀剂配方，由于其致癌作用，使用也受到限制；硅酸盐配方对水质要求较高，控制不好易产生硅酸盐垢，很难去除；磷系配方会造成当地水域的富营养化，因此使用有局限；后来新开发的钼酸盐配方对环境无毒、无害，而且将钼酸盐与其他的药剂复配使用时缓蚀效果好，但是钼酸盐配方成本高，不便推广使用。
为了克服上述缓蚀剂配方存在的困难与难题，人们开发了出新型的由有机物组成的缓蚀剂配方如咪唑啉、咪唑类缓蚀剂，这种全有机缓蚀剂不仅效果好，对环境无毒无害，可以广泛推广使用，从而代替上述有缺陷的无机盐类缓蚀剂，然而这类缓蚀剂的使用浓度较大，成本较高，从经济的角度看不利于其在水系统的大规模的应用。本发明提供了一种全有机缓蚀剂，其成本低廉，对金属腐蚀具有很好的抑制作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以替代有缺陷的无机盐类配方的、环境友好型、缓蚀效果好的全有机缓蚀剂。本发明所使用的试剂为有机物，而且可生物降解，对环境无毒无害，而且使用少量的药剂就有很好的缓蚀效果，属于环保型缓蚀剂。
本发明是用含膦有机物、醇胺、有机酸、碱性试剂和唑类化合物组成的复配药剂，其中，含膦有机物在缓蚀剂中的含量为1～20％，醇胺的含量为5～50％，有机酸含量为1～60％，碱性药剂含量为5～50％，唑类含量为0.1～10％，其余为水。
本发明人通过大量的实验发现，适用于该药剂的含膦有机物包括氨基三甲叉膦酸、羟基乙叉二膦酸、乙二胺四甲叉膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、己二胺四甲叉膦酸、羟基膦酸乙酸、2-膦酰基丁烷-1，2，4-三羧酸、多元醇磷酸酯、多氨基多醚基甲叉膦酸、二己基三胺五甲叉膦酸、聚异丙烯膦酸中的一种或几种；醇胺包括乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、甲基乙醇胺、二甲基乙醇胺、三甲基乙醇胺中的一种或几种；碱性试剂为氢氧化钠或氢氧化钾；唑类化合物为巯基苯并噻唑、苯并三氮唑和甲基苯并三氮唑中的一种或几种；有机酸为饱和脂肪酸中的一种或几种，包括满足如下结构式的有机酸：
R1-COOH，其中R1＝CnH2n+1，n＝5～18，
HOOC-R2-COOH，其中R2＝CnH2n，n＝4～20。
通过众多的实验，本发明人发现该组合药剂可以有效的抑制黑色金属的腐蚀，在静态水体和动态水体中均适用，尤其适用于以工业新水、软水或纯水为补充水的密闭冷却水系统。
具体实施方式
以下结合具体的实施例对本发明进行详细的解说。
实施例1
将20克氧氧化钠溶于100克蒸馏水中，水浴升温至80℃后，加入15克乙醇胺和20克三乙醇胺，保持温度80℃，搅拌均匀后，加入2克苯并三氮唑，搅拌溶解，再缓慢加入40克正癸酸，边加边搅拌，直至正癸酸完全溶解，再加入17克2-膦酰基丁烷-1，2，4-三羧酸，搅拌均匀后冷却至室温即得本发明的缓蚀剂。称取2克的药剂加入到1升含820毫克／升氯化钠的水溶液腐蚀介质中，此时膈蚀介质中缓蚀剂浓度为2000毫克／升，将已称重的标准碳钢挂片挂入该腐蚀介质中，72h后取出，用含10％乌洛托品的1摩尔／升盐酸清洗挂片，直至腐蚀产物清除干净，热风吹干后，再次称重，根据挂片失重计算缓蚀效率为98.6％。
实施例2
按实施例1的步骤进行。用25克氢氧化钾代替氢氧化钠，用50克三乙醇胺代替乙醇胺和二乙醇胺，用2克巯基苯并噻唑加6克苯并三氮唑代替实施例1中的苯并三氮唑，用18克正辛酸加20克十二烷基二羧酸代替正癸酸，用8克氨基三甲叉膦酸加13克多元醇磷酸酯代替2-膦酰基丁烷-1，2，4-三羧酸，其余不变，得到缓蚀剂。2000毫克／升该缓蚀剂对碳钢的缓蚀效率为98.9％。
实施例3
按实施例1的步骤进行。用13克氢氧化钾代替氢氧化钠，用29克三乙醇胺代替乙醇胺和二乙醇胺，用4克巯基苯并噻唑加5克甲基苯并三氮唑代替实施例1中的苯并三氮唑，用18克己二酸加10克十四烷基二羧酸代替正癸酸，用15克二乙烯三胺五甲叉膦酸加6克羟基膦酸乙酸代替2-膦酰基丁烷-1，2，4-三羧酸，其余不变，得到缓蚀剂。2000毫克／升该缓蚀剂对碳钢的缓蚀效率为97.9％。
实施例4
按实施例1的步骤进行。用25克三乙醇胺加10克二乙醇胺代替实施例1中的乙醇胺和二乙醇胺，用5.8克甲基苯并三氮唑代替实施例1中的苯并三氮唑，用35克正十六酸加14克辛二酸代替正癸酸，用20克多氨基多醚基甲叉膦酸代替2-膦酰基丁烷-1，2，4-三羧酸，其余不变，得到缓蚀剂。2000毫克／升该缓蚀剂对碳钢的缓蚀效率为99.1％。
Claims (2)
1.一种用于抑制封闭系统金属设备腐蚀的复配药剂，由有机醇胺、有机酸、含膦化合物、碱性试剂和唑类化合物按一定比例组合而成的水溶液，其特征在于，有机醇胺选自二乙醇胺、甲基乙醇胺、二甲基乙醇胺、三甲基乙醇胺中的一种或几种，有机酸选自满足如下结构式中的一种或几种：R1-COOH，其中R1＝CnH2n+1，n＝5～18；含膦化合物选自氨基三甲叉膦酸、羟基乙叉二膦酸、乙二胺四甲叉膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、己二胺四甲叉膦酸、羟基膦酸乙酸、2-膦酰基丁烷-1，2，4-三羧酸、多元醇磷酸酯、多氨基多醚基甲叉膦酸、二己基三胺五甲叉膦酸、聚异丙烯膦酸中的一种或几种；碱性试剂为氢氧化钾或者氢氧化钠；唑类化合物为巯基苯并噻唑；
所述的含膦化合物在复配药剂中的含量为1～20％，所述的有机醇胺在复配药剂中的含量为5～50％，所述的有机酸在复配药剂中的含量为1～60％，所述的碱性试剂在复配药剂中的含量为5～50％，所述的唑类化合物在复配药剂中含量为0.1～10％，其余为水。
2.根据权利要求1所述的药剂，其特征在于，将20克氢氧化钠溶于100克蒸馏水中，水浴升温至80℃后，加入15克甲基乙醇胺和20克二乙醇胺，保持温度80℃，搅拌均匀后，加入2克巯基苯并噻唑，搅拌溶解，再缓慢加入40克正癸酸，边加边搅拌，直至正癸酸完全溶解，再加入17克2-膦酰基丁烷-1，2，4-三羧酸。
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