CN104313593A - 一种铝酸洗缓蚀剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝酸洗缓蚀剂及其制备方法和应用，属于铝合金防腐领域。该缓蚀剂由水、钼酸钠、硫酸锌、六次甲基四胺、硫脲和聚二烯基丙二甲基氯化铵组成。其制备方法为：(1)将聚二烯基丙二甲基氯化铵、部分硫酸锌、部分六次甲基四胺份和水混合均匀得到甲液；(2)将钼酸钠、部分硫酸锌、部分六次甲基四胺和水混合均匀得到乙液；(3)将硫脲和冷水混合均匀得到丙液；(4)将丙液和乙液加入甲液中搅拌均匀得到缓蚀剂。本发明的缓蚀剂效果好，对环境友好，适用铝合金材料酸洗过程中的缓蚀保护，具有制备工艺简单、条件温和、易于制造的优点。

Description

一种铝酸洗缓蚀剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于铝合金防腐领域，更具体地说，涉及一种铝酸洗缓蚀剂及其制备方法和应用。

背景技术

铝具有材质轻、导热好、易于加工以及在中性、近中性的水和大气中十分耐蚀等特点，广泛用于制造铝板式冷换设备、冷凝器、空冷器、结晶器、反应器、干燥器、贮槽、槽车及配管等，在建筑、交通运输、轻工与民用等行业也有大量的应用。铝在自然条件下表面能形成一层氧化膜，但是这层膜非常薄，易破损，因而其抗腐蚀能力很差，导致每年因各种环境造成的腐蚀损失是很惊人的。为了提高铝合金材料的耐腐蚀性能，使铝合金材料能够更好，更有效地应用于各个行业中，国内外研究人员运用了各种方法对其进行有效的缓蚀处理，缓蚀剂技术在铝合金的防护中得到了越来越多的重视。铝式冷换设备在使用一段时间后，灰尘、油污、工作介质等很容易在设备表面形成污垢，污垢下面铝材腐蚀的同时还形成较大的热阻，严重影响设备制冷作用。为维护设备的正常运行和延长使用寿命，铝冷换设备应该定期清洗，尤其是化学清洗。为使铝质设备酸清洗成为可能，人们对盐酸溶液中铝的缓蚀剂研究已做了大量工作，但由于缓蚀率偏低、剂量大、有的有毒性、价格高等原因，大多数缓蚀剂难以投入实际应用。

经检索，中国专利申请号201110272091.0公开了一种中性介质的铝合金缓蚀剂，该缓蚀剂由硫酸锌0.1～0.2mg/g、油酸钠0.1～0.2mg/g、正磷酸钠0.1～0.2mg/g和牛脂胺0.1～0.2mg/g混合组成，其中，硫酸锌和油酸钠能协同的对铝合金起到缓蚀作用，它们配比形成的铝合金缓蚀剂低毒、高效、经济，但是只适合于中性介质的铝合金，应用范围窄，适用性差。中国专利申请号200410066839.1公开了一种用于锅炉的酸性缓蚀剂，该缓蚀剂由乌洛托品25-35％、苯并三氮唑10-25％、巯基苯并噻唑10-30％和硅酸钠20-25％组成，适用于多种金属的缓蚀应用，但是该组分中的巯基苯并噻唑是一种通用型硫化促进剂，具有令人不愉快的气味，能引起皮炎及难以治疗的皮肤溃疡，可致敏，因此使用时对操作人员伤害大，不安全，还对环境不友好，不适于产业化应用。目前关于酸性介质铝的缓蚀剂的报道比较少，且存在缓蚀率偏低、剂量大、有的有毒性、价格高等问题，需要研发一种经济环保、缓蚀效率高的缓蚀剂。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有的酸性介质缓蚀剂存在缓蚀率偏低、剂量大、有毒性、价格高等问题，本发明提供一种铝酸洗缓蚀剂及其制备方法和应用，在已有的盐酸介质铝缓蚀剂研究基础上，研究了添加剂与缓蚀剂的复配效果，寻找缓蚀剂与缓蚀剂之间、缓蚀剂与添加剂之间的协同效应，从而制得高效、环境友好的铝酸洗缓蚀剂。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种铝酸洗缓蚀剂，其由水、钼酸钠、硫酸锌、六次甲基四胺、硫脲和聚二烯基丙二甲基氯化铵组成，所述的各组分的质量份数为：钼酸钠20-30份、硫酸锌10-20份、六次甲基四胺10-15份、硫脲10-25份、聚二烯基丙二甲基氯化铵5-15份、水40-50份。

优选地，所述的各组分的质量份数为：钼酸钠20份、硫酸锌15份、六次甲基四胺10份、硫脲20份、聚二烯基丙二甲基氯化铵15份、水50份。

上述的一种铝酸洗缓蚀剂的制备方法，其步骤为：

(a)按质量份数称取聚二烯基丙二甲基氯化铵5-15份、硫酸锌5-10份、六次甲基四胺5-10份和水15-20份加热至30-45℃，搅拌混合均匀，得到铝酸洗缓蚀剂的甲液；

(b)按质量份数称取钼酸钠20-30份、硫酸锌5-10份、六次甲基四胺5-10份和水10-15份在室温下搅拌混合均匀，得到铝酸洗缓蚀剂的乙液；

(c)按质量份数称取硫脲10-25份和水15-20份在10-20℃条件下搅拌混合均匀，得到铝酸洗缓蚀剂的丙液；

(d)将步骤(a)中得到的甲液冷却至10-20℃，然后依次将步骤(c)中得到的丙液和步骤(b)中得到的乙液加入甲液中搅拌混合均匀，得到铝酸洗缓蚀剂。

优选地，所述的步骤(a)、步骤(b)和步骤(c)中的搅拌速度均为180-250rpm。

优选地，所述的步骤(a)中加热温度为35℃。

优选地，所述的步骤(d)中加入丙液和乙液的条件是当甲液冷却至15℃时。

聚二烯基丙二甲基氯化铵在铝酸洗缓蚀剂中的应用。应用时，硫脲和聚二烯基丙二甲基氯化铵的质量比为(2-15):3。

上述的铝酸洗缓蚀剂在铝酸洗中的应用。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的铝酸洗缓蚀剂，其组分中的六次甲基四胺和硫脲在盐酸介质中对铝具有较明显的缓蚀性能，但其抗高温和抗酸度等性能一般，因此本发明中将这两种物质与聚二烯基丙二甲基氯化铵复合，提高它们的抗高温和抗酸度性能，同时增强其缓蚀性能，得到一种高效、低成本的铝酸洗缓蚀剂；

(2)本发明的铝酸洗缓蚀剂，其组分中的聚二烯基丙二甲基氯化铵是一种强阳离子聚合物，具有无毒、凝聚力强、水解稳定性好、不成凝胶、对pH值变化不敏感、有抗氯性等优点，将其与钼酸钠、硫酸锌、六次甲基四胺和硫脲复合制备的铝酸洗缓蚀剂，在聚二烯基丙二甲基氯化铵的作用下能沉积在铝表面，能协同增强它们的缓蚀性能，避免团聚现象的发生，可以提高缓蚀率，降低缓蚀剂用量，提高综合性能；

(3)本发明中的铝酸洗缓蚀剂的制备方法，先将聚二烯基丙二甲基氯化铵和部分六次甲基四胺溶于部分硫酸锌水溶液中，在30-45℃条件下使六次甲基四胺充分分散在聚二烯基丙二甲基氯化铵分子周围，得到甲液，由于硫脲在冷水中溶解度比在常温水中的大，因此将硫脲单独溶于10-20℃的水中得到丙液，然后将钼酸钠、部分硫酸锌、六次甲基四胺和水在室温下搅拌混合均匀得到乙液，最后再将丙液和乙液依次加入冷却后的甲液中搅拌混合均匀得到铝酸洗缓蚀剂，经过本方法制备的缓蚀剂分散性好、不团聚、耐储存，缓蚀效率高；

(4)本发明的铝酸洗缓蚀剂的制备方法具有工艺简单、条件温和、保存期长，易操作等优点。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

实施例1

一种铝酸洗缓蚀剂的制备方法，其步骤为：

(a)按质量份数称取聚二烯基丙二甲基氯化铵15份、硫酸锌10份、六次甲基四胺5份和水20份加热至35℃，以180rpm速度搅拌混合均匀，得到铝酸洗缓蚀剂的甲液；

(b)按质量份数称取钼酸钠20份、硫酸锌5份、六次甲基四胺5份和水15份在室温下以180rpm速度搅拌混合均匀，得到铝酸洗缓蚀剂的乙液；

(c)按质量份数称取硫脲20份和水15份在15℃条件下以180rpm速度搅拌混合均匀，得到铝酸洗缓蚀剂的丙液；

(d)将步骤(a)中得到的甲液冷却至15℃，然后依次将步骤(c)中得到的丙液和步骤(b)中得到的乙液加入甲液中以100rpm速度搅拌混合均匀，得到铝酸洗缓蚀剂；

按照标准GB/T 18175-2000规定的旋转挂片法测试本实施例中得到的缓蚀剂的缓蚀效果，步骤如下：

实验材料为铝(型号3003)，Ⅱ型标准挂片，规格为50mm×25mm×2mm，面积28cm²。所用挂片均经金相砂纸逐级打磨，再经蒸馏水、无水乙醇清洗后再用丙酮清洗、冷风吹干，置于干燥器24h以上，备用。

实验采用失重法，实验温度50℃。将试片旋转的线速度保持在0.35m/s(70r/min)，时间72小时，挂片按GB/T 18175-2000方法处理后称重，再按下式计算挂片的腐蚀率V：

V(mm/a)＝8.76×104·△W/s·t·ρ

式中：△W为挂片的失重(g)，s为挂片的表面积(cm²)，t为时间(h)，ρ为挂片密度(g/m³)。

然后按下式计算缓蚀剂对铝的缓蚀率E：

E(％)＝100·(V₀-V_c)/V₀

式中：V₀为空白腐蚀率，V_c为给定缓蚀剂的腐蚀率。

试验溶液为添加有本实施例中的缓蚀剂的12％盐酸溶液和空白对照，测定的结果如下：当溶液中缓蚀剂的浓度为600ppm时，对铝的缓蚀率为95.7％。

实施例2

一种铝酸洗缓蚀剂的制备方法，其步骤为：

(a)按质量份数称取聚二烯基丙二甲基氯化铵5份、硫酸锌5份、六次甲基四胺10份和水15份加热至30℃，以220rpm速度搅拌混合均匀，得到铝酸洗缓蚀剂的甲液；

(b)按质量份数称取钼酸钠30份、硫酸锌5份、六次甲基四胺5份和水10份在室温下以220rpm速度搅拌混合均匀，得到铝酸洗缓蚀剂的乙液；

(c)按质量份数称取硫脲10份和水15份在10℃条件下以220rpm速度搅拌混合均匀，得到铝酸洗缓蚀剂的丙液；

(d)将步骤(a)中得到的甲液冷却至10℃，然后依次将步骤(c)中得到的丙液和步骤(b)中得到的乙液加入甲液中以120rpm速度搅拌混合均匀，得到铝酸洗缓蚀剂；

按照标准GB/T 18175-2000规定的旋转挂片法测试本实施例中得到的缓蚀剂的缓蚀效果，步骤同实施例1，试验溶液为加有本实施例中的缓蚀剂的12％盐酸溶液和空白对照，测试结果表明，当溶液中缓蚀剂的浓度为900ppm时，对铝的缓蚀率为97.5％。

实施例3

一种铝酸洗缓蚀剂的制备方法，其步骤为：

(a)按质量份数称取聚二烯基丙二甲基氯化铵10份、硫酸锌10份、六次甲基四胺7份和水18份加热至45℃，以250rpm速度搅拌混合均匀，得到铝酸洗缓蚀剂的甲液；

(b)按质量份数称取钼酸钠25份、硫酸锌10份、六次甲基四胺6份和水12份在室温下以250rpm速度搅拌混合均匀，得到铝酸洗缓蚀剂的乙液；

(c)按质量份数称取硫脲25份和水15份在20℃条件下以250rpm速度搅拌混合均匀，得到铝酸洗缓蚀剂的丙液；

(d)将步骤(a)中得到的甲液冷却至20℃，然后依次将步骤(c)中得到的丙液和步骤(b)中得到的乙液加入甲液中以150rpm速度搅拌混合均匀，得到铝酸洗缓蚀剂；

试验中以12％的盐酸溶液对某炼油厂的风冷铝翅片换热器进行化学清洗(喷淋法)，其中缓蚀剂的加入量为400mg/L，结果表明缓蚀率达98.8％，被清洗金属表面干净，无残留物，无点蚀、过洗现象。

Claims (8)

1.一种铝酸洗缓蚀剂，其由水、钼酸钠、硫酸锌、六次甲基四胺、硫脲和聚二烯基丙二甲基氯化铵组成，所述的各组分的质量份数为：钼酸钠20-30份、硫酸锌10-20份、六次甲基四胺10-15份、硫脲10-25份、聚二烯基丙二甲基氯化铵5-15份、水40-50份。

2.根据权利要求1所述的一种铝酸洗缓蚀剂，其特征在于：所述的各组分的质量份数为：钼酸钠20份、硫酸锌15份、六次甲基四胺10份、硫脲20份、聚二烯基丙二甲基氯化铵15份、水50份。

3.权利要求1中所述的一种铝酸洗缓蚀剂的制备方法，其步骤为：

(a)按质量份数称取聚二烯基丙二甲基氯化铵5-15份、硫酸锌5-10份、六次甲基四胺5-10份和水15-20份加热至30-45℃，搅拌混合均匀，得到铝酸洗缓蚀剂的甲液；

(b)按质量份数称取钼酸钠20-30份、硫酸锌5-10份、六次甲基四胺5-10份和水10-15份在室温下搅拌混合均匀，得到铝酸洗缓蚀剂的乙液；

(c)按质量份数称取硫脲10-25份和水15-20份在10-20℃条件下搅拌混合均匀，得到铝酸洗缓蚀剂的丙液；

(d)将步骤(a)中得到的甲液冷却至10-20℃，然后依次将步骤(c)中得到的丙液和步骤(b)中得到的乙液加入甲液中搅拌混合均匀，得到铝酸洗缓蚀剂。

4.根据权利要求3所述的一种铝酸洗缓蚀剂的制备方法，其特征在于：所述的步骤(a)、步骤(b)和步骤(c)中的搅拌速度均为180-250rpm。

5.根据权利要求3所述的一种铝酸洗缓蚀剂的制备方法，其特征在于：所述的步骤(a)中加热温度为35℃。

6.根据权利要求3所述的一种铝酸洗缓蚀剂的制备方法，其特征在于：所述的步骤(d)中加入丙液和乙液的条件是当甲液冷却至15℃时。

7.聚二烯基丙二甲基氯化铵在铝酸洗缓蚀剂中的应用。

8.权利要求1中的铝酸洗缓蚀剂在铝酸洗中的应用。