CN105483719A - 一种高效复配缓蚀剂及其制备方法与应用 - Google Patents

一种高效复配缓蚀剂及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高效复配缓蚀剂及其制备方法与应用。所述的高效复配缓蚀剂包括N-杂环化合物0.02~1.0g/L，表面活性剂0.01~0.05g/L，高分子化合物0.005~0.01g/L，辅助剂0.01~0.05g/L，余量为硝酸酸洗液；制备方法包括原料准备、配制步骤；应用为所述的高效复配缓蚀剂在制备钢、石油化工设备、过滤、管道清洗剂中的应用。本发明具有缓蚀效率高、相互之间协同作用明显、适应性强、后效性好、耐高温等优势且明显抑制了硝酸对钢材的腐蚀作用，能适用于钢在硝酸中酸洗，可应用于石油化工设备、锅炉、管道等设备的清洗，本发明缓蚀剂使用方便、安全、操作简单、见效快。

Description

一种高效复配缓蚀剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于金属缓蚀剂技术领域技术领域，具体涉及一种高效复配缓蚀剂及其制备方法与应用。
背景技术
金属材料在现代工农业、机械、交通、运输、国防和科学技术等部门占有非常重要的地位。钢具有价格低廉、机械加工性能良好、产量大等优点，是选材、用材过程中首先考虑的金属，也是目前用量最大、应用最广的金属之一。然而，金属材料极易发生腐蚀，危害十分严重。据估计，全世界每年因腐蚀而报废的钢铁量相当于年产量的1/4-1/3；每年由腐蚀引起的损失占国民经济生产总值（GDP）的3.1%~4.5%。我国的每年腐蚀损失高达5000亿元左右。大力发展腐蚀与防护技术对推进资源节约型社会与环境友好型社会的建设具有非常重要的意义。缓蚀剂以其使用方便、适用范围广、投资少、见效快等优点，已成为最有效的防腐蚀技术之一。
为清除钢在保存、加工、使用过程中的锈层，恢复钢材的良好性能，采用酸洗技术是一种方便、低成本的方法，已得到广泛应用，但在酸洗过程中要求既能清除锈层又要保护钢免受酸的进一步腐蚀，故在酸洗过程中需添加酸洗缓蚀剂。盐酸和硫酸价格便宜，清洗速度快，可选择的缓蚀剂种类也较多，但清洗时易产生氢脆现象。相比之下，硝酸不易产生氢脆现象，清洗效果会更好。然而，硝酸是一种具有强氧化性的无机酸，会使许多在盐酸、硫酸中具有高效缓蚀作用的化学组分失效，所以在应用硝酸清洗中需要缓蚀性能更加稳定的缓蚀剂。
单一有机物作为硝酸中的缓蚀剂时，缓蚀效果不是太理想，且高温时缓蚀性能下降，缓蚀性能的后效性差。目前工业使用的缓蚀剂大多为复配有机缓蚀剂，主要利用它们之间的协同效应来提高缓蚀效果。缓蚀协同效应的发现是缓蚀剂研究历史上的重大飞跃，它在理论和实践中都占有非常重要的地位。与单一缓蚀剂相比，复配缓蚀剂具有缓蚀效果好、性能稳定、后效性强、适应范围宽、互补缓蚀剂之间的不足等优点。综上，研究开发出成钢材硝酸酸洗的协同高效复配缓蚀剂颇受关注。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种高效复配缓蚀剂；第二目的在于提供所述的高效复配缓蚀剂的制备方法；第三目的在于提供所述的高效复配缓蚀剂的应用。
本发明的第一目的是这样实现的，所述的高效复配缓蚀剂包括N-杂环化合物0.02~1.0g/L，表面活性剂0.01~0.05g/L，高分子化合物0.005~0.01g/L，辅助剂0.01~0.05g/L，余量为硝酸酸洗液。
本发明的第二目的是这样实现的，包括原料准备、配制步骤，具体包括：
A、原料准备：准备原料N-杂环化合物，表面活性剂，高分子化合物，辅助剂和硝酸酸洗液；
B、配制：按原料配比将N-杂环化合物，表面活性剂，高分子化合物，辅助剂加入到硝酸酸洗液中搅拌混匀即得到目标物。
本发明的第三目的是这样实现的，所述的高效复配缓蚀剂在制备钢、石油化工设备、过滤、管道清洗剂中的应用。
本发明克服现有硝酸钢材酸洗缓蚀剂复配有机缓蚀剂体系缺乏，缓蚀效果不够理想的不足，而从分子结构中具有大量N原子和大共轭体系的N-杂环化学物以2-巯基嘧啶、3,6-二氯哒嗪之间存在显著缓蚀协同效应为复配基础，加入阴离子表面活性剂木质素磺酸钙（与3,6-二氯哒嗪之间存在缓蚀协同效应）和高分子化合物聚乙烯醇（与2-巯基嘧啶之间存在缓蚀协同作用），辅助剂为丙烯酰胺，余量酸洗液制备得到的酸洗缓蚀剂存在协同增效作用。本发明具有缓蚀效率高、协同作用明显、适应性强、后效性好等优势且明显抑制了硝酸对钢材的腐蚀作用，能适用于钢在较大浓度硝酸范围内酸洗，可应用于石油化工设备、锅炉、管道的清洗，本发明缓蚀剂使用方便、安全、操作简单、见效快。
本发明以2-巯基嘧啶、3,6-二氯哒嗪之间存在显著缓蚀协同效应为复配基础，加入阴离子表面活性剂木质素磺酸钙（与3,6-二氯哒嗪之间存在缓蚀协同效应）和高分子化合物聚乙烯醇（与2-巯基嘧啶之间存在缓蚀协同作用），辅助剂为丙烯酰胺，余量酸洗液制备得到的酸洗缓蚀剂存在显著协同增效作用，缓蚀率可达95%以上。本发明具有缓蚀效率高、相互之间协同作用明显、适应性强、后效性好、耐高温等优势且明显抑制了硝酸对钢材的腐蚀作用，能适用于钢在硝酸中酸洗，可应用于石油化工设备、锅炉、管道等设备的清洗，本发明缓蚀剂使用方便、安全、操作简单、见效快。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
本发明所述的高效复配缓蚀剂包括N-杂环化合物0.02~1.0g/L，表面活性剂0.01~0.05g/L，高分子化合物0.005~0.01g/L，辅助剂0.01~0.05g/L，余量为硝酸酸洗液。
所述的N-杂环化合物为2-巯基嘧啶0.01~0.5g/L和3,6-二氯哒嗪0.01~0.5g/L协同复配得到。
所述的表面活性剂为木质素磺酸钙。
所述的高分子化合物为聚乙烯醇；
所述的辅助剂为丙烯酰胺。
所述的硝酸酸洗液的浓度为5~10mol/L。
本发明所述的高效复配缓蚀剂的制备方法，包括原料准备、配制步骤，具体包括：
A、原料准备：准备原料N-杂环化合物，表面活性剂，高分子化合物，辅助剂和硝酸酸洗液；
B、配制：按原料配比将N-杂环化合物，表面活性剂，高分子化合物，辅助剂加入到硝酸酸洗液中搅拌混匀即得到目标物。
本发明的应用为所述的高效复配缓蚀剂在制备钢、石油化工设备、过滤、管道清洗剂中的应用。
下面以具体实施案例对本发明做进一步说明：
实施例1——协同高效复配缓蚀剂
取2-巯基嘧啶0.05g；3,6-二氯哒嗪0.05g；木质素磺酸钙0.02g；聚乙烯醇0.01g；丙烯酰胺0.03g，先加水约200mL,溶解搅拌均匀后，倒入100mL浓度为5.0mol/L的硝酸（HNO3）溶液，再加水至1L，即得到目标物协同高效复配缓蚀剂。
实施例2——协同高效复配缓蚀剂
取2-巯基嘧啶0.10g；3,6-二氯哒嗪0.05g；木质素磺酸钙0.05g；聚乙烯醇0.01g；丙烯酰胺0.03g，先加水约200mL,溶解搅拌均匀后，倒入250mL浓度为5.0mol/L的硝酸（HNO3）溶液，再加水至1L，即得到目标物协同高效复配缓蚀剂。
实施例3——协同高效复配缓蚀剂
取2-巯基嘧啶0.20g；3,6-二氯哒嗪0.20g；木质素磺酸钙0.05g；聚乙烯醇0.01g；丙烯酰胺0.05g，先加水约200mL,溶解搅拌均匀后，倒入500mL浓度为5.0mol/L的硝酸（HNO3）溶液，再加水至1L，即得到目标物协同高效复配缓蚀剂。
实施例4——协同高效复配缓蚀剂
取2-巯基嘧啶0.40g；3,6-二氯哒嗪0.40g；木质素磺酸钙0.05g；聚乙烯醇0.01g；丙烯酰胺0.05g，先加水约200mL,溶解搅拌均匀后，倒入300mL浓度为10.0mol/L的硝酸（HNO3）溶液，再加水至1L，即得到目标物协同高效复配缓蚀剂。
实施例5——协同高效复配缓蚀剂
取2-巯基嘧啶0.50g；3,6-二氯哒嗪0.50g；木质素磺酸钙0.05g；聚乙烯醇0.01g；丙烯酰胺0.05g，先加水约200mL,溶解搅拌均匀后，倒入500mL浓度为10.0mol/L的硝酸（HNO3）溶液，再加水至1L，即得到目标物协同高效复配缓蚀剂。
试验例1——钢铁材料的硝酸酸洗
钢铁材料选择为冷轧钢片，将实施例1复配好的缓蚀剂注入，混合均匀，缓蚀性能在不同温度（20~50℃）不同腐蚀浸泡时间（6~96h）均能在98%以上。表1为0.5mol/LHNO3试验数据，方法为失重法。
表1复配缓蚀剂对冷轧钢在0.5mol/LHNO3中的缓蚀率
试验例2——钢铁材料的硝酸酸洗
钢铁材料选择为冷轧钢片，将实施例2复配好的缓蚀剂注入，混合均匀，缓蚀性能在不同温度（20~50℃）不同腐蚀浸泡时间（6~96h）均能在96%以上。表2为1.25mol/LHNO3试验数据，方法为失重法。
表2复配缓蚀剂对冷轧钢在1.25mol/LHNO3中的缓蚀率
试验例3——钢铁材料的硝酸酸洗
钢铁材料选择为冷轧钢片，将实施例3复配好的缓蚀剂注入，混合均匀，缓蚀性能在不同温度（20~50℃）不同腐蚀浸泡时间（6~96h）均能在96%以上。表３为2.5mol/LHNO3试验数据，方法为失重法。
表３复配缓蚀剂对冷轧钢在2.5mol/LHNO3中的缓蚀率
试验例4——钢铁材料的硝酸酸洗
钢铁材料选择为冷轧钢片，将实施例4复配好的缓蚀剂注入，混合均匀，缓蚀性能在不同温度（20~50℃）不同腐蚀浸泡时间（6~96h）均能在95%以上。表4为3.0mol/LHNO3试验数据，方法为失重法。
表4复配缓蚀剂对冷轧钢在3.0mol/LHNO3中的缓蚀率
试验例5——钢铁材料的硝酸酸洗
钢铁材料选择为冷轧钢片，将实施例5复配好的缓蚀剂注入，混合均匀，缓蚀性能在不同温度（20~50℃）不同腐蚀浸泡时间（6~96h）均能在95%以上。表5为5.0mol/LHNO3试验数据，方法为失重法。
表5复配缓蚀剂对冷轧钢在5.0mol/LHNO3中的缓蚀率

Claims (8)

1.一种高效复配缓蚀剂，其特征在于所述的高效复配缓蚀剂包括N-杂环化合物0.02~1.0g/L，表面活性剂0.01~0.05g/L，高分子化合物0.005~0.01g/L，辅助剂0.01~0.05g/L，余量为硝酸酸洗液。
2.根据权利要求1所述的高效复配缓蚀剂，其特征在于所述的N-杂环化合物为2-巯基嘧啶0.01~0.5g/L和3,6-二氯哒嗪0.01~0.5g/L协同复配得到。
3.根据权利要求1所述的高效复配缓蚀剂，其特征在于所述的表面活性剂为木质素磺酸钙。
4.根据权利要求1所述的高效复配缓蚀剂，其特征在于所述的高分子化合物为聚乙烯醇。
5.根据权利要求1所述的高效复配缓蚀剂，其特征在于所述的辅助剂为丙烯酰胺。
6.根据权利要求1所述的高效复配缓蚀剂，其特征在于所述的硝酸酸洗液的浓度为5~10mol/L。
7.一种权利要求1~6任一所述的高效复配缓蚀剂的制备方法，其特征在于包括原料准备、配制步骤，具体包括：
A、原料准备：准备原料N-杂环化合物，表面活性剂，高分子化合物，辅助剂和硝酸酸洗液；
B、配制：按原料配比将N-杂环化合物，表面活性剂，高分子化合物，辅助剂加入到硝酸酸洗液中搅拌混匀即得到目标物。
8.一种权利要求1~6任一所述的高效复配缓蚀剂的应用，其特征在于所述的高效复配缓蚀剂在制备钢、石油化工设备、过滤、管道清洗剂中的应用。
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