CN109183048A

CN109183048A - 一种盐酸高温缓蚀抑雾剂及其使用方法

Info

Publication number: CN109183048A
Application number: CN201811347893.1A
Authority: CN
Inventors: 肖筱新; 李艳艳; 秦志伟
Original assignee: Sinochemical Science And Technology Research Institute Co Ltd
Current assignee: Sinochemical Science And Technology Research Institute Co Ltd
Priority date: 2018-11-13
Filing date: 2018-11-13
Publication date: 2019-01-11

Abstract

本发明提供了一种盐酸高温缓蚀抑雾剂及使用方法，该盐酸高温缓蚀抑雾剂包括缓蚀剂、抑雾剂和促进剂，缓蚀剂包括咪唑啉季铵盐、邻二甲苯基硫脲、苯甲酸、磷酸三丁脂；抑雾剂包括十二烷基硫酸钠、烷基醇聚氧乙烯醚、OP‑10和葡萄酸钠；促进剂包括溴代吡啶、磷酸氢二钠、2‑巯基苯并噻唑。本发明产品既可在高温酸洗中作为缓蚀剂减缓盐酸对钢铁制品的腐蚀，又可作为抑雾剂大大减少酸雾的产生，同时本发明产品在高温条件下有较好的稳定性，例如：在温度80℃，含18％盐酸的酸洗液中，其缓蚀率达到98.9％，抑雾率达到94.5％，稳定时间超过24小时。

Description

一种盐酸高温缓蚀抑雾剂及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种盐酸高温缓蚀抑雾剂，此外，本发明还涉及该盐酸高温缓蚀抑雾剂的使用方法，属于化学防腐蚀领域。

背景技术

酸洗是除锈、除垢、除氧化皮的有效方法，因此，在石油、化工、冶金、机械等行业广泛应用。但酸洗时存在过酸洗和酸雾污染两大问题，过酸洗会引起基材的腐蚀从而造成金属材料的浪费，而酸雾则会腐蚀厂房设备，危害工人健康，污染环境等，尤其在钢铁行业的化学清洗中，广泛采用盐酸作为酸洗剂，为了快速去除氧化皮、提高酸洗效果，一般都是将酸洗温度提高到80℃左右，盐酸浓度也提高到18％左右。

在钢铁行业的化学清洗中，广泛采用盐酸作为酸洗剂。针对钢铁盐酸酸洗的缓蚀剂，国内外虽然已研究开发了多种化合物，常见的如乌洛托品、壬基酚聚氧乙烯醚(OP)及吐温-20以及随后发展的胺类缓蚀剂、聚氮杂环季铵盐等，但目前国内常用的缓蚀剂均在常温下使用，而在高温、高浓度盐酸的条件下，由于药剂容易失效造成腐蚀速度增加，其缓蚀率下降很快，加上酸雾很大，其缓蚀效果和抑雾性能均不能满足使用的需要。例如，在大型冷轧薄板厂，冷轧板需要在80℃的高温下，约18％盐酸的条件下进行清洗，国内常规的缓蚀剂在此条件下大都缓蚀效果差，需要使用进口缓蚀剂。随着工业生产的发展，在高温情况下使用缓蚀剂的情况越来越多，因此在这种背景下，亟需研发一种高温盐酸缓蚀抑雾剂，以解决在高温情况下的腐蚀和酸雾问题，满足市场的需要。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种盐酸高温缓蚀抑雾剂，其在高温盐酸的条件下，缓蚀率高、抑雾效果好，以解决目前技术的不足，此外，本发明还提出了该盐酸高温缓蚀抑雾剂的使用方法。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供了一种盐酸高温缓蚀抑雾剂，包括缓蚀剂、抑雾剂和促进剂，其中，所述的缓蚀剂包括咪唑啉季铵盐、邻二甲苯基硫脲、苯甲酸、磷酸三丁脂，所述的抑雾剂包括十二烷基硫酸钠、烷基醇聚氧乙烯醚、OP-10、葡萄酸钠，所述的促进剂包括溴代吡啶、磷酸氢二钠、2-巯基苯并噻唑。

进一步地，所述的缓蚀剂、抑雾剂和促进剂的用量比例为6-8:1-4:1-2。

进一步地，所述的缓蚀剂中，咪唑啉季铵盐：邻二甲苯基硫脲：苯甲酸：磷酸三丁脂的质量比为(20～60):(15～40):(10～30):(5～20)。

进一步地，所述的抑雾剂中，十二烷基硫酸钠：烷基醇聚氧乙烯醚：OP-10：葡萄酸钠的质量比为(10～50):(10～30):(2～15):(20～30)。

进一步地，所述的促进剂中，溴代吡啶：磷酸氢二钠：2-巯基苯并噻唑的质量比为(10～50):(20～40):(10～40)。

进一步地，所述的含硫化合物为巯基苯并噻唑。

一种盐酸高温缓蚀抑雾剂的使用方法，包括如下步骤：

S1、将缓蚀剂、抑雾剂和促进剂按照6-8:1-4:1-2的比例混合；

S2、将步骤S1得到的混合物加入浓度为8％-23％的盐酸酸洗液中得到混合溶液；

S3、再将步骤S2得到的混合溶液加入盐酸酸洗生产装置中进行酸洗操作。

进一步地，所述步骤S2中，加入的缓蚀剂、抑雾剂和促进剂占混合溶液质量浓度为0.1-0.25％。

进一步地，所述步骤S3中，酸洗的温度为20-80℃。

本发明添加的缓蚀剂是以咪唑啉季铵盐为主的复合配方，根据有机缓蚀剂的缓蚀机理，咪唑啉是由以负电性O、S、N等原子为中心的极性基和以C、H为中心的非极性基所组成。前者吸附于金属表面，后者位于离开金属的方向。当金属吸附了这类化合物时，可使表面能量状态稳定化，又由于非极性基排列在金属表面形成疏水薄膜，可以抵抗电荷的移动，从而使得腐蚀反应受到抑制。

当咪唑啉环上氮原子的化合价变成四价时，就成为咪唑啉季铵盐，由于N+对金属表面有着强烈的吸附作用，所以咪唑啉季铵盐的缓蚀性能远比咪唑啉为好，对咪唑啉季铵盐来说，其季铵阳离子能被带负电荷的金属表面所吸附，季铵阳离子排列在金属表面就使得金属表面好像带正电荷一样，氢离子就难于靠近金属表面，阴极反应速度就降低。若吸附的阳离子完全覆盖了金属表面，则电荷的移动也就受到抑制。因此，咪唑啉季铵盐具有极好的缓蚀性能。咪唑啉季铵盐与本案中其他缓蚀剂有较好的复合协同效应，因此，可以大大提高缓蚀效果，同时也有抑雾作用强，酸洗耗酸量低的优点。

为提高酸洗速度，酸洗常在高温、高浓度下进行，若是敞开式酸洗，则会产生大量酸雾，如某钢厂酸洗不锈钢轧制氧化皮用20％HCl、温度70℃～90℃，产生的酸雾弥漫整个车间环境，危害操作工人身体健康、腐蚀厂房设备。因此，从环保要求出发，必须对酸雾进行治理。加入抑雾剂是一种简单、方便、有效的方法。由于酸雾的产生一部分是酸洗液的挥发，另一部分是酸与基本金属发生反应产生泡产生氢气所携带逸出的HCl酸雾；因此，加入缓蚀剂减少对基体金属的损耗本身也可以减少氢气带出来的酸；另一方面，抑雾剂如本案中的表面活性剂能在气/液表面形成液膜，大大阻抑HC1气体外逸，也就减少了酸雾的发生。因此，缓蚀剂和抑雾剂都有抑制酸雾的作用，同时对缓蚀也有协同效应，因此复合使用不仅能够提升抑雾效果，同时也能提高缓蚀效果。

在酸洗液中加入促进剂可以快速地渗入并剥离氧化皮，而当氧化膜脱落后，其又能在裸露的铁基表面吸附形成阻挡膜，阻止新鲜基体进一步腐蚀，防止氢气逸出，提高了酸洗速度，并使过酸洗和酸雾的现象大大减少，提高了酸洗效果。

上述技术方案的技术效果如下：

本发明产品既可在高温酸洗中作为缓蚀剂减缓盐酸对钢铁制品的腐蚀，又可作为抑雾剂大大减少酸雾的产生，同时本产品在高温条件下有较好的稳定性，例如：在温度80℃，含18％盐酸的酸洗液中，其缓蚀率达到98.9％，抑雾率达到94.5％，稳定时间超过24小时，具有较高的应用推广价值。

附图说明

图1为本发明验证实验的实验装置示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

实施例1

本实施例的盐酸高温缓蚀抑雾剂，包括缓蚀剂、抑雾剂、促进剂，其中，

缓蚀剂包括咪唑啉季铵盐、邻二甲苯基硫脲、苯甲酸、磷酸三丁脂，且咪唑啉季铵盐：邻二甲苯基硫脲：苯甲酸：磷酸三丁脂的质量比为(20～60)：(15～40)：(10～30)：(5～20)；

抑雾剂包括十二烷基硫酸钠、烷基醇聚氧乙烯醚、OP-10、葡萄酸钠，且十二烷基硫酸钠：烷基醇聚氧乙烯醚：OP-10：葡萄酸钠的质量比为(10～50)：(10～30)：(2～15)：(20～30)；

促进剂包括溴代吡啶、磷酸氢二钠、巯基苯并噻唑，且溴代吡啶：磷酸氢二钠：2-巯基苯并噻唑的质量比为(10～50)：(20～30)：(10～40)。

实施例2

本实施例的盐酸高温缓蚀抑雾剂，包括缓蚀剂、抑雾剂和促进剂。

使用时，正常情况下，缓蚀剂、抑雾剂和促进剂的用量比例为7:2:1，作为冷轧薄板厂高温连续酸洗生产装置中使用。

实施例3

使用时，根据现场情况和工艺要求，可以调节缓蚀剂、抑雾剂和促进剂的比例，其中，缓蚀剂：抑雾剂：促进剂＝6:2:2，加入的总量占盐酸高温缓蚀抑雾剂与盐酸酸洗液的混合液总质量的0.2％，在约18％的盐酸酸洗液中使用。

实施例4

使用时，根据现场情况和工艺要求，可以调节缓蚀剂、抑雾剂和促进剂的比例，其中，缓蚀剂：抑雾剂：促进剂＝8:1:1，加入的总量占盐酸高温缓蚀抑雾剂与盐酸酸洗液的混合液总质量的0.2％，在常温至80℃的盐酸酸洗液中使用。

性能数据如下：

试验挂片材料：SPHF深冲钢，按照化工行业标准加工，尺寸为50mm×25mm×2mm；挂片面积为28cm²；

实验方法：采用失重法和中和滴定法测定SPHF深冲钢在添加缓蚀抑雾剂的盐酸酸洗液中腐蚀速度和酸雾发生量，并计算缓蚀率和抑雾率，实验装置如图1所示：

计算公式为：

腐蚀速度K＝△w/s×t₁(g/m²·h) (1)

缓蚀率I＝(K△一K)/K△×100％ (2)

式中，△w—试验挂片酸洗前后的重量差(g)，

K、K△—分别为加与不加缓蚀剂时腐蚀速度(g/m²·h)；

S一试验挂片的表面积(m²)；

t₁一腐蚀时间(h)。

酸洗产生的酸雾量：

V_pi＝(L_b—L_pi)×M_HCL×36.5×100/t₂(mg/h) (3)

抑雾率：

E＝(L_pi—L_p)/(L_b—L_p)×100％ (4)

式中，Lpi、Lp一酸洗后滴定吸收液所消耗HCl体积(m1)(Lpi为加入缓蚀剂、Lp为无缓蚀剂)，Lb为NaOH吸收空气中CO₂后被滴定消耗HC1体积(m1)。

M_HCL一滴定盐酸摩尔浓度(mol/L)，100—从100ml吸收液中取1ml滴定，计算时还原系数。

温度和药剂浓度对缓蚀抑雾的影响：

①试验温度：20℃、40℃、60℃、80℃；

酸液：18％HCl；

试验片：SPHC钢；

试验时间：8分钟；

本发明缓蚀抑雾剂试验浓度：0.02％、0.05％、0.1％、0.2％、0.25％。

②试验结果

注：表中I—缓蚀率；E—抑雾率。

上述数据显示随温度升高，缓蚀率逐渐降低，抑雾率有逐渐增大的趋势。这是因为温度升高时，一般液体服从拉姆齐一希尔兹公式，表面张力降低。表面张力越低，液体表面活性越强。这样缓蚀剂有力图浓集于表面层的趋势，便在气、液表面有可能形成一致密的单分子膜，从而阻抑酸洗时产生的酸雾外逸。

从上述试验结果表明，高温盐酸缓蚀抑雾剂在使用浓度≥0.1％时，即使温度达到80℃时，缓蚀率超过96％，抑雾率超过93％，说明有很好的缓蚀抑雾效果。

在不同盐酸浓度下的缓蚀和抑雾效果

①试验条件：温度：80℃；盐酸：8％、13％、18％、23％HCl；

试验片：SPHC钢；

试验时间：8分钟、

本发明缓蚀抑雾剂试验浓度：0.05％、0.1％、0.2％、0.25％

②试验结果

上述实验结果表明，在温度80℃下，在8％-23％的不同浓度的盐酸溶液中，高温盐酸缓蚀抑雾剂在使用浓度≥0.05％时，都有很好的缓蚀抑雾效果，特别是高温盐酸缓蚀抑雾剂在使用浓度≥0.1％时，缓蚀率超过96％，抑雾率超过93％。

缓蚀抑雾剂热稳定性试验

试验方法：将上述含有0.2％本案酸洗缓蚀抑雾剂的酸洗液，放入恒温箱中24小时进行热稳定性试验。

试验条件：酸洗液：恒温24小时后的酸洗液；

温度：80℃；

时间：8min

试片：SPHC钢

试验结果

从上表看，经24小时恒温后的酸洗液，缓蚀率衰减率仅为0.853％，表现出良好的热稳定性。

以上实施例仅用于说明而非限制本专利申请的技术方案，本领域技术人员可以理解，对本专利申请的技术方案进行各种变动和等效替换，而不背离本专利申请技术方案的原理和范围，均应涵盖在本专利申请权利要求的范围之中。

Claims

1.一种盐酸高温缓蚀抑雾剂，其特征在于，包括缓蚀剂、抑雾剂和促进剂，其中，所述的缓蚀剂包括咪唑啉季铵盐、邻二甲苯基硫脲、苯甲酸、磷酸三丁脂，所述的抑雾剂包括十二烷基硫酸钠、烷基醇聚氧乙烯醚、OP-10、葡萄酸钠，所述的促进剂包括溴代吡啶、磷酸氢二钠、2-巯基苯并噻唑。

2.根据权利要求1所述的盐酸高温缓蚀抑雾剂，其特征在于，所述的缓蚀剂、抑雾剂和促进剂的用量比例为6-8:1-4:1-2。

3.根据权利要求1所述的盐酸高温缓蚀抑雾剂，其特征在于，所述的缓蚀剂中，咪唑啉季铵盐：邻二甲苯基硫脲：苯甲酸：磷酸三丁脂的质量比为(20～60):(15～40):(10～30):(5～20)。

4.根据权利要求1所述的盐酸高温缓蚀抑雾剂，其特征在于，所述的抑雾剂中，十二烷基硫酸钠：烷基醇聚氧乙烯醚：OP-10：葡萄酸钠的质量比为(10～50):(10～30):(2～15):(20～30)。

5.根据权利要求1所述的盐酸高温缓蚀抑雾剂，其特征在于，所述的促进剂中，溴代吡啶：磷酸氢二钠：2-巯基苯并噻唑的质量比为(10～50):(20～40):(10～40)。

6.根据权利要求1-5任一项所述的盐酸高温缓蚀抑雾剂，其特征在于，所述的含硫化合物为巯基苯并噻唑。

7.根据权利要求1-5任一项所述的盐酸高温缓蚀抑雾剂的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将缓蚀剂、抑雾剂和促进剂按照6-8:1-4:1-2的比例混合；

8.根据权利要求7所述的使用方法，其特征在于，所述步骤S2中，加入的缓蚀剂、抑雾剂和促进剂占混合溶液质量浓度为0.1-0.25％。

9.根据权利要求7所述的使用方法，其特征在于，所述步骤S3中，酸洗的温度为20-80℃。