CN110759491A - 一种复配阻垢缓蚀剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种复配阻垢缓蚀剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复配阻垢缓蚀剂及其制备方法和应用，按质量分数计，包括有机杂环类化合物：15％‑35％、氨基磺酸：2％‑10％、甲醇：1％‑10％、乳化剂：1％‑3％、聚丙烯酰胺：0.01％‑0.1％及水；其余；本发明通过加入有机杂环类化合物，有机杂环类化合物具有成膜作用，实现了良好的阻垢性能及缓蚀作用；同时，加入乳化剂和聚丙酰胺后，与有机杂环类化合物产生协同增效作用，有效增强了阻垢和缓蚀效率，本发明所述的阻垢效率达到90％以上，缓蚀效率为95％以上；本发明中不含磷等富含营养化的物质，避免了水体富营养化，避免了对环境造成二次污染；制备方法简单，制备得到的复配阻垢缓蚀剂性能稳定，原料成本低。

Description

一种复配阻垢缓蚀剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及金属防腐蚀技术领域，特别涉及一种复配阻垢缓蚀剂及其制备方法和应用。
背景技术
随着经济的飞速发展，现代工业和生活中金属的腐蚀占有行当大的比重，由于金属的腐蚀给国民经济带来了巨大的损失。高炉煤气管网在化工行业、电厂以及钢厂比较常见，高炉煤气在传送过程中温度会逐渐降低，煤气中的水蒸气和H2S、SO2、HCl和CO2等酸性气体形成酸性溶液腐蚀煤气管壁。
目前常常采用阻垢缓蚀剂有无机磷酸盐、有机磷酸、膦羧酸、有机磷酸酯等，上述阻垢缓蚀剂的阻垢缓蚀效果差，且均为含磷含有磷缓释阻垢剂，随着含磷废水的排放，加剧了水体富营养化过程，会对环境造成二次污染。随着人们对环保意识的增强，研制和开发一种新型的绿色、环保、快速、高效的复配阻垢缓蚀剂具有重要的意义。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种复配阻垢缓蚀剂及其制备方法和应用，以解决现有技术中的阻垢缓蚀剂的阻垢缓蚀效果差及容易对环境造成二次污染的技术问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明提供了一种复配阻垢缓蚀剂，按质量分数计，包括有机杂环类化合物：15％-35％、氨基磺酸：2％-10％、甲醇：1％-10％、乳化剂：1％-3％、聚丙烯酰胺：0.01％-0.1％及水：其余。
进一步的，有机杂环类化合物为咪唑啉季铵盐、烷基咪唑琳和肉桂酸咪唑啉中的一种或多种。
进一步的，乳化剂为脂肪胺聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚和十二烷基二甲基苄基氯化铵中的一种或多种。
本发明还提供了一种复配阻垢缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将有机杂环类化合物溶解在水中，搅拌至均匀，得到均匀混合溶液；
步骤2、在均匀混合溶液中加入氨基磺酸、乳化剂、聚丙烯酰胺及甲醇，搅拌至均匀，得到所述的复配阻垢缓蚀剂。
进一步的，步骤1中，搅拌时间为30-40min，搅拌速率为300-500r/min。
进一步的，步骤2中，采用在室温条件下，在均匀混合溶液中依次加入氨基磺酸、乳化剂、聚丙烯酰胺及甲醇。
进一步的，步骤2中，搅拌时间为30-40min，搅拌速率为300-500r/min。
本发明还提供了一种复配阻垢缓蚀剂对酸液环境中金属的阻垢缓蚀的应用。
进一步的，酸液为盐酸溶液，盐酸溶液的浓度为2-5mol/L；酸液中复配阻垢缓蚀剂的添加量为20-50ppm。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种复配阻垢缓蚀剂，通过加入有机杂环类化合物，有机杂环类化合物具有成膜作用，实现了良好的阻垢性能及缓蚀作用；同时，加入乳化剂和聚丙酰胺后，与有机杂环类化合物产生协同增效作用，有效增强了阻垢和缓蚀效率，本发明所述的阻垢效率达到90％以上，缓蚀效率为95％以上；本发明中不含磷等富含营养化的物质，避免了水体富营养化，避免了对环境造成二次污染。
进一步的，有机杂环类化合物采用咪唑啉季铵盐、烷基咪唑琳或肉桂酸咪唑啉，上述物质能够在金属表面具有强成膜作用，其分子中的氮原子中的孤对电子和金属原子中的空轨道形成强吸附力的杂化键，能够起到保护作用增强了缓释效果；上述均为环境友好型化合物，不含磷等有富营养化物质，避免了对环境造成二次污染。
进一步的，乳化剂能够有效地使阻垢缓蚀剂在金属表面铺展成膜，同时能够有效地清理金属表面，使得灰分无法在金属表面积累达到阻垢的效果。
本发明还提供了一种复配阻垢缓蚀剂的制备方法，制备方法简单，制备得到的复配阻垢缓蚀剂性能稳定，原料成本低。
本发明所述的一种复配缓蚀剂能够用于对酸液中的金属实现阻垢缓蚀，所述缓蚀阻垢剂添加量为20-50mg/L，其阻垢率可以达到90％以上，缓释率可达到95％以上，其添加量少，制备快速高效，可有效地减少了设备的清洗和更换，节约人力资源成本。
具体实施方式
以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
本发明提供了一种复配阻垢缓蚀剂，按质量分数计，包括有机杂环类化合物：15％-35％、氨基磺酸：2％-10％、甲醇：1％-10％、乳化剂：1％-3％、聚丙烯酰胺：0.01％-0.1％及水：其余。
其中，有机杂环类化合物为咪唑啉季铵盐、烷基咪唑琳和肉桂酸咪唑啉中的一种或多种；乳化剂为脂肪胺聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚和十二烷基二甲基苄基氯化铵中的一种或多种。
本发明还提供了一种复配阻垢缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将有机杂环类化合物溶解在水中，搅拌至均匀，搅拌时间为30-40s，搅拌速率为300-500r/min；得到均匀溶液；
步骤2、室温条件下，在均匀溶液中依次加入氨基磺酸、乳化剂、聚丙烯酰胺及甲醇，继续搅拌至均匀，搅拌时间为30-40min，搅拌速率为300-500r/min；得到所述的复配阻垢缓蚀剂。
本发明还提供了一种复配阻垢缓蚀剂在抑制金属在酸液中的腐蚀应用，其中，酸液为盐酸溶液，盐酸溶液的浓度为2-5mol/L，所述金属为碳钢、合金钢、不锈钢或玻璃钢等耐腐蚀材料。
本发明所述的一种复配阻垢缓蚀剂，通过采用有机杂环类化合物和氨基磺酸的协同增效作用，明显增强了复配阻垢缓蚀剂的缓蚀效率和阻垢效率；本发明所述的复配阻垢缓蚀剂缓蚀效率可达95％以上，其阻垢率达到90％以上，能够有效地减缓管道壁金属腐蚀。本发明所述的复配阻垢缓蚀剂具有环境友好型、高效、稳定、分散性好且制备方案简单等优点。咪唑啉类主要有强成膜作用，主要是分子中的氮原子中的孤对电子和金属原子中的空轨道形成强吸附力的杂化键，能够起到保护作用增强了缓释效果。由于氮原子和双键基团构成的咪唑啉环作为较强的吸附中心，能与金属之间发生吸附作用，并且能在腐蚀环境中的金属表面形成一层保护膜，以防止其发生腐蚀。同时咪唑啉环上的长链烷基覆盖在金属表面，阻止了腐蚀粒子对金属表面的进攻，进而起到防护缓释作用。氨基磺酸与其具有协同增效的作用，氨基磺酸中的磺酸基有助于提高分散氧化铁的性能，对阻碳酸钙及磷酸钙垢有着良好的抑制效果。乳化剂也可以有效地使阻垢缓蚀剂在金属表面铺展成膜，同时还可以有效地清理金属表面，使得灰分无法在金属表面积累达到阻垢的效果。
实施例1
本发明所述的一种复配阻垢缓蚀剂，按质量分数计，包括：肉桂酸咪唑啉20％、氨基磺酸：5％、甲醇：5％、十二烷基二甲基苄基氯化铵：2％、聚丙烯酰胺：0.01％及水：67.99％。
上述一种复配阻垢缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、称取20g肉桂酸咪唑啉溶解于67.99g水中，不断搅拌，搅拌时间为30-40min，搅拌速率为300-500r/min，得到均匀混合溶液；
步骤2、在室温下，在均匀溶液中依次加入5g氨基磺酸和2g十二烷基二甲基苄基氯化铵，再加入0.01g聚丙烯酰胺，最后加入5ml甲醇，继续搅拌30-40min，搅拌速率为300-500r/min即得复配阻垢缓蚀剂。
实施例1所得到的复配阻垢缓蚀剂在抑制碳钢在2mol/L的盐酸溶液中，复配阻垢缓蚀剂剂的添加量为20mg/L，其缓蚀效率为95％，阻垢率为90％。
实施例2
本发明所述的一种复配阻垢缓蚀剂，按质量分数计，包括咪唑啉季铵盐：25％、氨基磺酸：10％、甲醇：5％、乳化剂：3％、聚丙烯酰胺：0.1％和水：56.9％。
所述的一种复配阻垢缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、称取25g咪唑啉季铵盐溶解于56.9ml水中，不断搅拌，搅拌时间为30-40min，搅拌速率为300-500r/min，得到均匀混合溶液；
步骤2、在室温下加入10g氨基磺酸和3g十二烷基二甲基苄基氯化铵，再加入0.1g聚丙烯酰胺，最后加入5ml甲醇，继续搅拌，搅拌时间为30-40min，搅拌速率为300-500r/min，即得复配阻垢缓蚀剂。
实施例2所得到的复配阻垢缓蚀剂在抑制碳钢在2mol/L的盐酸溶液中，复配阻垢缓释剂的添加量为30mg/L，其缓蚀效率为97％，阻垢率为91％。
实施例3
本发明所述的一种复配阻垢缓蚀剂，按质量分数计，烷基咪唑啉：35％、氨基磺酸：6％、甲醇：10％、烷基酚聚氧乙烯醚：2％、聚丙烯酰胺：0.05％和水：46.95％。
所述的一种复配阻垢缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、称取35g烷基咪唑啉溶解于46.95ml水中，不断搅拌，搅拌时间为30-40min，搅拌速率为300-500r/min，得到均匀混合溶液；
步骤2、在室温下加入6g氨基磺酸和2g烷基酚聚氧乙烯醚，再加入0.05g聚丙烯酰胺，最后加入10ml甲醇，继续搅拌30min，即得复配阻垢缓蚀剂。
实施例3所得到的复配阻垢缓蚀剂在抑制碳钢在3mol/L的盐酸溶液中，复配阻垢缓释剂的添加量为50mg/L，其缓蚀效率为96％，阻垢率为91％。
实施例4
本发明所述的一种复配阻垢缓蚀剂，按质量分数计，烷基咪唑啉和肉桂酸咪唑啉：35％、氨基磺酸：6％、甲醇：6％、脂肪胺聚氧乙烯醚：1.5％、脂肪醇聚氧乙烯醚：1.5％、聚丙烯酰胺：0.05％和水：49.95％。
所述的一种复配阻垢缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、称取20g烷基咪唑啉和15g肉桂酸咪唑啉溶解于49.95ml水中，不断搅拌，搅拌时间为30-40min，搅拌速率为300-500r/min，得到均匀混合溶液；
步骤2、在室温下加入6g氨基磺酸，1.5g脂肪胺聚氧乙烯醚和1.5g脂肪醇聚氧乙烯醚，再加入0.2g聚丙烯酰胺，最后加入6ml甲醇，继续搅拌，搅拌时间为30-40min，搅拌速率为300-500r/min，即得复配阻垢缓蚀剂。
实施例4所得到的复配阻垢缓蚀剂在抑制碳钢在5mol/L的盐酸溶液中，复配阻垢缓释剂的添加量为20mg/L，其缓蚀效率为95％，阻垢率为91％。
实施例5
本发明所述的一种复配阻垢缓蚀剂，按质量分数计，烷基咪唑啉和咪唑啉季铵盐：40％、氨基磺酸：5％、甲醇：8％、脂肪胺聚氧乙烯醚：1.5％、十二烷基二甲基苄基氯化铵：1.5％、聚丙烯酰胺：0.05％和水：43.95％。
所述的一种复配阻垢缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、称取20g烷基咪唑啉和20g咪唑啉季铵盐溶解于43.95ml水中，不断搅拌，搅拌时间为30-40min，搅拌速率为300-500r/min，得到均匀混合溶液；
步骤2、在室温下加入5g氨基磺酸，1.5g脂肪胺聚氧乙烯醚和1.5g十二烷基二甲基苄基氯化铵，再加入0.05g聚丙烯酰胺，最后加入8ml甲醇，继续搅拌，搅拌时间为30-40min，搅拌速率为300-500r/min，即得复配阻垢缓蚀剂。
实施例5所得到的复配阻垢缓蚀剂在抑制碳钢在2mol/L的盐酸溶液中，复配阻垢缓释剂的添加量为30mg/L，其缓蚀效率为97％，阻垢率为92％。
本发明所述的一种复配阻垢缓蚀剂，配方中的各组分均是无磷且无毒副作用，对环境友好无污染。本发明中采用少量的阻垢缓蚀剂能够达到良好的阻垢率和缓释率，乳化剂和聚丙烯酰胺使得阻垢缓释剂具有良好的铺展成膜性以及优异的分散性。具有环境友好型、高效稳定及分散性好的特点，制备工艺流程简单，缓蚀效率和阻垢效率较高，
以上所述仅表示本发明的优选实施方式，任何人在不脱离本发明的原理下而做出的结构变形、改进和润饰等，这些变形、改进和润饰等均视为在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种复配阻垢缓蚀剂，其特征在于，按质量分数计，包括有机杂环类化合物：15％-35％、氨基磺酸：2％-10％、甲醇：1％-10％、乳化剂：1％-3％、聚丙烯酰胺：0.01％-0.1％及水：其余。
2.根据权利要求1所述的一种复配阻垢缓蚀剂，其特征在于，有机杂环类化合物为咪唑啉季铵盐、烷基咪唑琳和肉桂酸咪唑啉中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种复配阻垢缓蚀剂，其特征在于，乳化剂为脂肪胺聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚和十二烷基二甲基苄基氯化铵中的一种或多种。
4.根据权利要求1-3所述的一种复配阻垢缓蚀剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将有机杂环类化合物溶解在水中，搅拌至均匀，得到均匀混合溶液；
步骤2、在均匀混合溶液中加入氨基磺酸、乳化剂、聚丙烯酰胺及甲醇，搅拌至均匀，得到所述的复配阻垢缓蚀剂。
5.根据权利要求4所述的一种复配阻垢缓蚀剂的制备方法，其特征在于，步骤1中，搅拌时间为30-40min，搅拌速率为300-500r/min。
6.根据权利要求4所述的一种复配阻垢缓蚀剂的制备方法，其特征在于，步骤2中，采用在室温条件下，在均匀混合溶液中依次加入氨基磺酸、乳化剂、聚丙烯酰胺及甲醇。
7.根据权利要求4所述的一种复配阻垢缓蚀剂的制备方法，其特征在于，步骤2中，搅拌时间为30-40min，搅拌速率为300-500r/min。
8.权利要求1-3任意一项所述的一种复配阻垢缓蚀剂对酸液环境中金属的阻垢缓蚀的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，酸液为盐酸溶液，盐酸溶液的浓度为2-5mol/L；酸液中复配阻垢缓蚀剂的添加量为20-50ppm。
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