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Korrosionsschutzmittel Die Erfindung betrifft Korrosinsschutzmittel,
Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung.
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Die Zerstörung von Metallen und Legierungen unter bildung von Metallyverbindungen
wird allgemein als Korrosion bezeichnet Es gibt viele Erscheinungsformen der Korrosion,
wie beispielsweise die ebenmeßige Korrosion, die Narben- und Lochkorrosion, Spaltkorrosion,
Warm- und Kaltwasserdorrosion usw.
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Die Korrosion kann verschiedene Ursachen haben. In der Technik spielt
die Korrosion, die durch Wasser verursacht wird, eine groß Rolle. Der Korrsionsangriff
durch Gebrauchswässer, Dampfkondensate und dgl. auf die üblichen Baumaterialien
wie Stahl, Gußeisen, Kupfer und messing bringt viele Nachteile mit sich, beispielsweise
werden die verwendeten Baumaterialien brüchig und man muß Oie von eit zu Zeit erneuezil.
Dies ist oft mit Schwierigkeiten verbunden.
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Der Korrosionsangriff wird durch Temperaturerhöhung noch ver=
stärkt,
so daß bei allen Anlagen, die mit Warmwasser betrieben werden, wie beispielsweise
Zentralheizungen, erhöhte Korrosionsgefahr besteht.
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Der iil Wasser enthaltene Sauerstoff ist einer der Hauptkorrosionsträger.
Es wurden daher zu seiner Beseitigung eine Reiie von Verfahren entwickelt. Man setzt
den wässrigen Wytenien Reduktionsmittel, wie beispielsweise Nadtriumbisulfit, Natriumhydrogensulfit
oder Salze der dithionigen Säure zu. Die Verwendung dieser Reduktionsmittel bringt
jedoch Nachteile mit sich. Beispielsweise kann in Hochdruckdamfkesseln bei er höhten
Temperaturen unverbrauchtes Sulfit zu Sulfid und Sulfat disproportionieren. Das
Sulfid bzw. der Schwefelwasserstoff greifen Stahl und insbesondere Nickelstähle
erheblich an.
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Neuerdings wurde vorgeschlagen, wässrigen Systemen als Korrosionsinhibitor
Hvdrazin zuzusetzen. Die Verwendung von Hydrazin hat den Nachteil, daß das Hydrazin
insbesondere bei höheren Temperaturen- zu Stickstoff und Ammoniak zerfällt und man
Maßnahmen ergreifen muß, um die Gase aus dem System zu entfernen.
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Es ist weiterhin bekannt, wässrigen Systemen als Korrosionsinhibitoren
verschiedene organische Verbindungen wie Alkylsulfamidocarbonsäure oder Natriumbezoat
zuzusetzen. Diese Zusatzstoffe bestzen jedoch den Nachteil, daß mir bestlinnite
t'rjetalle geschützt werden und daß diese Zusatzstoffe nicht uni versell für eine
große- Vielzahl verschiedener Metalle verwendet werden können. Es wurde auch vorgeschlagen,
wässrigen Systerben verschiedene Inhibitoren wie Chromate, Nitrite, Silikate, Soda
und Alkalien zuzusetzen, deren Wirkung darin besteht, d-p:ß die anodischen oder
kathodischen Stellen der Metalloberflächen belegt werden. Ist bei solchen anodisch
wirksamen inhibitoren die Bedeckung jedoch nicht vollständig. z.B. bei zu geringar
Konzentration, so kann trotz Vermindazung der Gesamtkorrosion Lochfraß gefördert
werden. Lochfraß oder Lochkorrosion tritt immer dann auf, wenn sich auf der Metalleberfläche
eng begrenzbe
anodische Bezirke ausbilden können, an denen der
Angriff mit schneller Tiefenwirkung beginnt.
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Weiterhin wurde vorgeschlagen, kathodische Inhibitoren zu verenden.
Die kathodischen Inhibitoren sind Verbindungen, die entwder die Wasserstoffüberspannung
erhöhen, z.B. Arsen- und Antimonverbindungen, oder auf den Kathodenflächen Deckschichten
bilden, z.B. Zink- oder Nickelverbindungen und Calciumbicarbonat. Diese Inhibitoren
werden vornehmlich in Kreislaufanladgen benutzt, bei denen der Verbrauch des Zusatzstoffes
in mäßigen Grenzen bleiben kann. Zu große Mengen an Zusatzstoffen führen zu einer
unerwünschten Erhöhung der Leitfähigkeit.
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Schließlich wurde noch vorgeschlagen, Phosphate als Korrosionsinhibitoren
bei wässrigen Systemen zu verwenden. Phosphate besitzen aber den Nachteil, daß sie
oft mit Salzen, die in den wacs-igen Systemen vorhanden sind, reagieren und leicht
Niederschläge gebildet werden.
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Der vorlIegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile
der bekannten Korrosionsschutzmittel zu überwinden und ein einfaches Korrosionsschutzmittel
zu schaffen, das ohne große Sachkenntnis richtig angewendet werden kann. Der Erfindung
liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein billiges Korrosionsechutzmittel zu schaffen,
das über einen großen Tempersturbereich sowohl in neutraler als auch in alkalischer
Lösung die Korrosion wirksam verhindert und bei vielen Erscheinungsformen der Korrosion
nit Erfolg eingesetzt werden kann.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Zusammensetzung, enthaltend das
Reaktionsprodukt von einer oder mehreren verzweigten Garbonsäuren mit 9 Kohlenstoffatomen
im Molekül mit einer Base.
Gegenstand. der Erfindung ist außerdem
ein Verfahren zur.Her-Stellung der oben erwähnten Zusammensetzung. Das erfindungsgemäße
Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man eine oder mehrere verzweigte Carbonsäuren
mit 9 Kohlenstoffatomen im Molekül mit einer Base, gegebenenfalls unter Erwärmen
underhöhtem Druck, umsetzt.
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Gegenstand der Erfindung ist weiterhin die Verwendung der erfindungsgemäßen
Zusammensetzung als Korrosionsschutzrnittel und als Korrosionsinhibitor.
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Die erfindungsgemäße Zusammensetzung enthält eine aliphatische Monocarbonsäure.
Als aliphatische Monocarbonsäure verwendet man eine Monocarbonsäure, die bei der
Oxosynthese anfällt und durch Oxydation von Oxoalkoholen oder Oxoaldehyden hergestellt
wird. Die verwendete aliphatische Monocarbonsäure enthält 9 Kohlenstoffatome im
Molekül und besteht aus einem Gemisch isomerer, verzweigtkettiger Carbonsäuren.
Im- allgemeinqn ent- -hält dieses Gemisch mehr als 90 3,5,5-Trimethylhexancarbonsäure.
Dieses Säuregemisch wird als Isononansäure bezeichnet.
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Die aliphatische Monocarbonsäure wird mit Basen umgesetzt. Als Basen
kann man organische oder anorganische Basen verwenden.
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Als anorganische Basen seien beispielsweise genannt: KaliumS hydroxyd,
Natriumhydroxyd, Kaliumcarbonat, Natriumcarbonæt, Ealiumbicarbonat, Natriumbicarbonat
usw. Als organische Basen kann man aliphatische Mono-, Di- und Triamine, Aminoalkohole,
Ammoniak, heterocyclische Amine, ungesättigte Amine und aromatische Amine verwenden.
Die aliphatischen und cycloaliphatischçn Mono-, Di- und Triamine können 1 bis 12,
vorzugsweise 1 bis 8 und mehr bevorzugt 1 bis 6, Kohlenstoffatome enthalten.
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In der erfindungsgemäßen Zusammensetzung werden bevorzugt Alkanolamine,
Alkylamine und Trioldiamine verwendet. In der erfindungsgemäße Zusammensetzung werden
besonders bevorzugt Diäthanolamin, Triäthanolamin, Monoäthanolamin, Methylamin,
2-Aminobutan,
Aminocyclohexan, 1 -Amino-2methylpropan, 2-Amino-2-methyl-1 -propanol, 3-Aminopropanol,
Ammoniak, Morpholin, Triisopropanolamin, Diäthylentriamin, Triäthylentetramin, Monoarnylenamin,
Kaliumhydroxyd, Natriumhydroxyd, Soda und Pottasche verwendet.
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Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung setzt man die
beiden Bestandteile in äquimolaren Mengen um. Man kann jedoch auch nichtäquimolare
Mengen verwenden und mit einem Überschuß an Base arbeiten, Die Umsetzung kann bei
Zimmertemperatur oder bei leicht erhöhten Temperaturen, beispielsweise bei 20 bis
600 oder bei 20 bis 1200, durchgeführt werden. Man kann aber auch höhere Reaktionstemperaturen
verwenden. Im allgemeinen wird die obere Temperatur jedoch der Rückflußtemperatur
der Reaktionsmischung entsprechen. Besonders geeignet sind Reaktionstemperaturen
von 30 bis 500C.
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Die Umsetzung wird im allgemeinen bei Atmosphärendruck,durchgeführt.
Man. kann die Reaktion jedoch auch bei erhöhten Drucken bis zu ca. 6 atü durchführen.
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Gegebenenfalls kann man auch Mischungen der verschiedenen Basen verwenden.
Oft ist es nicht erforderlich, das erhaltene Reaktionsprodukt weiter zu reinigen,-
sondern das Reaktionsproedukt kann als solches direkt verwendet werden.
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Die erhaltene Zusammensetzung kann bei Temperaturen bis zu +1300C,
gegebenenfalls auch bei höheren Temperaturen in neutralen oder alkalischen Medien
als Korrosionsinhibitor verwendet werden. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann
dabei in Mengen von 0,1 bis 100% verwendet werden, Bevorzugt verwendet man jedoch
0,3 bis 50% der erfindungsgemäßen Zusammensetzung und am meisten bevorzugt 1 bis
5 % der erfindungsgemäßen Zusammensetzung, bezogen auf die Ehdzusammensetzung.
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Eine 100%ige Lösung, d.h, reines Gemisch, wird verwendet, um damit
Metalle oder Metallgegenstände zu bestreichen, einzutauchen oder zu besprühen.
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Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann in allen wässrigen Systemen
verwendet werden. Verwendet man die erfindungsgemäße Zusammensetzung als Inhibitor,
so werden in Anwesenheit von Wasser Korrosionen und Verfärbungen an Eisen, Stahl,
Guß und Buntmetallen wirksam vermieden, Die erfindungsgemäße Zusammen setzung kann
als Rostschutzkomponente in wasserlösllchen Metallbearbeitungsschmiermitteln eingearbeitet
werden.
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Man kann sie weiterhin bei Kühlerfroststchutzmitteln mit Brfolg verwenden
und außerdem findet sie Anwendung bei zentralen Warmwasserheizungsanlagen. Weiterhin
kann man die erfindurgsgemäße Zusammensetzung Gebrauchswässern, Dammpfkondensaten,
Kühlwasser, heizungswasser und dgl. zusetzen. und dadurch wird ein Korrosionsangriff
aul die üblichen Baumaterialien wie Stahl, Gußeisen, Kupfer, Messing, Buntzetall
usw.
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vermieden. Mit Vorteil kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung
auch in Kühlwasseranlangen von Automobilen verwendet wer den.
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Man kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung zusammen mit allen Arten
von Zusatzstoffen, die üblicherweise in Korrosionsschutzmitteln eingesetzt werden,
wie beispielsweise mit Emulgatoren, Bakteriziden, Additiven etc., verwenden. Sie
kann auch zusammen mit bekannten Korrosionsschutzmitteln verwendet werden.
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Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie jedoch zu
beschränken.
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Beispiel 1 50 g Isononansäure werden bei 35 bis 5000 unter gleichmäßigem
Rühren mit 60 g Diäthanolamin umgesetzt. Man erhält ein Gemisch
mit
einem Stockpunkt von -17°C.
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Zur Herstellung eines Korrosionsschutzmittels vermischt man 100 g
dieser Reaktionsmischung zusammen mit 100 g Wasser.
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Man erhält eine Lösung, die einen pH-Wert von 8,4 besitzt.
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Taucht man in diese Lösung längere Zeit Stahlplatten und Platten aus
Gußeisen ein, so findet kein Korrosionsangriff statt. Wird der gleiche Versuch durchgeführt,
indem man die Stahlplatten und Gußplatten in -reines Wasser eintaucht, so kann man
schon nach kurzer Zeit einen Korrosionsangriff beobachten.
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3 e i 5 p i ell 2 40 g Isononansäure werden mit 65 g Triäthanolamin
bei 35 bis 5000 unter gleichmäßigem Rühren umgesetzt. Man erhält ein Gemisch mit
einem Stockpunkt von 1900. 0,03 Teile dieses Gemischs werden zusammen mit 99,7 Teilen
Wasser vermischt und als Korrosionsschutzmittel verwendet. Der pH-Wert der Lösung
beträgt 8,6.
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Diese Zusammensetzung verhindert den Korrosionsangriff auf Perlitguß,
Temperguß und Stahl. Buntmetalle werden nicht angegriffen.
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B e i s p i e l 3 30 g Isononansäure werden mit 55 g 2-Amino-2-methyl-1-propanol
bei 25 bis 400O im Beisein von Wasser unter gleichmässigem Rühren umgesetzt. Man
erhält ein Gemisch mit einer Dichte von 0,979 bei 1500.
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1 Teil dieses Gemisches wird mit 99 Teilen Wasser vermischt.
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Der pH-Wert der Lösung beträgt 8,3. Man erhält eine Zusammensetzung,
die die Korrosionsschäden an laufenden Getrieben, Seilen, Lagern usw. wirksam verhindert.,
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e i s » i e 1 4 8 g Isononansäure werden mit 12 g Morpholin im Beisein von Wasser
bei 40 bis 6000 umgesetzt. Man erhält ein Gemisch mit einer Dichte von 1,009 bei
1500. Es wurde eine Zusammensetzung aus den folgenden Bestandteilen hergestellt:
20% des obigen Gemisches 40% Emulgat orgem is ch 3% Bakterizid 10% EP-Additiv 10%
Mineralöl 17% Wasser Diese Zusammensetzung kann als wasserlösliches Metallbearbeitur.gsschmiermittel
(Kühlmittel) verwendet werden. Das Gemisch hat eine Dichte von 1,01 bei 15°C.
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Ein Korrosionsangriff auf bearbeiteten Werkstücken in der spanabhebenden
Fertigung aus Stahl und Guß wurde nicht festgestellt.
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Buntmetall verfärbte sich nicht. Der pH-Wert einer eigen Lösung betrug
8,7.
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Beispiel 5 6O g Isononansäure werden mit 65 g Kaliumhydroxyd im Beisein
von Wasser bei 8000 unter gleichmässigem Rühren umgesetzt. Das Gemisch hat eine
Dichte von 1,02 bei 1500.
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25 Teile dieser Mischung wurden mit 75 Teilen Wasser vermischt.
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Bertigteile aus Stahl, Guß und Buntmetall wurden in diese 25%ige wäßrige
Lösung des Korrosionsschutzmittels getaucht und gelagert. Es wurde keine Korrosion
und Verfärbung beobachtet.
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Der pH-Wert der Lösung betrug 8,5.
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Beispiel 6 Es wurde eine Mischung hergestellt aus 5%o Wasser, 2% Isononansäure,
3% Monoäthanolamin und 90% Äthylenglykol.
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Eine 5- bis 40%ige wäßrige Lösung dieser Zusaminensetzung ergat bei
den im Kraftfahrzeugbau verwendeten Metallen für die Kühlaggregate keinen Korrosionsangriff
und keine Verfärbung.
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Ausserdem kann dieses Gemisch Verwendung finden beim Einsatz in hydrostatischen
Kraftübertragungsanlagen als schwer entflammbare Hydraulikflüssigkeit.