KR102639587B1 - 부식 억제제로서의 벤조트리아졸 유도체 - Google Patents

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KR102639587B1
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Abstract

본 개시내용은 부식 억제제 조성물, 제제 및 화합물에 관한 것이다. 상기 조성물, 제제 및 화합물은 수성 환경에서 금속 표면의 부식을 억제하는 다양한 방법에 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 상기 금속 표면은 구리, 철, 황동, 니켈, 알루미늄, 망간, 납 및 청동 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

Description

부식 억제제로서의 벤조트리아졸 유도체
본 개시내용은은 일반적으로 부식 억제제 및 부식을 억제하는 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 본 개시내용은은 부식 억제제 및 수성 환경에서 금속 표면의 부식을 억제하는 방법에 관한 것이다.
구리 및 구리 합금 성분은 구리의 높은 열 전도성 및 항균 특성으로 인해 산업 시스템에서 일반적으로 사용된다. 구리 및 구리 합금(예를 들어, 청동 및 황동)은 내부 산화 제1 구리 필름 층 및 외부 산화 제2 구리 필름 층을 포함하는 구리 표면을 자연적으로 코팅하는 보호 필름 층의 결과로 부식에 대해 상대적으로 내성이 있다. 혐기성 조건 하에서, 이들 보호층은 일반적으로 금속 표면의 추가 부식 속도를 감소시킨다. 그러나, 특정 조건 하에서, 구리 및 구리 합금은 부식되기 쉽다. 산소의 존재 및 산화 조건 하에서, 구리의 산화 및 구리 (II) 이온의 물로의 용해가 발생할 수 있다.
구리 부식 억제제는 일반적으로 산업 용수 시스템에 추가되어 시스템 표면에서 구리의 용해를 방지하고 감소시킨다. 특히, 아졸과 같은 질소-함유 화합물의 사용은 구리 및 구리 합금의 부식을 억제하는 것으로 잘 알려져 있다. 질소 고립 쌍 전자가 금속에 배위하여, 수성 시스템에 존재하는 원소로부터 구리 표면을 보호하는 얇은 유기 필름 층을 형성하는 것으로 일반적으로 여겨진다. 아졸과 같은 질소-함유 화합물은 또한 수용액으로부터 구리 (II)를 침전시켜 구리와 다른 금속 간의 갈바닉 반응으로 인해 발생할 수 있는 부식을 방해하는 것으로 알려져 있다.
산화 할로겐은 일반적으로 물에서 점액 및 미생물 성장을 제어하기 위해 산업 시스템에서 살생물제로 사용된다. 염소, 하이포아염소산염, 하이포아브롬산염과 같은 산화 할로겐의 존재 하에서 많은 아졸에 의해 제공된 보호막이 부식되어 부식 억제제의 효과를 감소시킨다. 또한, 구리 (II) 침전의 감소는 종종 용액에서 부식 억제제의 할로겐 공격으로 인해 산화 할로겐의 존재 하에서 발생한다. 따라서, 산화 할로겐의 존재 하에서, 유기 보호 필름을 유지하기 위해 부식 억제제의 과잉 또는 연속 주입이 종종 요구된다.
일부 실시형태에서, 본 개시내용은 수성 시스템과 접촉하는 금속 표면의 부식을 억제하는 방법이 개시된다. 상기 방법은 , , , , , , , , , , , , 상기 임의의 선행 화합물의 이성질체 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 포함하는 부식 억제제 조성물을 상기 수성 시스템에 첨가하는 단계를 포함하며, 상기 식에서 R = 선형 또는 분지형 C1-C10 알킬기이다.
일부 실시형태에서, 본 개시내용은 부식 억제 제제를 제공한다. 상기 제제는 물, 염기, 약 9 내지 약 14의 pH 및
, , , , , , , , , , , , 상기 임의의 선행 화합물의 이성질체 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 포함하며, 상기 식에서 R = 선형 또는 분지형 C1-C10 알킬기이다.
본 개시내용은 또한 본원에 개시된 임의의 제제 및/또는 조성물의 수성 시스템과 접촉하는 금속 표면의 부식을 억제하는 방법에서의 용도를을 제공한다.
상기 내용은 후술되는 상세한 설명이 더 잘 이해될 수 있도록 하기 위하여 본 개시내용의 특징 및 기술적 이점을 다소 개략적으로 설명하였다. 본 출원의 청구범위의 기술 요지를 형성하는 본 개시내용의 추가적인 특징 및 이점이 이하에서 설명될 것이다. 개시된 개념 및 구체적인 실시형태가 본 개시내용의 동일한 목적을 수행하기 위한 다른 실시형태를 변형시키거나 설계하기 위한 기초로서 용이하게 이용될 수 있음이 당업자에 의해 이해되어야 한다. 또한, 이러한 등가의 실시형태는 첨부된 청구범위에 기술된 본 개시내용의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않음이 당업자에 의해 인식되어야 한다.
본 발명의 상세한 설명을 도면을 구체적으로 참고하여 하기에서 설명한다.
도 1은 3개의 상이한 부식 억제제에 대한 성능 데이터를 도시하는 그래프를 나타낸다.
다양한 실시형태가 하기에 기술되어 있다. 실시형태들의 다양한 요소들의 관계 및 기능은 하기의 상세한 설명을 참조하여 더 잘 이해될 수 있다. 그러나, 실시형태는 하기에 예시된 것들로 한정되지 않는다.
하기 정의는 본 출원에서 사용된 용어가 어떻게 이해되는지를 결정하는 것을 돕기 위해서 제공된다.
"알콕시"는 화학식 RO-의 잔기를 지칭하며, R은 알킬, 알케닐 또는 알키닐이다.
"알킬"은 직쇄 또는 분지형 알킬 치환기를 지칭한다. 이러한 치환기의 예는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, n-부틸, sec-부틸, 이소부틸, tert-부틸, 펜틸, 이소아밀, 헥실 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
"알킬헤테로아릴"은 헤테로아릴기에 연결된 알킬기를 지칭한다.
"알케닐"은 예를 들어, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 또는 16개의 탄소 원자를 가지며 하나 이상의 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 직쇄 또는 분지형 탄화수소를 지칭한다. 알케닐기는 에테닐, 1-프로페닐, 2-프로페닐 (알릴), 이소-프로페닐, 2-메틸-1-프로페닐, 1-부테닐 및 2-부테닐을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 알케닐기는 비치환되거나 하나 이상의 적합한 치환기에 의해 치환될 수 있다.
"알킬티오"는 화학식 RS-의 잔기를 지칭하며, R은 알킬, 아릴, 알케닐 또는 알키닐이다.
"알키닐"은 예를 들어, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 또는 16개의 탄소 원자를 가지며 하나 이상의 탄소-탄소 삼중 결합을 갖는 직쇄 또는 분지형 탄화수소를 지칭한다. 알키닐기는 에티닐, 프로피닐 및 부티닐을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 알키닐기는 비치환되거나 하나 이상의 적합한 치환기에 의해 치환될 수 있다.
"아미노알킬"은 알킬 또는 아릴과 같은 하나 이상의 탄소기에 부착된 질소 치환기를 지칭한다.
"수성 시스템"은 주기적으로 또는 연속적으로 물과 접촉하는 하나 이상의 금속 표면/성분을 함유하는 임의의 시스템을 지칭한다.
"아릴"은 당업계에서 통상적으로 이해되는 바와 같이 비치환 또는 치환된 방향족 카르보시클릭 치환기를 지칭하고, 용어 "C6-C10 아릴"은 페닐 및 나프틸을 포함한다. 용어 아릴은 휘켈 규칙에 따라 평면형이고 4n+2n개의 전자를 포함하는 시클릭 치환기에 적용되는 것으로 이해된다.
"카르보닐"은 산소에 이중 결합된 탄소를 포함하는 치환기를 지칭한다. 이러한 치환기의 비한정적 예는 알데히드, 케톤, 카르복실산, 에스테르, 아미드 및 카르바메이트를 포함한다.
"시클로알킬"은 예를 들어 약 3 내지 약 8개의 탄소 원자, 약 4 내지 약 7개의 탄소 원자 또는 약 4 내지 약 6개의 탄소 원자를 함유하는 시클릭 알킬 치환기를 지칭한다. 이러한 치환기의 예는 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로옥틸 등을 포함한다. 상기 시클릭 알킬기는 비치환되거나 메틸기, 에틸기 등과 같은 알킬기로 추가로 치환될 수 있다.
"할로겐" 또는 "할로"는 F, Cl, Br 및 I를 지칭한다.
"할로치환된 알킬"은 클로로메틸, 트리플루오로메틸, 2,2,2-트리클로로에틸 등과 같은 하나 이상의 할로겐으로 치환된, 상기 기재된 바와 같은 알킬기를 지칭한다.
"헤테로아릴"은 모노시클릭 또는 비시클릭 5원 또는 6원 고리 시스템을 지칭하며, 상기 헤테로아릴기는 불포화되고 휘켈 규칙을 만족시킨다. 헤테로아릴기의 비한정적 예는 푸라닐, 티오페닐, 피롤릴, 피라졸릴, 이미다졸릴, 1,2,3-트리아졸릴, 1,2,4-트리아졸릴, 이속사졸릴, 옥사졸릴, 이소티아졸릴, 티아졸릴, 1,3,4-옥사디아졸-2-일, 1,2,4-옥사디아졸-2-일, 5-메틸-1,3,4-옥사디아졸, 3-메틸-1,2,4-옥사디아졸, 피리디닐, 피리미디닐, 피라지닐, 트리아지닐, 벤조푸라닐, 벤조티오페닐, 인돌릴, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 벤즈이미다졸릴, 벤족사졸리닐, 벤조티아졸리닐, 퀴나졸리닐 등을 포함한다.
"산업 용수 시스템"은 물을 성분으로 순환시키는 임의의 시스템을 의미한다. "산업 용수 시스템"의 비한정적 예는 냉각 시스템, 보일러 시스템, 가열 시스템, 막 시스템, 제지 시스템, 식음료 시스템, 오일 및 가스 시스템 또는 물을 순환시키거나 포함하는 임의의 기타 시스템을 포함한다.
"이성질체"는 다른 분자와 동일한 분자식을 갖지만 다른 분자와 상이한 화학 구조를 갖는 분자를 지칭한다. 분자의 이성질체는 분자의 각 원소의 원자 수가 동일하지만 원자 배열이 상이하다.
"연강"은 탄소 및 저 합금강을 지칭한다.
"산화 할로겐"은 적어도 하나의 할로겐을 포함하는 산화제를 지칭한다. 산화 할로겐의 예는 염소 표백제, 염소, 브롬, 요오드, 하이포아염소산염, 하이포아브롬산염, 요오드/하이포아요오드 산(iodine/hypoiodous acid), 하이포아브롬산, 할로겐화 히단토인, 이산화 염소, 하이포아염소산 또는 하이포아브롬산의 안정화된 형태 및 염소, 브롬 또는 요오드를 방출할 수 있는 화합물 또는 화학기를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
"물"은 성분 또는 일차 성분으로서 물을 갖는 임의의 물질을 의미한다. 물은 순수한 물, 수돗물, 담수, 재생수, 소금물, 증기 및/또는 임의의 수용액 또는 수성 블렌드를 포함할 수 있다.
본 개시내용은은 부식 억제제 조성물, 부식을 억제하는 방법 및 부식을 억제하는 데 유용한 제제에 관한 것이다. 부식을 억제하는 것은 예를 들어, 부식을 감소시키고, 부식을 완전히 제거하거나 또는 부식을 일정 시간 동안 발생시키는 것을 방지하고, 부식 속도를 낮추는 것 등을 포함한다. 일부 실시형태에서, 부식 억제제 조성물은 수성 환경에서 금속 표면의 부식을 억제하는 데 유용하다. 일부 실시형태에서, 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 하나 이상의 벤조트리아졸을 포함한다.
예를 들어, 일부 실시형태에서, 부식 억제제 조성물 또는 제제는 1H,6H-트리아졸로[4,5-e]-벤조트리아졸-3-옥사이드 및/또는 이의 임의의 유사체, 이성질체 및/또는 유도체를 포함할 수 있다. 하기에 기술되고 예시되는 바와 같이, 본원에 개시된 벤조트리아졸은 부식 억제제로서 우수한 성능을 나타내며, 이들 부식 억제제의 농도가 증가함에 따라 억제 효율이 증가하는 것으로 밝혀졌다. 현재 개시된 벤조트리아졸은 또한 칼슘 경도 및 표백제에 대해 높은 내성을 갖는다. 예를 들어, 일부 실시형태에서, 본원에 개시된 부식 억제제 조성물 및 제제는 표백제의 존재 및 부재 하에 0.2 mpy 미만의 부식 속도를 달성한다.
현재 개시된 부식 억제제 조성물은 하기 화합물 중 하나 또는 하기 화합물 중 임의의 조합을 포함할 수 있다:
(1H,6H-트리아졸로[4,5-e]-벤조트리아졸) 및 이의 임의의 이성질체,
및 이의 임의의 이성질체, 상기 식에서 R = 선형 알킬기 또는 분지형 알킬기이다. 일부 실시형태에서, 상기 알킬기는 C1 - C10, C1 - C5, C5 - C10와 같이 1 내지 10개의 탄소 원자를 포함한다.
(1H,6H-트리아졸로[4,5-e]-벤조트리아졸-3-옥사이드) 및 이의 임의의 이성질체,
및 이의 임의의 이성질체, 상기 식에서 R = 선형 알킬기 또는 분지형 알킬기이다. 일부 실시형태에서, 상기 알킬기는 C1 - C10, C1 - C5, C5 - C10와 같이 1 내지 10개의 탄소 원자를 포함한다.
(1,5-디히드로벤조[1,2-d:4,5-d']비스([1,2,3]트리아졸) 및 이의 임의의 이성질체,
및 이의 임의의 이성질체, 상기 식에서 R = 선형 알킬기 또는 분지형 알킬기이다. 일부 실시형태에서, 상기 알킬기는 C1 - C10, C1 - C5, C5 - C10와 같이 1 내지 10개의 탄소 원자를 포함한다.
및 이의 임의의 이성질체,
및 이의 임의의 이성질체, 상기 식에서 R = 선형 알킬기 또는 분지형 알킬기이다. 일부 실시형태에서, 상기 알킬기는 C1 - C10, C1 - C5, C5 - C10와 같이 1 내지 10개의 탄소 원자를 포함한다.
(1,8-디히드로벤조[1,2-d:3,4-d']비스([1,2,3]트리아졸) 및 이의 임의의 이성질체,
및 이의 임의의 이성질체, 상기 식에서 R = 선형 알킬기 또는 분지형 알킬기이다. 일부 실시형태에서, 상기 알킬기는 C1 - C10, C1 - C5, C5 - C10와 같이 1 내지 10개의 탄소 원자를 포함한다.
및 이의 임의의 이성질체, 및
및 이의 임의의 이성질체, 상기 식에서 R = 선형 알킬기 또는 분지형 알킬기이다. 일부 실시형태에서, 상기 알킬기는 C1 - C10, C1 - C5, C5 - C10와 같이 1 내지 10개의 탄소 원자를 포함한다.
본원에 개시된 부식 억제제 조성물/제제는 철, 구리, 철 합금, 구리 합금, 애드머럴티 황동(admiralty brass), 구리 니켈(90/10, 80/20 및 70/30), 알루미늄 황동, 망간 황동, 납 네이벌 청동(leaded naval bronze) 및 인청동을 포함하지만, 이에 한정되지 않는 임의의 금속에 대해 부식 보호를 제공할 수 있다.
현재 개시된 부식 억제제 조성물/제제는 또한 예를 들어, 은, 강철(예를 들어, 아연 도금 강) 및/또는 알루미늄을 보호하는 데 사용될 수 있다.
특정 실시형태예에서, 본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 예를 들어, 구리를 포함하는 금속 표면과 접촉하는 수성 시스템에 첨가되어 금속의 부식을 억제한다. 특정 실시형태예에서, 본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 예를 들어, 구리 합금을 포함하는 금속 표면과 접촉하는 수성 시스템에 첨가되어 금속 부식을 억제한다.
본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 청동 및 황동을 포함하는 임의의 구리 합금을 보호하는 데 사용될 수 있다. 청동은 일반적으로 구리와 주석을 포함하지만 알루미늄, 망간, 규소, 비소 및 인을 포함한 다른 원소를 포함할 수 있다. 황동은 구리와 아연을 포함하며 일반적으로 물 보일러 시스템의 배관에 사용된다. 특정 실시형태예에서, 본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 청동을 포함하는 금속 표면과 접촉하는 수성 시스템에 첨가되어 금속 부식을 억제한다. 특정 실시형태예에서, 본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 황동을 포함하는 금속 표면과 접촉하는 수성 시스템에 첨가되어 금속 부식을 억제한다. 특정 실시형태예에서, 본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 구리-니켈 합금을 포함하는 금속 표면과 접촉하는 수성 시스템에 첨가되어 금속 부식을 억제한다.
특정 실시형태에서, 본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 연강의 부식을 억제한다. 특정 실시형태에서, 본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 아연 도금 강, 스테인레스 강, 주철, 니켈 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는 금속 합금의 부식을 억제한다.
특정 실시형태에서, 본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 연강을 포함하는 표면과 같은 금속 표면의 공식(pitting corrosion)을 억제한다.
본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제에 의해 제공된 금속 부식 속도는 한정되지 않는다. 특정 실시형태에서, 본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 산업 표준에 따라, 예를 들어, 약 0.2 mpy 이하로 허용 가능한 금속 부식 속도를 제공한다. 특정 실시형태에서, 본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 약 0.1 mpy 이하의 금속 부식 속도를 제공한다. 추가적인 실시형태에서, 본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 약 0.1 mpy 이하, 약 0.05 mpy 이하, 약 0.04 mpy 이하, 약 0.03 mpy 이하, 약 0.02 mpy 이하, 약 0.01 mpy 이하, 약 0.005 mpy 이하, 또는 약 0.002 mpy 이하의 금속 부식 속도를 제공한다.
본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제가 임의의 투여량 비율로 수성 시스템에 첨가될 수 있지만, 본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 일반적으로 약 0.01 ppm 내지 약 500 ppm의 투여량 비율로 수성 시스템에 첨가된다. 특정 실시형태에서, 본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 약 0.01 ppm 내지 약 100 ppm, 약 0.01 ppm 내지 약 75 ppm, 약 0.01 ppm 내지 약 50 ppm, 약 0.01 ppm 내지 약 25 ppm, 약 0.01 ppm 내지 약 10 ppm, 약 0.01 ppm 내지 약 5 ppm, 약 0.1 ppm 내지 약 100 ppm, 약 0.1 ppm 내지 약 75 ppm, 약 0.1 ppm 내지 약 50 ppm, 약 0.1 ppm 내지 약 25 ppm, 약 0.1 ppm 내지 약 10 ppm, 약 0.1 ppm 내지 약 5 ppm, 약 1 ppm 내지 약 100 ppm, 약 1 ppm 내지 약 75 ppm, 약 1 ppm 내지 약 50 ppm, 약 1 ppm 내지 약 25 ppm, 약 1 ppm 내지 약 10 ppm, 약 5 ppm 내지 약 100 ppm, 약 10 ppm 내지 약100 ppm, 약 25 ppm 내지 약 100 ppm, 약 50 ppm 내지 약 100 ppm, 또는 약 80 ppm 내지 약 100 ppm의 투여량 비율로 수성 시스템에 첨가된다.
본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 임의의 pH를 갖는 수성 시스템에서 금속의 부식을 억제하는 데 사용될 수 있다. 특정 실시형태에서, 본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 약 6 내지 약 12, 약 6 내지 약 11, 약 6 내지 약 10, 약 6 내지 약 9, 약 6 내지 약 8, 약 7 내지 약 12, 약 8 내지 약 12, 약 9 내지 약 12, 약 7 내지 약 10, 또는 약 8 내지 약 10의 pH를 갖는 수성 시스템에 첨가된다.
본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제의 장점은 이들이 일반적으로 산화 할로겐 화합물의 존재 하에 금속 표면에 대한 부식 보호를 제공한다는 것이다. 특정 실시형태에서, 본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 하이포아염소산 표백제, 염소, 브롬, 하이포아염소산염, 하이포아브롬산염, 이산화 염소, 요오드/하이포아요오드산, 하이포아브롬산, 할로겐화 히단토인, 하이포아염소산 또는 하이포아브롬산의 안정화된 형태 또는 이들의 조합을 포함하지만, 이에 한정되지 않는 산화 할로겐 화합물의 존재 하에 금속 부식을 억제한다.
산화 화합물의 존재 하에 부식 억제제 조성물 및/또는 제제에 의해 제공된 금속 부식 속도는 한정되지 않는다. 특정 실시형태에서, 본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 산화 할로겐 화합물의 존재 하에 약 0.2 mpy 이하의 금속 부식 속도를 제공한다. 특정 실시형태에서, 본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 산화 할로겐 화합물의 존재 하에 약 0.05 mpy 이하, 약 0.04 mpy 이하, 약 0.03 mpy 이하, 약 0.02 mpy 이하, 약 0.01 mpy 이하, 약 0.005 mpy 이하, 또는 약 0.002 mpy 이하와 같은 약 0.1 mpy 이하의 금속 부식 속도를 제공한다. 특정 실시형태에서, 본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제에 의해 제공된 금속 부식 속도는 산화 할로겐 화합물의 부재 또는 존재 하에 본질적으로 동일하다.
특정 실시형태예에서, 본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 과산화물(예를 들어, 과산화수소), 과황산염, 과망간산염 및 과아세트산을 포함하지만, 이에 한정되지 않는 비(非) 할로겐 함유 산화 살생물제를 포함하는 수성 시스템에 첨가 시에 금속 부식을 억제한다.
본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제를 사용하는 다른 장점은 본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제가 일반적으로 산화 할로겐 화합물과의 상호작용을 감소시키기 때문에 낮은 미생물 수준을 유지하기 위해 소량의 산화 할로겐 화합물이 필요하다는 것이다. 또한, 아졸과 산화제 사이의 반응으로 생성된 할로겐화 아졸은 그 독성으로 인해 환경적으로 바람직하지 않은 것으로 알려져 있다. 따라서, 본 개시내용의 다른 장점은 본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 할로겐 공격에 내성 (또는 본질적으로 내성)이며, 환경에 할로겐화 아졸의 방출을 초래하지 않는다는 것이다.
특정 실시형태에서, 상기 수성 시스템은 냉각수 시스템이다. 상기 냉각수 시스템은 폐쇄 루프 냉각수 시스템 또는 개방 루프 냉각수 시스템일 수 있다. 특정 실시형태에서, 본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 약 0.01 ppm 내지 약 200 ppm의 투여량 비율로 폐쇄 루프 냉각수 시스템에 첨가된다. 특정 실시형태에서, 본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 약 0.01 ppm 내지 약 20 ppm의 투여량 비율로 개방 루프 냉각수 시스템에 첨가된다.
본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 임의의 적합한 방법에 의해 금속 표면과 접촉된다. 특정 실시형태예에서, 본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 (또는 조성물을 포함하는 용액) 및/또는 제제는 침지, 분무 또는 다른 코팅 기법에 의해 금속 표면과 접촉된다. 특정 실시형태에서, 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 화학 주입 펌프를 사용하여 수동 또는 자동과 같은 임의의 종래 방법에 의해 상기 수성 시스템의 물에 도입되고, 주기적 또는 연속적으로 상기 수성 시스템에 공급된다.
특정 실시형태에서, 본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제가 물에 비교적 불용성인 경우, 조성물은 조성물/제제 내에 하나 이상의 화합물의 유기 또는 무기 염을 형성함으로써 가용성으로 만들어질 수 있다. 따라서, 특정 실시형태에서, 본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 본원에 개시된 하나 이상의 화합물의 수용성 염을 포함한다. 특정 실시형태에서, 본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 아세톤, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 포름산, 포름아미드, 프로필렌 글리콜, 또는 에틸렌 글리콜을 포함하지만 이에 한정되지 않는 수혼화성 공용매 중의 용액으로서 첨가된다. 특정 실시형태에서, 공용매는 수성 시스템에서 본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제의 최대 용해도를 달성하는 데 사용된다. 특정 실시형태에서, 저 분자량 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 계면활성제(예를 들어, 유기 설폰산) 또는 이들의 조합이 본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제의 용해도를 증가시키는 데 사용된다.
당업자는 본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제가 단독으로 또는 기타 부식 억제제 또는 처리 화학 물질과 조합하여 수성 시스템에 첨가될 수 있음을 이해할 것이다. 복수의 부식 억제제가, 조합된 부식 억제제 제제로서 투여될 수 있거나, 또는 본원에 개시된 바와 같은 2개 이상의 화합물을 포함한 각각의 부식 억제제가 별도로 첨가될 수 있다. 또한, 본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 아졸, 오르토포스페이트, 폴리포스페이트, 포스포네이트, 몰리브데이트, 실리케이트, 옥심 및 아질산염을 포함하지만, 이에 한정되지 않는 다양한 추가적인 부식 억제제와 조합하여 수성 시스템에 첨가될 수 있다.
본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 또한 다양한 추가적인 첨가제, 예컨대 처리 중합체, 항미생물제, 스케일 부착 방지제 (anti-scaling agent), 착색제, 충전제, 완충제, 계면활성제, 점도 조절제, 킬레이트제, 분산제, 탈취제, 마스킹제, 산소 제거제 및 지시 염료와 조합하여 수성 시스템에 첨가될 수 있다.
본원에 개시된 바와 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 임의의 형태로 수성 시스템에 첨가될 수 있다. 특정 실시형태예에서, 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 황동을 포함하는 금속 표면과 접촉하는 수성 시스템에 첨가되어 금속 부식을 억제한다. 특정 실시형태예에서, 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 물과 혼화 가능한 공용매 중의 용액으로서 수성 시스템에 첨가된다. 특정 실시형태예에서, 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 수용액으로서 수성 시스템에 첨가된다.
특정 실시형태예에서, 본원에 개시된 것과 같은 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 세탁 시스템, 식기 세척 시스템, 물을 재순환시키는 수성 시스템 및/또는 정체된 물을 갖는 수성 시스템에 첨가된다.
본원에 개시된 부식 억제제 조성물, 제제 및 부식 억제 방법은 냉각수 시스템과 같은 개방 루프 또는 폐쇄 루프 재순환 용수 시스템에 적용될 수 있다. 현재 개시된 부식 억제제 조성물 및/또는 제제의 특정 실시형태는 0.2 mpy 이하의 부식 속도를 달성하며, 이러한 낮은 속도는 표백제의 존재 또는 부재 하에 달성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 수성 시스템에서 물의 온도는 최대 약 60℃, 예컨대, 약 10℃ 내지 약 60℃일 수 있다. 특정 실시형태에서, 현재 개시된 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 Cl로서 최대 약 1000 ppm의 클로라이드 내성을 갖는다. 또한, 특정 실시형태에서, 현재 개시된 부식 억제제 조성물 및/또는 제제는 약 150시간의 유지 시간 지수(HTI)에 대해 안정적이다. HTI는 물과 구성요소의 전환율이다. 냉각탑 회로에서, HTI는 첨가된 화학 물질을 원래 농도의 50%로 희석하는 데 필요한 시간의 양으로 이해된다.
본 개시내용은 수성 시스템에서 금속 표면의 부식을 억제하는 데 사용될 수 있는 다양한 제제를 고려한다. 예를 들어, 부식 억제 제제는 물 및
, , 상기 식에서 R = 선형 또는 분지형 C1 - C10 알킬기임, , , 상기 식에서 R = 선형 또는 분지형 C1 - C10 알킬기임, , , 상기 식에서 R = 선형 또는 분지형 C1 - C10 알킬기임, , , 상기 식에서 R = 선형 또는 분지형 C1 - C10 알킬기임, , , 상기 식에서 R = 선형 또는 분지형 C1 - C10 알킬기임, , , 상기 식에서 R = 선형 또는 분지형 C1 - C10 알킬기임, 상기 임의의 선행 화합물의 이성질체 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물을 포함할 수 있다.
상기 제제의 특정 실시형태는 또한 수산화 나트륨과 같은 염기를 포함한다. 일부 실시형태에서, 수산화 나트륨은 50% 수용액으로서 상기 제제에 첨가될 수 있다. 일부 실시형태에서, 수산화 나트륨은 상기 제제가 약 9 내지 약 10과 같은 약 9 내지 약 14의 pH를 가질 때까지 첨가된다.
상기 제제는 다양한 양의 각 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제제는 약 70 중량%의 물 및 약 30 중량%의 하나 이상의 부식 억제제 화합물을 포함할 수 있다. 상기 제제는 또한 원하는 pH를 달성하기 위해 필요한 양으로 수산화 나트륨과 같은 염기를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 상기 제제는 약 1% 내지 약 10%의 염기, 약 80% 내지 약 60%의 물 및 약 40% 내지 약 20%의 하나 이상의 부식 억제제 화합물을 포함할 수 있다. 특정 실시형태에서, 상기 제제는 약 1%의 염기, 약 69%의 물 및 약 30%의 하나 이상의 부식 억제제 화합물을 포함한다. 일부 실시형태에서, 20 그램의 제제는 약 6 g의 비스-벤조트리아졸, 약 13.8 g의 물 및 약 0.2 g의 NaOH(50% 용액)를 포함한다.
일부 실시형태에서, 비스-벤조트리아졸 및/또는 비스-벤조트리아졸의 산화물과 같은 부식 억제제 화합물을 물에 용해시킴으로써 제제가 수득된다. 상기 물의 pH는 약 9 내지 약 10과 같은 약 9 내지 약 14일 수 있다. pH 조절은 부식 억제제 화합물을 물에 용해시키는 것을 도울 수 있다. pH 조절은 희석된 NaOH(물에서 약 50%)와 같은 염기를 사용하여 달성될 수 있다. 상기 제제는 하나 이상의 부식 억제제 화합물을 포함할 수 있다.
실시예
하기 실시예는 본 개시내용의 특정 실시형태를 추가로 예시하지만, 본 개시내용의 범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다.
다양한 전기화학적 실험을 수행하였다. 이산화탄소를 사용하여 각 실험에서 시험수(test water)의 pH를 약 7로 유지하였다. 실험 전체를 통해 수온을 약 45℃로 유지시켰다. 구리 쿠폰 샘플을 부식 억제제(약 5 ppm 활성)를 포함하는 1리터 전기화학 셀에 침지시키고 Rp(분극 저항)를 48시간 동안 기록하였다. 약 24시간 내지 약 48시간 동안, 수 마이크로 리터의 표백제를 첨가하여 약 0.5 내지 약 1.2 ppm의 FRC(유리 잔류 염소) 수준을 수득하였다. 하기 시험 조건을 사용하여 분석을 수행하였다: 초기 E: 약 -0.02 V; 최종 E: 약 +0.02 V; 스캔 속도: 약 0.5 mV/초; 샘플 기간: 약 1초; 반복 시간: 약 15분; 샘플 영역: 약 5 cm2; 밀도: 약 8.89 g/cm3.
실험 결과는 도 1에 도시되어 있다. 알 수 있는 바와 같이, 비스-벤조트리아졸(트리아졸로-벤조트리아졸-3-옥사이드), 1H-벤조 트리아졸(BZT) 및 5-메틸-1H-벤조트리아졸(TT)을 포함하는 3개의 상이한 부식 억제제를 시험하였다. x 축은 부식 속도(mpy)를 나타낸다. 표백제를 약 70,000초 후에 첨가하였고 FRC를 약 0.5 내지 약 1.2 ppm으로 유지하였다. TT 및 BZT와 비교하여, 비스-벤조트리아졸의 부식 속도는 살생물제의 존재 및 살생물제의 부재 하에서 매우 낮았다.
본원에 개시된 임의의 조성물/제제는 본원에 개시된 화합물/성분 중 임의의 것을 포함하거나, 이로 이루어지거나, 필수적으로 이로 이루어질 수 있다. 본 개시내용에 따르면, 어구 "필수적으로 이루어지다," "필수적으로 이루어진" 등은 청구범위의 범위를, 명시된 물질 또는 단계 및 청구된 발명의 기본적이고 신규한 특징(들)에 실질적으로 영향을 주지 않는 물질 또는 단계로 한정한다.
본원에서, 용어 "약"은 인용된 값이 각각의 시험 측정치에서 발견되는 표준 편차로부터 생기는 오차 이내에 있음을 지칭하며, 이러한 오차가 측정될 수 없는 경우, "약"은 인용된 값의 10% 이내임을 지칭한다.
본원에 개시되고 청구된 모든 조성물, 제제 및 방법은 본 개시내용에 비추어 과도한 실험없이 제조되고 실행될 수 있다. 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구체화될 수 있지만, 본 발명의 구체적인 실시형태가 본원에 상세하게 기술된다. 본 개시내용은 본 발명의 원리의 예시이며, 본 발명을 예시된 특정 실시형태로 한정하도록 의도되지 않는다.
또한, 명확히 달리 언급되지 않는 한, 단수형의 사용은 "적어도 하나의" 또는 "하나 이상의"를 포함하도록 의도된다. 예를 들어, "부식 억제제 화합물"은 "적어도 하나의 부식 억제제 화합물" 또는 "하나 이상의 부식 억제제 화합물"를 포함하도록 의도된다.
절대 용어 또는 근사 용어로 제시되는 임의의 범위는 양쪽 모두를 포함하도록 의도되며, 본원에 사용된 임의의 정의는 명료화를 위한 것이고 한정하려는 것이 아니다. 본 발명의 넓은 범위를 제시하는 수치 범위 및 파라미터가 근사치임에도 불구하고, 구체적인 예에서 제시된 수치는 가능한 한 정확하게 기록된 것이다. 그러나, 임의의 수치는 본질적으로 이의 각자의 시험 측정치에서 발견되는 표준 편차로부터 필연적으로 유래하는 특정 오차를 포함한다. 더욱이, 본원에 개시된 모든 범위는 그 안에 포함된 임의의 및 모든 하위범위(모든 분수값 및 정수값을 포함함)를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
더욱이, 본 발명은 본원에 기술된 다양한 실시형태들 중 일부 또는 전부의 임의의 및 모든 가능한 조합을 포함한다. 또한, 본원에 기술된 현재의 바람직한 실시형태에 대한 다양한 변화 및 변형이 당업자에게 명백할 것임이 이해되어야 한다. 이러한 변화 및 변형은 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 그리고 이의 의도된 이점을 감소시키지 않으면서 이루어질 수 있다. 따라서 이러한 변화 및 변형은 첨부된 청구범위에 의해 포함되도록 의도된다.

Claims (21)

  1. 수성 시스템과 접촉하는 금속 표면의 부식을 억제하는 방법으로서,
    , , , , , , , , , , , , 상기 임의의 선행 화합물의 이성질체 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 포함하는 부식 억제제 조성물을 상기 수성 시스템에 첨가하는 단계를 포함하고, 상기 식에서 R = 선형 또는 분지형 C1-C10 알킬기이고, 상기 부식 억제제 조성물은 0.01 ppm 내지 500 ppm의 투여량 비율로 상기 수성 시스템에 첨가되는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 금속 표면은 철, 구리, 철 합금, 구리 합금, 애드머럴티 황동(admiralty brass), 90% 구리 및 10% 니켈, 80% 구리 및 20% 니켈, 70% 구리 및 30% 니켈, 알루미늄 황동, 망간 황동, 납 네이벌 청동(leaded naval bronze), 인청동 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 부재를 포함하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 금속 표면은 구리를 포함하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 부식 억제제 조성물은 1H,6H-트리아졸로[4,5-e]-벤조트리아졸-3-옥사이드, 1H,6H-트리아졸로[4,5-e]-벤조트리아졸 및 이들의 임의의 조합을 포함하는, 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 부식 억제제 조성물은 1,5-디히드로벤조[1,2-d:4,5-d']비스([1,2,3]트리아졸, 이의 옥사이드 및 이들의 임의의 조합을 포함하는, 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 부식 억제제 조성물은 1,8-디히드로벤조[1,2-d:3,4-d']비스([1,2,3]트리아졸, 이의 옥사이드 및 이들의 임의의 조합을 포함하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 부식 억제제 조성물은 0.01 ppm 내지 100 ppm의 투여량 비율로 상기 수성 시스템에 첨가되는, 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 수성 시스템은 산화 할로겐 화합물을 포함하는, 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 산화 할로겐 화합물은 하이포아염소산 표백제, 염소, 브롬, 하이포아염소산염, 하이포아브롬산염, 이산화 염소, 요오드/하이포아요오드 산(iodine/hypoiodous acid), 하이포아브롬산, 할로겐화 히단토인 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 수성 시스템은 비(非) 할로겐 함유 산화 살생물제를 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 비 할로겐 함유 산화 살생물제는 과산화물, 과황산염, 과망간산염, 과아세트산 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 부식 억제제 조성물은 수혼화성 공용매를 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 수혼화성 공용매는 아세톤, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 포름산, 포름아미드, 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 부식 억제제 조성물은 첨가제를 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 첨가제는 추가적인 부식 억제제, 처리 중합체, 항미생물제, 스케일 부착 방지제 (anti-scaling agent), 착색제, 충전제, 완충제, 계면활성제, 점도 조절제, 킬레이트제, 분산제, 탈취제, 마스킹제, 산소 제거제, 지시 염료 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수성 시스템은 냉각 시스템, 보일러 시스템, 가열 시스템, 막 시스템, 제지 시스템, 식음료 시스템, 오일 및 가스 시스템 또는 물을 포함하는 임의의 시스템인, 방법.
  17. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부식 억제제는 비스-벤조트리아졸 및/또는 비스-벤조트리아졸의 산화물을 포함하는, 방법.
  18. 부식 억제 제제로서,
    물;
    염기;
    9 내지 14의 pH; 및
    , , , , , , , , , , , , 상기 임의의 선행 화합물의 이성질체 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 포함하고, 상기 식에서 R = 선형 또는 분지형 C1-C10 알킬기이고, 상기 제제는 1 중량% 내지 10 중량%의 염기, 60 중량% 내지 70 중량%의 물, 및 20 중량% 내지 30 중량%의 상기 화합물을 포함하는, 부식 억제 제제.
  19. 제18항에 있어서, 상기 염기는 수산화 나트륨을 포함하는, 제제.
  20. 제18항에 있어서, 상기 제제는 1 중량%의 염기, 69 중량%의 물, 및 30 중량%의 상기 화합물을 포함하는, 제제.
  21. 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 수성 시스템과 접촉하는 금속 표면의 부식을 억제하는 방법에서 사용하기 위한 제제.
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