RU2303083C1

RU2303083C1 - Corrosion inhibitor for low-freezing fluids

Info

Publication number: RU2303083C1
Application number: RU2006107638/02A
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Есенин (RU); Владимир Николаевич Есенин; Лариса Ивановна Денисович (RU); Лариса Ивановна Денисович
Original assignee: Институт элементоорганических соединений РАН (ИНЭОС РАН)
Priority date: 2006-03-14
Filing date: 2006-03-14
Publication date: 2007-07-20

Abstract

FIELD: chemical technologies; corrosion inhibitors for low-freezing fluids used as heat-transfer agents in domestic and industrial heat supply systems.

SUBSTANCE: proposed inhibitor contains the following components, mass-%: succinic acid, 3.5-4.5; adipic acid, 7.0-8.0; sodium hydroxide, 7.5-8.5; benzoic acid, 2.5-3.5; water, 35.0-40.0; benzotriazole, 0.25-0.50; sodium bicarbonate, 1.5-2.5; the remainder being glycerin.

EFFECT: enhanced corrosion resistance; avoidance of mineral deposits on the surfaces of items; reduced toxicity of heat-transfer agents.

2 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к ингибиторам коррозии, являющимися кислород- и азотсодержащими соединениями. Изобретение наиболее эффективно может быть использовано для изготовления низкозамерзающих жидкостей, применяемых в качестве теплоносителей в системах теплоснабжения бытового и промышленного назначения.The invention relates to the field of chemical technology, in particular to corrosion inhibitors, which are oxygen and nitrogen-containing compounds. The invention can most effectively be used for the manufacture of low-freezing liquids used as coolants in heating systems for domestic and industrial use.

Известна композиция ингибитора коррозии черных металлов на основе фосфатов алканоламинов и солей 2-меркаптобензтиазола (CS патент 226394, МПК⁷ C23F 11/10, 1985), однако она не предотвращает коррозию латуни, а антифриз, изготавливаемый на основе ингибитора, состоящего из силикатов, фосфатов, арилкарбоксилатов щелочных металлов и ароматического триазола (CS патент 213153, МПК⁷ C23F 11/10, 1984), агрессивен по отношению к чугуну. Ингибитор коррозии на основе солей алифатических моно- и дикарбоновых кислот С₅-C₁₆ (US патент 4647392, МПК⁷ С09К 5/00, 1987) имеет недостаточные защитные свойства в отношении алюминия.A known composition of a corrosion inhibitor of ferrous metals based on alkanolamine phosphates and salts of 2-mercaptobenzthiazole (CS patent 226394, IPC ⁷ C23F 11/10, 1985), however, it does not prevent brass corrosion, and antifreeze made on the basis of an inhibitor consisting of silicates, phosphates , aryl carboxylates of alkali metals and aromatic triazole (CS patent 213153, IPC ⁷ C23F 11/10, 1984), is aggressive towards cast iron. A corrosion inhibitor based on salts of aliphatic mono- and dicarboxylic acids C ₅ -C ₁₆ (US patent 4647392, IPC ⁷ C09K 5/00, 1987) has insufficient protective properties with respect to aluminum.

Наиболее близким по составу, свойствам и достигаемой цели является ингибитор коррозии для антифризов на основе этиленгликоля (RU патент 2241784, МПК⁷ C23F 11/08, 2004), выбранный нами в качестве прототипа, следующего состава, мас.%:The closest in composition, properties and goal to be achieved is a corrosion inhibitor for antifreeze based on ethylene glycol (RU patent 2241784, IPC ⁷ C23F 11/08, 2004), we selected as a prototype, the following composition, wt.%:

Адипиновая кислотаAdipic acid 6,5-7,56.5-7.5 Бензойная кислотаBenzoic acid 2,0-3,02.0-3.0 Гидроокись натрияSodium hydroxide 4,5-5,04,5-5,0 Тетраборат натрия десятиводныйSodium tetraborate decahydrate 4,0-4,54.0-4.5 Соль щелочного металла 2-меркаптобензтиазола2-mercaptobenzthiazole alkali metal salt 0,10-0,150.10-0.15 ВодаWater 10,0-12,010.0-12.0 Продукт взаимодействия о-фенилендиаминаThe product of the interaction of o-phenylenediamine с нитритом натрия и бензойной кислотойwith sodium nitrite and benzoic acid в этиленгликолеin ethylene glycol 2,5-5,02.5-5.0 ЭтиленгликольEthylene glycol ОстальноеRest

Недостатком ингибитора, несмотря на достаточно высокие антикоррозионные свойства, является наличие в его составе тетрабората натрия и этиленгликоля, оказывающих неблагоприятное воздействие на организм человека.The disadvantage of the inhibitor, despite the relatively high anti-corrosion properties, is the presence of sodium tetraborate and ethylene glycol in its composition, which have an adverse effect on the human body.

Задачей настоящего изобретения является создание не содержащего борсодержащих компонентов и этиленгликоля ингибитора коррозии с низкой коррозионной активностью по отношению ко всем конструкционным материалам систем теплоснабжения при повышении его экологической безопасности.The objective of the present invention is to provide a boron-containing component and ethylene glycol-free corrosion inhibitor with low corrosion activity with respect to all structural materials of heat supply systems while increasing its environmental safety.

Техническим результатом изобретения является повышение коррозионной стойкости всех конструкционных материалов систем теплоснабжения, предотвращение минеральных отложений на поверхностях их элементов и снижение токсичности низкозамерзающих жидкостей.The technical result of the invention is to increase the corrosion resistance of all structural materials of heat supply systems, prevent mineral deposits on the surfaces of their elements and reduce the toxicity of low-freezing liquids.

Поставленная задача достигается тем, что ингибитор коррозии для низкозамерзающих жидкостей, содержащий адипиновую и бензойную кислоту, гидроокись натрия и воду, дополнительно содержит янтарную кислоту, бензотриазол, бикарбонат натрия и глицерин при следующем соотношении компонентов, мас.%:This object is achieved in that the corrosion inhibitor for low-freezing liquids, containing adipic and benzoic acid, sodium hydroxide and water, additionally contains succinic acid, benzotriazole, sodium bicarbonate and glycerin in the following ratio, wt.%:

Янтарная кислотаsuccinic acid 3,5-4,53.5-4.5 Адипиновая кислотаAdipic acid 7,0-8,07.0-8.0 Бензойная кислотаBenzoic acid 2,5-3,52.5-3.5 Гидроокись натрияSodium hydroxide 7,5-8,57.5-8.5 БензотриазолBenzotriazole 0,25-0,500.25-0.50 ВодаWater 35,0-40,035.0-40.0 Бикарбонат натрияBicarbonate of soda 1,5-2,51.5-2.5 ГлицеринGlycerol ОстальноеRest

Янтарную кислоту используют согласно ГОСТ 6341-75, адипиновую кислоту согласно ГОСТ 10558-80, бензойную кислоту согласно ГОСТ 6413-77.Succinic acid is used according to GOST 6341-75, adipic acid according to GOST 10558-80, benzoic acid according to GOST 6413-77.

Гидроокись натрия соответствует ГОСТу 2263-79, бензотриазол - ТУ 6-09-805-63, бикарбонат натрия - ГОСТу 2156-76, глицерин - ГОСТу 6824-96.Sodium hydroxide corresponds to GOST 2263-79, benzotriazole - TU 6-09-805-63, sodium bicarbonate - GOST 2156-76, glycerin - GOST 6824-96.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что данный состав ингибитора коррозии отличается от известного введением новых компонентов, и, таким образом, данное техническое решение соответствует критерию новизна.Comparative analysis with the prototype shows that this composition of the corrosion inhibitor differs from the known introduction of new components, and thus, this technical solution meets the criterion of novelty.

Применение в данном составе новых компонентов в сочетании с известными при указанном их соотношении обеспечивает свойства, которые проявляются только в данном техническом решении: высокая коррозионная стабильность состава относительно конструкционных материалов (медь, латунь, припой, сталь, чугун, алюминий) систем теплоснабжения, предотвращение минеральных отложений на поверхностях их элементов при снижении токсичности ингибитора. При изучении других технических решений в данной области технологии признаки, отличающие заявленное изобретение от прототипа, не были выявлены, что обеспечивает соответствие данного технического решения критерию существенные отличия.The use of new components in this composition in combination with the known ones at their indicated ratio provides properties that are manifested only in this technical solution: high corrosion stability of the composition relative to structural materials (copper, brass, solder, steel, cast iron, aluminum) heat supply systems, prevention of mineral deposits on the surfaces of their elements while reducing the toxicity of the inhibitor. When studying other technical solutions in this field of technology, signs that distinguish the claimed invention from the prototype were not identified, which ensures that this technical solution meets the criterion of significant differences.

Приготовление ингибитора коррозии данного состава осуществляют последовательным смешением компонентов при 80-85°С.The preparation of a corrosion inhibitor of this composition is carried out by sequential mixing of the components at 80-85 ° C.

Пример 1. В емкость помещают 40,0 г воды, 35,7 г глицерина, 7,50 г адипиновой кислоты, 4,00 г янтарной кислоты, 3,00 г бензойной кислоты, 7,80 г едкого натра, 0,25 г бензотриазола и 2,00 г бикарбоната натрия. Смесь перемешивают в течение 1 ч до полного растворения компонентов.Example 1. 40.0 g of water, 35.7 g of glycerol, 7.50 g of adipic acid, 4.00 g of succinic acid, 3.00 g of benzoic acid, 7.80 g of sodium hydroxide, 0.25 g are placed in a container benzotriazole and 2.00 g of sodium bicarbonate. The mixture is stirred for 1 h until the components are completely dissolved.

Аналогично готовят и другие составы.Other formulations are prepared similarly.

Из состава ингибитора коррозии, приведенного в таблице 1 (примеры 1-15), готовят образцы низкозамерзающих жидкостей для испытания на коррозионную активность путем его разбавления 50 об.%-ным водным раствором глицерина в соотношении от 1:8 до 1:9. Для приготовления теплоносителей с температурой замерзания не выше минус 35°С и минус 40°С ингибитор коррозии разбавляют 55 об%-ным или 60 об.%-ным водным раствором глицерина в соотношении от 1:8 до 1:9.From the composition of the corrosion inhibitor shown in table 1 (examples 1-15), samples of low-freezing liquids are prepared for testing for corrosion activity by diluting it with a 50 vol.% Aqueous glycerol solution in a ratio of 1: 8 to 1: 9. To prepare coolants with a freezing point not higher than minus 35 ° С and minus 40 ° С, the corrosion inhibitor is diluted with 55% or 60% vol. Aqueous glycerol in a ratio of 1: 8 to 1: 9.

Коррозионные испытания охлаждающих жидкостей проводят по методике ASTM D-1384 "Snandart Test Method for Corrosion Test for Engine Coolants in Glassware" в течение 336 ч при 88±1°С.Corrosion tests of coolants are carried out according to ASTM D-1384 "Snandart Test Method for Corrosion Test for Engine Coolants in Glassware" for 336 hours at 88 ± 1 ° C.

Сравнительные результаты коррозионных испытаний образцов согласно изобретения и нормам по ГОСТ 28084 приведены в таблице 2.Comparative results of corrosion testing of samples according to the invention and standards according to GOST 28084 are shown in table 2.

Как видно из таблиц 1 и 2, составы 1-5 обладают высокими антикоррозионными свойствами.As can be seen from tables 1 and 2, compositions 1-5 have high anticorrosive properties.

Уменьшение содержания адипиновой кислоты ниже 7,0 мас.% вызывает повышенное коррозионное воздействие жидкости на медь, латунь и припой (пример 6), а увеличение ее концентрации выше 8,0 мас.% не приводит к положительному эффекту (пример 7).A decrease in the adipic acid content below 7.0 wt.% Causes an increased corrosive effect of the liquid on copper, brass and solder (example 6), and an increase in its concentration above 8.0 wt.% Does not lead to a positive effect (example 7).

При снижении содержания бензойной кислоты ниже 2,5 мас.% отмечается повышенная коррозия припоя (пример 8), а повышение его содержания выше 3,5 мас.% отрицательно сказывается на коррозионных потерях алюминия (пример 9).With a decrease in the content of benzoic acid below 2.5 wt.%, Increased corrosion of the solder is noted (example 8), and an increase in its content above 3.5 wt.% Negatively affects the corrosion loss of aluminum (example 9).

Снижение содержания гидроокиси натрия ниже нижнего предела приводит к значительной коррозии черных металлов (пример 10), а его увеличение выше 8,5 мас.% вызывает коррозию алюминия (пример 11).A decrease in the content of sodium hydroxide below the lower limit leads to significant corrosion of ferrous metals (example 10), and its increase above 8.5 wt.% Causes corrosion of aluminum (example 11).

Уменьшение концентрации янтарной кислоты ниже 3,5 мас.% приводит к существенным коррозионным потерям черных металлов (пример 12), а повышение ее концентрации выше 4,5 мас.% вызывает коррозию латуни (пример 13).A decrease in the concentration of succinic acid below 3.5 wt.% Leads to a significant corrosion loss of ferrous metals (example 12), and an increase in its concentration above 4.5 wt.% Causes corrosion of brass (example 13).

Уменьшение содержания бензотриазола ниже 0,25 мас.% отрицательно сказывается на коррозионном поведении меди и латуни (пример 14), а при его концентрациях, превышающих верхний предел, положительный эффект не усиливается (пример 15).A decrease in the content of benzotriazole below 0.25 wt.% Negatively affects the corrosive behavior of copper and brass (example 14), and at its concentrations exceeding the upper limit, the positive effect is not enhanced (example 15).

Снижение содержания бикарбоната натрия ниже нижнего предела приводит к значительной коррозии черных металлов (пример 16), а его увеличение выше 2,5 мас.% вызывает коррозию алюминия и припоя (пример 17).A decrease in the content of sodium bicarbonate below the lower limit leads to significant corrosion of ferrous metals (example 16), and its increase above 2.5 wt.% Causes corrosion of aluminum and solder (example 17).

При концентрации воды ниже и выше заявленных пределов (35,0-40,0 мас.%) в образцах наблюдается выпадение осадка.At water concentrations below and above the declared limits (35.0-40.0 wt.%), Precipitation is observed in the samples.

Таким образом, низкозамерзающая жидкость, полученная на основе данного ингибитора коррозии, отличается высокими защитными свойствами по отношению к конструкционным материалам систем теплоснабжения, предотвращает минеральные отложения на поверхностях их элементов и является экологически безопасной для здоровья человека и окружающей среды.Thus, the low-freezing fluid obtained on the basis of this corrosion inhibitor has high protective properties with respect to structural materials of heat supply systems, prevents mineral deposits on the surfaces of their elements and is environmentally friendly to human health and the environment.

Таблица 1.
Составы ингибитора коррозии для приготовления испытуемых охлаждающих жидкостей.Table 1.
Corrosion inhibitor compositions for preparing test coolants. Наименование компонентовName of components 1one 22 33 4four 55 66 77 88 99 1010 11eleven 1212 1313 14fourteen 15fifteen 1616 1717 Адипиновая кислотаAdipic acid 7,507.50 7,807.80 8,008.00 7,307.30 7,007.00 6,906.90 8,108.10 7,007.00 7,907.90 7,807.80 7,807.80 8,308.30 7,707.70 7,807.80 7,807.80 7,707.70 7,507.50 Бензойная кислотаBenzoic acid 3,003.00 2,802.80 3,203.20 2,502,50 3,503,50 2,802.80 3,003.00 2,402.40 3,603.60 2,502,50 2,402.40 2,502,50 2,602.60 2,552,55 2,902.90 2,502,50 3,503,50 Гидроокись натрияSodium hydroxide 7,807.80 7,507.50 8,208.20 8,008.00 8,508.50 7,707.70 8,008.00 7,607.60 7,807.80 7,407.40 8,608.60 7,907.90 7,807.80 8,308.30 8,008.00 7,907.90 7,907.90 Янтарная кислотаsuccinic acid 4,004.00 3,503,50 4,504,50 4,204.20 3,803.80 4,004.00 3,903.90 4,204.20 4,004.00 3,903.90 4,004.00 3,403.40 4,604.60 4,104.10 4,204.20 3,703.70 4,004.00 БензотриазолBenzotriazole 0,250.25 0,350.35 0,400.40 0,500.50 0,450.45 0,250.25 0,250.25 0,500.50 0,250.25 0,500.50 0,250.25 0,250.25 0,400.40 0,200.20 0,600.60 0,250.25 0,500.50 Бикарбонат натрияBicarbonate of soda 2,002.00 2,502,50 1,801.80 2,102.10 1,501,50 2,002.00 2,502,50 1,501,50 2,002.00 1,501,50 2,002.00 2,502,50 1,901.90 1,701.70 2,002.00 1,401.40 2,602.60 ВодаWater 40,040,0 40,040,0 35,035.0 37,037.0 38,038,0 40,040,0 40,040,0 40,040,0 38,038,0 40,040,0 37,037.0 40,040,0 38,038,0 37,037.0 35,035.0 40,040,0 40,040,0 ГлицеринGlycerol ОстальноеRest

Таблица 2.
Результаты коррозионных испытаний заявленного состава к требованиям ГОСТ 28084 по потере в массе.Table 2.
The results of corrosion tests of the claimed composition to the requirements of GOST 28084 for loss in mass. МатериалMaterial СоставStructure Требования ГОСТ 28084GOST 28084 requirements 1one 22 33 4four 55 66 77 88 99 1010 11eleven 1212 1313 14fourteen 15fifteen 1616 1717 МедьCopper 0,80.8 1,11,1 1,01,0 0,70.7 1,41.4 2,62.6 0,60.6 1,41.4 1,01,0 0,80.8 0,70.7 0,90.9 1,01,0 3,83.8 1,31.3 1,11,1 1,51,5 3,753.75 ЛатуньBrass 2,12.1 1,71.7 2,22.2 1,81.8 1,61,6 4,74.7 1,91.9 2,22.2 2,12.1 2,42,4 2,52,5 1,11,1 4,84.8 3,03.0 1,61,6 2,72.7 2,32,3 3,753.75 ПрипойSolder 2,92.9 2,12.1 2,32,3 2,82,8 3,43.4 7,37.3 2,42,4 5,95.9 1,91.9 2,62.6 3,73,7 1,81.8 3,93.9 2,42,4 1,71.7 2,52,5 2,32,3 7,507.50 СтальSteel 0,20.2 0,30.3 0,20.2 0,10.1 0,00,0 0,40.4 0,00,0 0,10.1 0,40.4 2,92.9 0,00,0 3,33.3 0,10.1 0,00,0 0,10.1 3,93.9 0,10.1 3,753.75 ЧугунCast iron 0,20.2 0,40.4 0,30.3 0,20.2 0,10.1 0,40.4 0,10.1 0,20.2 0,60.6 3,43.4 0,10.1 3,83.8 0,20.2 0,30.3 0,20.2 4,04.0 0,40.4 3,753.75 АлюминийAluminum 0,80.8 1,21,2 1,11,1 1,41.4 0,90.9 0,80.8 0,90.9 1,21,2 3,93.9 1,11,1 4,74.7 2,62.6 1,31.3 1,71.7 1,51,5 1,31.3 4,94.9 3,753.75

Claims

A corrosion inhibitor for low-freezing liquids containing adipic and benzoic acids, sodium hydroxide and water, characterized in that it additionally contains succinic acid, benzotriazole, sodium bicarbonate and glycerin in the following ratio, wt.%:

succinic acid 3.5-4.5 Adipic acid 7.0-8.0 Benzoic acid 2.5-3.5 Sodium hydroxide 7.5-8.5 Benzotriazole 0.25-0.50 Water 35.0-40.0 Bicarbonate of soda 1.5-2.5 Glycerol Rest