一种具有缓蚀效果的融雪剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种融雪剂，具体是一种具有缓蚀效果的融雪剂。
【背景技术】
[0002] 基于NaCl的传统融雪盐在融雪性能和成本方面的优势明显，但其缺点显而易见， 尤其是对道路混凝土内钢筋锈蚀和车辆金属部件的腐蚀性问题难以破解；一般来讲，混凝 土可以为钢筋创造碱性环境，形成钝化膜，使钢筋多年不生锈，而氯盐离子的穿透极易破坏 钝化膜，使钢筋转为活化腐蚀状态，形成电化学腐蚀；此外，融雪剂水溶液溅入汽车底部，使 车底金属部件发生电化学腐蚀反应，产生锈蚀，导致车辆故障甚至使车体提前报废，影响行 车安全。
[0003] 为解决金属腐蚀问题，在腐蚀介质中添加缓蚀剂是经过长期实践检验，最为简单 有效的方法，其作用机理主要基于三种类型：一是基于吸附理论，属于表面活性物质的有机 缓蚀剂，其分子由亲水疏油的极性基和亲油疏水的非极性基组成，在介质中，极性基定向吸 附排列在金属表面，从表面排除水分子和氢离子等致腐离子，使之疏离金属表面，从而起到 缓蚀作用；二是基于成膜理论，缓蚀剂与金属或腐蚀介质的离子发生反应，在金属表面生成 不溶或难溶的具有保护作用的膜层，阻止腐蚀过程，起到缓蚀作用；三是基于电极过程抑制 理论，缓蚀剂的加入，抑制了金属在腐蚀介质中的电化学过程，减缓电化学腐蚀速度；缓蚀 剂的存在，可能分别增大阴极极化或阳极极化，也可能同时增大阴极极化和阳极极化。
[0004] 近年来，国内外关于缓蚀剂的生产制备、性能分析和应用研宄比较多，但针对融雪 剂体系，如何选择适宜的缓蚀剂，融雪剂和缓蚀剂之间如何相互作用等方面的研宄文献报 道较少，存在着很多研宄空白，国内针对融雪剂专门开发的缓蚀剂甚至还未出现授权专利； 由于羧甲基壳聚糖（CMC)具有成本低、无毒性、生物降解性等特点，近年来，逐渐被用作缓 蚀剂，程莎等（2007)、陈德英等（2009)、邓俊英等（2010)、吴茂涛（2010)研宄了其在海水介 质或酸性溶液中的缓蚀性能；杨小刚（2008)、陈德英（2009)、张晓波（2009)分别研宄了其 对G105钢、Q235钢和铝等金属的缓蚀性能；李言涛等（2010)研宄了 CMC与其他缓蚀剂的 协同缓蚀性能，但是，CMC在融雪剂体系中的缓蚀性能研宄还未见文献报道。
[0005] 综合文献报道，研宄如何将羧甲基壳聚糖（CMC)用于融雪剂体系，对充分利用储 量巨大的天然含氮有机化合物，具有很强的现实意义。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种具有缓蚀效果的融雪剂，以解决上述【背景技术】中提出 的问题。
[0007] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0008] 一种具有缓蚀效果的融雪剂，所述融雪剂主要成分为NaCl，所述融雪剂具有 CMC-ZnSO4复配缓蚀剂，CMC的添加量为0· 065%，ZnSO 4添加量为8. 7 - 26. lppm。
[0009] 作为本发明进一步的方案：所述ZnSO4-CMC复配缓蚀剂的复配含量是CMC50- 150mg/L，ZnSO4为 2 -10mg/L。
[0010] 作为本发明进一步的方案：21^04添加量为26. lppm。
[0011] 作为本发明进一步的方案：ZnSO4-CMC复配缓蚀剂的复配含量是CMC 150mg/L， ZnSO4为 2mg/L。
[0012] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：针对NaCl融雪剂对道路腐蚀性较强的问 题，本发明从道路交通运输安全和环境生态保护的角度考察了 CMC及其与21^04复配体系 的缓蚀性能，通过在NaCl融雪剂中加入CMC-ZnSO4复配缓蚀剂，达到降低融雪剂腐蚀的目 的，CMC能在一定程度上减小NaCl溶液对Q345钢的腐蚀，水溶性CMC中有大量的-COOH等 基团，可以结合在碳钢表面，形成一层吸附膜，将碳钢和腐蚀液隔离开，从而抑制腐蚀的进 行；锌盐本身具有缓蚀效果，但考虑到成本、自身的酸性等因素，通常都会与其它成分复配， 本发明的创新之处在于利用环保的CMC与ZnSO 4复配，可在很小ZnSO 4加入量（ppm级）的 情况下获得良好的缓蚀效果，有利于在公路、桥梁等场合大规模推广应用，从而保证冰雪天 气下的道路交通运输安全。
【附图说明】
[0013] 图1为电化学测试电极的结构示意图；
[0014] 图2为电化学测试电极的底部结构示意图；
[0015] 图3极化曲线测试装置示意图；
[0016] 图4为失重法浸泡腐蚀试验工艺流程图；
[0017] 图5为CMC浓度为150mg/L时，缓蚀试验结束后的金相显微镜图；
[0018] 图6为未添加缓蚀剂的NaCl腐蚀液中的金相显微镜图；
[0019] 图7为CMC含量对缓蚀率的影响曲线图；
[0020] 图8为Q345钢在添加不同浓度CMC的20% NaCl溶液中的极化曲线图；
[0021] 图9为0取代的CMC分子结构式；
[0022] 图10为CMC与ZnSO4M配对缓蚀率的影响曲线图；
[0023] 图11为CMC与ZnSO^浓度为20%的NaCl中Q345钢的极化曲线图；
[0024] 图12为CMC-ZnSO4复合添加剂对NaCl融冰能力的影响示意图；
[0025] 图13为Q345钢在添加不同含量CMC的20% NaCl溶液中浸泡10天的试验现象 图；
[0026] 图14为0取代的CMC分子（η = 3)的空间构型图；
[0027] 图15为0取代的CMC分子（η = 3)原子Mulliken电荷分布图；
[0028] 图16为CMC在碳钢表面的吸附示意图。
【具体实施方式】
[0029] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0030] 实施例1
[0031] I. 1融雪剂的融冰能力试验
[0032] 根据对融雪剂融雪能力的要求，筛选融雪能力达到NaCl融雪能力的90%的环境 友好、作物营养型融雪剂，为了消除天然雪本身所含杂质对融雪能力的测试带来的干扰，同 时考虑到反复融冻产生的冰面行车安全的影响远大于正常积雪，本试验采用试验室制备的 冰块进行测试，因此本文中统一采用"融冰能力"以避免引起混淆，但测试结果应该代表了 这些融雪剂的融雪能力，融冰能力参照北京市地方标准DB11/T161-2002进行。
[0033] 1)试验设备
[0034] (a)低温恒温冰柜；
[0035] (b)低温温度计（一等标准水银温度计，_30+20°C，最小刻度0· 1);
[0036] (c) SWC - II D精密数字温度温差仪（南京桑力电子设备厂，温度/温差分辨率： 〇. ore /o. oorc )；
[0037] (d)量筒（10ml、25mL、5〇mL、IOOmL);
[0038] (e)培养皿（直径 150mm);
[0039] (f)真空抽滤装置；
[0040] 2)材料及试剂
[0041] 制备冰块：在直径为150mm的培养皿中各加入IOOmL蒸馏水，放入柜内温度 为-KTC的低温恒温冰柜冷冻20小时，制备成形状相同的冰块。
[0042] 3)试验方法
[0043] 取20g融雪剂试样，在恒温冰柜中-KTC条件下于Imin内均匀撒布在培养皿中的 冰面上，关闭冰柜柜门，分别于30min、60min、90min后计量液体的体积，记为V awru，同等条 件下做NaCl对比试验，NaCl不同时间融化液体的体积记为VNaa，融雪剂的相对融雪能力用 Rdi表示，则通过公式1计算R di:
[0044]
[0045] 式中：Rdi-融雪剂与NaCl的相对融雪能力；
[0046] Vas剂一融雪剂所融的液体体积，单位为mL ;
[0047] VNaa - NaCl所融的液体体积，单位为mL。
[0048] L 2缓蚀剂腐蚀性能评价试验
[0049] 1)试验材料选择
[0050] 融雪剂撒布融化后主要影响路面基体和路面交通工具，腐蚀是最主要的问题之 一，由于钢材是道路和交通工具的重要材料，故采用钢材为主要研宄对象，作为低合金高 强度结构钢的一种，Q345钢属于低碳微合金钢，在我国低合金钢中产量最大、应用最广，可 用于替代12MnV、14MnNb、18Nb、16MnRE、16Mn等多个钢种，Q345钢的主要组成元素比例与 16Mn钢基本相同，但是增加了 V、Ti、Nb微量合金元素，这些元素能细化晶粒，使Q345的韧 性、综合机械性能得到了提高；Q345的塑性和焊接性良好，可用做车辆、桥梁等承受动荷的 结构，以及机械零件、建筑结构和一般金属结构件，可用于_40°C以下的高寒地区；因此，选 用Q345钢材作为试验材料，研宄添加不同缓蚀剂和改变缓蚀剂含量材料腐蚀性能的影响， Q345钢的化学成分列于表一。
[0051] Q345钢按强度指标可以分为A、B、C、D、E五个质量等级，表一是不同等级Q345钢 的化学成分。
[0052] 表一不同等级Q345钢的化学成分（％ )
[0053]
[0054] 2)研宄方法
[0055] 采用电化学方法和失重法评价材料腐蚀性能
[0056] (a)电化学方法测量腐蚀行为
[0057] 表二和表三