专利名称：一种金属酸洗缓蚀剂及其制备方法
技术领域：
本发明属于防止金属腐蚀的生物缓蚀剂技术领域，特别涉及用毛发水解液或生产胱氨酸的废液制备金属酸洗缓蚀剂及其方法。
背景技术：
金属腐蚀引起的环境污染破坏了生态平衡，危及人类健康，造成严重的经济损失。研究显示，每年因腐蚀而造成的经济损失约占一个国家GNP的3％～4％，其中我国每年因腐蚀造成的经济损失就约合2800亿人民币。因此，研究金属材料腐蚀与防护方法具有十分重要的意义。缓蚀剂是在很低的浓度下，能够抑制金属材料在腐蚀介质中被破坏的物质。添加缓蚀剂具有工艺简便、成本低廉、保护效果好和适用性强的特点。
目前所使用的金属缓蚀剂多为无机缓蚀剂和人工合成的有机缓蚀剂，它们存在各种各样的缺陷。有的缓蚀性能差，有的缓蚀剂添加量多，有的毒性大，有的成本高等许多问题。因而，人们迫切希望开发一种高效、低毒、剂量小、成本低的新型缓蚀剂，从而转向利用天然物质制备新型缓蚀剂，如中国专利公开号为CN86104445的“一种防止钢铁腐蚀的缓蚀剂”，是以植物提取物为主要组分，其主要不足之处是制备工艺复杂，使用量高达2％，生产及使用成本高。
发明内容
本发明的目的是针对现有金属缓蚀剂的不足之处，提供一种金属酸洗缓蚀剂及其制备方法。本发明产品具有用量小、低毒、无公害、废物利用及成本低；能有效地防止金属材料在酸洗过程中的腐蚀，并具有良好的酸雾抑制作用；延长金属材料的使用寿命等特点。本发明方法具有工艺简单，操作简便，生产成本低，便于工业生产等特点。
本发明的目的是这样实现的一种金属酸洗缓蚀剂及其制备方法，是利用动物毛发的水解液或浓缩后过滤除去氯化铵沉淀的生产胱氨酸的废液，加入适量的无机和有机缓蚀剂，制得成本低且缓蚀效率高的金属酸洗缓蚀剂。由于动物毛发中的动物蛋白质是一种含氮的生物高聚物，将其水解后，得到多种氨基酸。生产胱氨酸的废液中也含有大量的氨基酸等物质。这种既含羰基又含氨基的化合物对金属有较好的缓蚀作用。此外，氨基酸分子本身具有两性结构，其平衡式在酸性介质中，平衡向右移，氨基酸分子的正电荷端由于静电作用吸附在金属表面，而它的非极性极或-COO-就阻止H+接近金属表面，特别是碳钢材料的表面，抑制其阴极极化，故缓蚀效率高。又因动物毛发和生产胱氨酸的废液是污染环境的废弃物，本发明用动物毛发或生产胱氨酸的废液为主要原料制备缓蚀效率高的生物缓蚀剂，原料充足，成本低廉，废物利用，有利于环境保护。
一种金属酸洗缓蚀剂的组分及质量百分比动物毛发水解液或生产胱氨酸的废液 60-70％有机缓蚀剂15-25％无机缓蚀剂0.5-1％表面活性剂5-10％其中有机缓蚀剂为季胺盐、乌洛托品、硫脲及其衍生物、吡啶系化合物等一种或多种，具体种数根据缓蚀的金属材料而定；无机缓蚀剂为碘化钾(KI)、磷酸盐、碳酸盐、硅酸盐等一种或多种，具体种数根据缓蚀的金属材料而定；表面活性剂为聚氧乙烯基壬基丁基醚(OP)、聚乙二醇、平平加等一种或多种，具体种数根据缓蚀的金属材料而定。
一种金属酸洗缓蚀剂的制备方法，其具体的方法步骤如下(1).制备毛发水解液将动物毛发放置于水解装置中，加入酸溶液，毛发与酸溶液的配比为每100g毛发加入35％的盐酸500～600ml或70％的硫酸350～450ml。在100～115℃下回流水解12～16小时，水解完毕后就制备出毛发水解液；(2).制备生产胱氨酸的废液的母液将生产胱氨酸的废液放置于浓缩装置中，进行加热蒸发，浓缩至原体积的50％～70％，停止加热，并让其冷却至室温，然后对其进行过滤，除去结晶的氯化铵等杂质，再对除去杂质的浓缩液用盐酸或硫酸调至pH为3～5，就制备出生产胱氨酸的废液的母液；(3).制备金属酸洗缓蚀剂按第(1)步制备出的毛发水解液或第(2)步制备出的生产胱氨酸的废液的母液有机缓蚀剂无机缓蚀剂表面活性剂的质量百分比为60-70∶15-25∶0.5-1∶5-10的比例混合，并搅拌均匀后，制备出金属酸洗缓蚀剂。
本发明采用上述技术方案后，其产品的主要原料是动物毛发或生产胱氨酸后的废液，原料来源充足且为废物利用，价廉又有利于环境保护。其产品为生物缓蚀剂，低毒、无公害，且用量小(仅为0.5％)，对金属材料的缓蚀率可高达99％以上，抑制酸雾率也高达95％以上，能延长金属材料的使用寿命。本发明方法具有工艺简单，操作简便，生产成本低，便于工业生产等特点。本发明可广泛应用防止金属材料的腐蚀，特别适用于防止钢铁材料的腐蚀。
具体实施例方式
下面结合具体实施方式
，进一步说明本发明。
实施例1一种金属酸洗缓蚀剂的制备方法的方法步骤如下(1).制备毛发水解液将动物毛发放置于水解器中，再加入盐酸溶液，毛发与盐酸溶液的配比为每100g毛发加入35％的盐酸溶液520ml，在115℃温度下回流水解12小时；(2).制备金属酸洗缓蚀剂将第(1)步制备出的50ml毛发水解液，配置10ml季胺盐、10g乌洛托品的有机缓蚀剂和0.5gKI的无机缓蚀剂及5mlOP、2.5ml聚乙二醇的表面活性剂混合，并搅拌溶解均匀。
实施例2一种金属酸洗缓蚀剂的制备方法的方法步骤如下(1).制备毛发水解液将动物毛发放置于水解器中，再加入硫酸溶液，毛发与硫酸溶液的配比为每100g毛发加入70％的硫酸溶液360ml，在100℃温度下回流水解16小时；(2).制备金属酸洗缓蚀剂将第(1)步制备出来的50ml毛发水解液，配置10ml季胺盐、10g乌洛托品的有机缓蚀剂和0.5gKI的无机缓蚀剂及5mlOP、2.5ml聚乙二醇的表面活性剂混合，并搅拌溶解均匀。
实施例3一种金属酸洗缓蚀剂的制备方法，其方法步骤如下(1).制备生产胱氨酸的废液的母液将600ml的生产胱氨酸的废液放置于浓缩罐中，进行加热蒸发，浓缩至原体积的60％，停止加热，并让其冷却至室温，然后对其进行过滤，除去结晶的氯化铵等杂质，再对除去杂质的浓缩液用盐酸或硫酸调至pH为4，就制备出生产胱氨酸的废液的母液；(2).制备金属酸洗缓蚀剂将第(1)步制备出来的50ml生产胱氨酸的废液的母液，配置10ml季胺盐、10g乌洛托品的有机缓蚀剂和0.5gKI的无机缓蚀剂及5mlOP、2.5ml聚乙二醇的表面活性剂混合，并搅拌溶解均匀。
本发明的生物缓蚀剂的实验结果
本实验的试品为10.10×2.40×0.22cm的金属铁片。进行三组实验，每组实验为三块金属铁片。在200ml 20％的硫酸溶液中，分别加入实施例1和实施例2及实施例3制备出来的金属酸洗缓蚀剂1ml(即本发明的生物缓蚀剂的用量为0.5％)，搅拌均匀后，分别将洗净的金属铁片试品，各分别放入酸洗缓蚀剂溶液中，在60℃温度下挂片4小时，取出进行检测。测量结果证实三组金属铁片的缓蚀率均为99％以上，其抑雾率也均为95％以上。
权利要求
1.一种金属酸洗的缓蚀剂，其特征在于其组分及其质量百分比为动物毛发水解液或生产胱氨酸的废液60-70％有机缓蚀剂 15-25％无机缓蚀剂 0.5-1％表面活性剂 5-10％。
2.按照权利要求1所述的一种金属酸洗的缓蚀剂，其特征在于所述的有机缓蚀剂为季胺盐、乌洛托品、硫脲及其衍生物、吡啶系化合物中的一种或多种，具体种数根据缓蚀的金属材料而定；所述的无机缓蚀剂为碘化钾、磷酸盐、碳酸盐、硅酸盐中的一种或多种，具体种数根据缓蚀的金属材料而定；所述的表面活性剂为聚氧乙烯基壬基丁基醚、聚乙二醇、平平加中的一种或多种，具体种数根据缓蚀的金属材料而定。
3.一种金属酸洗的缓蚀剂的制备方法，其特征在于其方法步骤如下(1).制备毛发水解液将动物毛发放置于水解装置中，加入酸溶液，毛发与酸溶液的配比为每100g毛发加入35％的盐酸500～600ml或70％的硫酸350～450ml，在100～115℃下回流水解12～16小时；(2).制备生产胱氨酸的废液的母液将生产胱氨酸的废液放置于浓缩装置中，进行加热蒸发，浓缩至原体积的50％～70％，停止加热，并让其冷却至室温，然后对其进行过滤，除去结晶的氯化铵等杂质，再对除去杂质的浓缩液用盐酸或硫酸调至pH为3～5；(3).制备金属酸洗缓蚀剂按第(1)步制备出的毛发水解液或第(2)步制备出的生产胱氨酸的废液的母液∶有机缓蚀剂∶无机缓蚀剂∶表面活性剂的质量百分比为60-70∶15-25∶0.5-1∶5-10的比例混合，并搅拌均匀。
4.按照权利要求2所述的一种金属酸洗的缓蚀剂的制备方法，其特征在于一种金属酸洗缓蚀剂的制备方法的方法步骤如下(1).制备毛发水解液将动物毛发放置于水解器中，再加入盐酸溶液，毛发与盐酸溶液的配比为每100g毛发加入35％的盐酸溶液520ml，在115℃温度下回流水解12小时；(2).制备金属酸洗缓蚀剂将第(1)步制备出的50ml毛发水解液，配置10ml季胺盐、10g乌洛托品的有机缓蚀剂和0.5gKI的无机缓蚀剂及5mlOP、2.5ml聚乙二醇的表面活性剂混合，并搅拌溶解均匀。
5.按照权利要求2所述的一种金属酸洗的缓蚀剂的制备方法，其特征在于一种金属酸洗缓蚀剂的制备方法的方法步骤如下(1).制备毛发水解液将动物毛发放置于水解器中，再加入硫酸溶液，毛发与硫酸溶液的配比为每100g毛发加入70％的硫酸溶液360ml，在100℃温度下回流水解16小时；(2).制备金属酸洗缓蚀剂将第(1)步制备出来的50ml毛发水解液，配置10ml季胺盐、10g乌洛托品的有机缓蚀剂和0.5gKI的无机缓蚀剂及5mlOP、2.5ml聚乙二醇的表面活性剂混合，并搅拌溶解均匀。
6.按照权利要求2所述的一种金属酸洗的缓蚀剂的制备方法，其特征在于一种金属酸洗缓蚀剂的制备方法的方法步骤如下(1).制备生产胱氨酸的废液的母液将600ml的生产胱氨酸的废液放置于浓缩罐中，进行加热蒸发，浓缩至原体积的60％，停止加热，并让其冷却至室温，然后对其进行过滤，除去结晶的氯化铵等杂质，再对除去杂质的浓缩液用盐酸或硫酸调至pH为4；(2).制备金属酸洗缓蚀剂将第(1)步制备出来的50ml生产胱氨酸的废液的母液，配置10ml季胺盐、10g乌洛托品的有机缓蚀剂和0.5gKI的无机缓蚀剂及5mlOP、2.5ml聚乙二醇的表面活性剂混合，并搅拌溶解均匀。
全文摘要
一种金属酸洗缓蚀剂及其制备方法，属于防止金属腐蚀的生物缓蚀剂技术领域。本发明生物缓蚀剂主要以动物毛发水解液或生产胱氨酸的废液为原料；本发明方法是利用动物毛发的水解液或浓缩处理后的生产胱氨酸的废液，加入适量的无机和有机缓蚀剂及表面活性剂制成。本发明产品对金属材料的缓蚀效率高达99％以上，抑制酸雾率高达95％以上，用量仅为0.5％，低毒、无公害；本发明方法具有工艺简单，操作简便，生产成本低，便于工业生产等特点。本发明可广泛应用于防止金属材料的腐蚀，特别适用于防止钢铁材料的腐蚀。
文档编号C23F11/10GK1804125SQ20061005404
公开日2006年7月19日 申请日期2006年1月19日 优先权日2006年1月19日
发明者谭世语, 杨尚军 申请人:重庆大学