专利名称：一种适用于腐蚀介质的复配型缓蚀剂及其制备方法
技术领域：
本发明属于金属腐蚀与防护领域，具体涉及一种适用于腐蚀介质的复配型缓蚀剂 及其制备方法。
背景技术：
缓蚀剂是添加于腐蚀介质中使金属腐蚀速度显著降低的物质，因具有用量小 (千万分之几到千分之几)、价格低、来源广、效果好和通用性强等优点，在各种金属防护方 法中占据了重要地位(见参考文献(1)李向红，屈庆，江书安等.稀土离子和配体在钢、铝 表面的吸附及其缓蚀协同机理研究.中国科学基金，2006，2 :99-10 。缓蚀剂按化学成分 可以分为无机类和有机类。无机缓蚀剂是促使金属钝化的氧化物或能在金属表面成膜的无 机盐类，如亚硝酸钠、铬酸盐、磷酸三钠等；有机缓蚀剂分子大多有容易被金属表面吸附的 极性基团及由碳、氢组成的非极性基团，如胺类、杂环化合物和咪唑类。在工业生产中，很多设备面临在中性及碱性环境中易腐蚀的问题，一旦这些设备 因严重腐蚀而损坏，将导致生产难以连续进行，从而造成巨大损失。而采用添加缓蚀剂的方 法，可在一定程度上解决此类腐蚀问题。常用的钢铁缓蚀剂主要有亚硝酸钠、铬系、磷系、钼系、胺类等。亚硝酸钠能够在钢 铁表面生成不溶性的致密氧化物，引起金属表面由活化态转变为钝化态，防锈效果良好，但 其具有致癌性，使用受到限制。铬系缓蚀剂在一定剂量下缓蚀效果非常好，但其作为阳极型 缓蚀剂浓度不足或过高，都会对金属造成严重腐蚀，且其毒性大，现已限制使用。磷系缓蚀 剂主要有正磷、聚磷等无机磷酸盐及有机多元膦酸、磷羧酸、聚磷酸盐等，对钢铁具有缓蚀 作用，但对铜和铜合金有侵蚀性；其使用过程中产生的P043_在高硬度和高PH值下极易生成 Cii3(PO4)2沉淀，单独使用效果并不理想，且由于世界范围内水体富营养化加剧，磷成为主要 的排放受控制对象，这些都限制其使用。钼系缓蚀剂缓蚀效率高，毒性小，稳定性好，适合于 高PH值、高硬度水及较高温度条件下使用；然而单一使用钼系缓蚀剂存在剂量太大，成本 高的缺点。胺类缓蚀剂种类繁多，其中三乙醇胺是钢铁的水溶性有机醇胺类缓蚀剂，但对铜 合金有加速腐蚀倾向；聚醚酰胺(PEA)是钢铁的专用缓蚀剂，与可溶性硅酸盐复配，效果良 好，但其制备过程复杂，反应时间长，用量大；顺酐酰胺缓蚀剂制备过程简单，但多数水溶性 差，溶于三乙醇胺才能使用；油酸酰胺缓蚀剂生产过程稍微复杂，但是水溶性好，少量可达 到较好效果。铜及铜合金常用的缓蚀剂有钼酸盐类、钨酸盐类、硫脲类、唑类等。钼酸盐对铜及 铜合金有缓蚀作用，其毒性极低，对环境污染小，是一种有发展前途的无机盐类环境友好型 缓蚀剂，但其成本较高。钨酸盐的毒性很低，对环境及人体几乎没有危害，不引起微生物滋 生，属环境友好型缓蚀剂，但是单一使用钨酸盐对铜的缓蚀效率低，用量大，成本高。硫脲及 其衍生物主要是硫脲和二邻甲苯硫脲，水溶性较好且有一定的络合铜离子的能力，但是单 一使用效果都不够理想。唑类缓蚀剂常用的有巯基苯并噻唑、苯骈三氮唑(BTA)、甲基苯并 三唑、羟基苯并咪唑等，其中巯基苯并噻唑具有致癌性，已禁止使用；BTA对铜的缓蚀性较好，但它微溶于水，生成的膜层很薄，如果金属表面有腐蚀产物或有垢沉积，就很难形成效 果良好的缓蚀膜。近年来，由于人们对生态环保意识的进一步强化，对防锈缓蚀剂环保要求增强。另 外，许多工业生产及应用设备中同时存在钢铁和铜合金两种基材。因而，研制一种同时适用 于钢铁和铜合金的复配型缓蚀剂，对于降低单一缓蚀剂用量，在制备及使用过程中减小污 染，降低生产成本，拓宽缓蚀剂应用领域具有重要意义。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种适用于腐蚀介质的复配型缓蚀剂及 其制备方法，该复配型缓蚀剂尤其适用于中性及碱性腐蚀介质中，该复配型缓蚀剂能够同 时有效抑制碳钢和铜合金在中性及碱性(尤其是强碱性)介质中的腐蚀现象。本发明提出一种适用于腐蚀介质的复配型缓蚀剂，该复配型缓蚀剂由顺酐辛胺缓 蚀剂、油酸酰胺缓蚀剂、钼酸钠缓蚀剂和BTA缓蚀剂(苯骈三氮唑)组成，其质量分数分 别为顺酐辛胺缓蚀剂10% 75%、油酸酰胺缓蚀剂10% 75%、钼酸钠缓蚀剂10% 75%、BTA缓蚀剂5% 50%，各组份百分含量之和为100%。本发明提出的复配型缓蚀剂 的应用时按照每IOOg腐蚀介质中含有0. 1 1. 5g复配型缓蚀剂的比例(即复配型缓蚀剂 在腐蚀介质中的质量分数为0. 1 1. 5% )将复配型缓蚀剂添加到腐蚀介质中。所述的腐 蚀介质为中性及碱性腐蚀介质，也可以为水、或CaCl2的饱和溶液或Ca(Cno)2和Ca(OH)Jg 合水溶液，所述的Ca(Cno)2* Ca (OH)2混合水溶液的pH值为12 14，二者的摩尔比为2 4。本发明提出一种适用于腐蚀介质的复配型缓蚀剂，具体包括以下几个步骤步骤一顺酐辛胺缓蚀剂的制备。将顺丁烯二酸酐和辛胺溶于四氯化碳有机溶剂中，得到顺丁烯二酸酐-四氯化碳 溶液和辛胺-四氯化碳溶液，其中顺丁烯二酸酐与四氯化碳的摩尔比、辛胺与四氯化碳的 摩尔比均为1 1 1 1.5。在搅拌条件下，逐滴将辛胺-四氯化碳溶液滴加到顺丁烯二 酸酐-四氯化碳溶液中，在0 15°C下搅拌反应3 4小时后，静置10 20h后，抽滤出沉 淀物，并用四氯化碳有机溶剂洗涤并烘干，得到白色固体粉末即顺酐辛胺缓蚀剂。反应方程 式为
权利要求
1.一种适用于腐蚀介质的复配型缓蚀剂，其特征在于所述的复配型缓蚀剂由顺酐辛 胺缓蚀剂、油酸酰胺缓蚀剂、钼酸钠缓蚀剂和BTA缓蚀剂组成，其质量分数分别为顺酐辛 胺缓蚀剂10% 75%、油酸酰胺缓蚀剂10% 75%、钼酸钠缓蚀剂10% 75%、BTA缓蚀 剂5% 50%，各组份的百分含量之和为100%。
2.—种权利要求1所述的适用于腐蚀介质的复配型缓蚀剂的应用，其特征在于按照 每IOOg腐蚀介质中含有0. 1 1.5g复配型缓蚀剂的比例，将复配型缓蚀剂添加到腐蚀介 质中。
3.根据权利要求2所述的一种权利要求1所述的适用于腐蚀介质的复配型缓蚀剂的应 用，其特征在于所述的复配型缓蚀剂能够抑制碳钢和铜合金在腐蚀介质中腐蚀。
4.根据权利要求2所述的一种权利要求1所述的适用于腐蚀介质的复配型缓蚀剂的应 用，其特征在于所述的腐蚀介质为中性及碱性腐蚀介质。
5.根据权利要求4所述的一种权利要求1所述的适用于腐蚀介质的复配型缓蚀剂的应 用，其特征在于所述的腐蚀介质为水、或CaCl2的饱和盐溶液、或Ca (ClO) 2和Ca (OH) 2混合 水溶液，其中Ca(Cno)2和Ca(OH)2混合水溶液的pH值为12 14，二者的摩尔比为2 4。
6.一种适用于腐蚀介质的复配型缓蚀剂的制备方法，其特征在于包括以下几个步骤步骤一顺酐辛胺缓蚀剂的制备按照摩尔比为1 1 1 1.5的比例分别将顺丁烯二酸酐和辛胺溶于四氯化碳有机 溶剂中，得到顺丁烯二酸酐-四氯化碳溶液和辛胺-四氯化碳溶液，在搅拌条件下，逐滴将 辛胺-四氯化碳溶液滴加到顺丁烯二酸酐-四氯化碳溶液中，在0 15°C下搅拌反应3 4小时后，静置10 20h后，抽滤出沉淀物，并用四氯化碳有机溶剂洗涤并烘干，得到白色固 体粉末即顺酐辛胺缓蚀剂，反应方程式为(CH2)7-QH3(CH2)7-CH3 步骤二 油酸酰胺缓蚀剂的制备将油酸在氮气保护下加热到120 150°C，在搅拌条件下加入与油酸等摩尔量的顺丁 烯二酸酐，再加入KOH催化剂，在170 190°C下反应3 4小时，所述的KOH催化剂的加 入量为每摩尔油酸中加入5 25g ；然后将反应体系的温度降至120 150°C，向反应体系 中加入二乙醇胺和KOH催化剂，二乙醇胺的加入量为每摩尔油酸中加入280 350g，KOH催 化剂的加入量为每摩尔油酸中加入15 25g，控制反应温度为140 160°C，进行反应，当 反应体系排尽溢出的水汽后，每隔10 15min测定反应体系的酸值，当酸值小于等于8 12mg/g时，按照每摩尔油酸中加入0. 06 0. 08mol 二乙醇胺的比例，向反应体系中加入 二乙醇胺，测定反应体系的胺值不再改变后反应结束，得到产物油酸酰胺缓蚀剂，反应方程 式 CH-CH-
全文摘要
本发明提出一种适用于腐蚀介质的复配型缓蚀剂，该复配型缓蚀剂由顺酐辛胺缓蚀剂、油酸酰胺缓蚀剂、钼酸钠缓蚀剂和BTA缓蚀剂组成，其质量分数为顺酐辛胺缓蚀剂10％～75％、油酸酰胺缓蚀剂10％～75％、钼酸钠缓蚀剂10％～75％、BTA缓蚀剂5％～50％。本发明提出一种适用于腐蚀介质的复配型缓蚀剂尤其适用于中性及碱性腐蚀介质中，该复配型缓蚀剂能够同时有效抑制碳钢和铜合金在中性及碱性介质中的腐蚀现象。该复配型缓蚀剂复配方法简单，且协同效应使复配缓蚀剂中各缓蚀剂用量较单一使用时明显降低，因而生产成本较低；复配缓蚀剂为环境友好型缓蚀剂，复配缓蚀剂不影响设备正常作业。
文档编号C23F11/08GK102108513SQ20101060848
公开日2011年6月29日 申请日期2010年12月27日 优先权日2010年12月27日
发明者任洪春, 姬壮周, 孙杰, 梁婷, 阎瑞, 顾进 申请人:中国人民解放军防化指挥工程学院