一种长链高效金属酸洗缓蚀剂及其应用

1.本发明涉及腐蚀与防护领域，尤其是金属酸洗腐蚀与防护领域，具体为一种长链高效金属酸洗缓蚀剂及其应用。本技术采用长链o,o'-二烃基二硫代磷酸作为新的金属缓蚀剂，具有合成简单、低成本、环保无毒、高效和缓蚀性能稳定的特点，且适用范围广，具有较好的应用前景。


背景技术：

2.金属材料作为现代社会使用最广泛的工程材料，其在国民经济的各个领域均发挥着极其重要的作用。然后，受环境因素等外在原因的影响，金属材料自身及其设备会发生腐蚀，不仅会给人类社会带来巨大的经济损失，而且可能造成灾难性事故，还可能引起资源和能源的浪费，造成环境污染，阻碍国民经济和高新科技的快速发展，甚至威胁国防安全。
3.总所周知，在金属材料和其设备所涉及的众多腐蚀类型中，金属材料和设备的酸洗腐蚀是最具代表性的腐蚀类型。酸洗最常用的酸为盐酸、硫酸。在酸洗过程中，由于强酸对金属材料和其设备有腐蚀作用，因而会出现“过蚀”现象，即酸洗过程在清除金属表面的锈蚀和污垢的同时，也会腐蚀金属材料自身。目前，就金属酸洗腐蚀而言，添加缓蚀剂是防止或减缓其腐蚀最普遍和有效的方法之一。
4.常用的缓蚀剂种类主要包括无机缓蚀剂、有机缓蚀剂等。其中，无机缓蚀剂主要分为银酸盐类无机缓蚀剂、硝酸盐类无机缓蚀剂、亚硝酸盐类无机缓蚀剂等。有机缓蚀剂主要分为含有杂原子的胺及衍生物类有机缓蚀剂、硫脲及衍生物类有机缓蚀剂、吡啶衍生物类有机缓蚀剂、天然松香及衍生物类有机缓蚀剂、杂环化合物类有机缓蚀剂。
5.尽管现有金属缓蚀剂种类多、数量大，但不同类型的缓蚀剂仍各自存在一些不足；例如，无机缓蚀剂有一定的毒副作用，环境友好性较差；而有机缓蚀剂具有刺激性气味，缓蚀性能不稳定，且存在合成步骤多、制备成本高等缺陷。
6.近年来，随着人类环保意识的增强，可持续发展思想的深入践行，开发新的合成简单、低成本、环保无毒、高效和缓蚀性能稳定的缓蚀剂成为迫切需要解决的问题。


技术实现要素：

7.本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种长链高效金属酸洗缓蚀剂及其应用。本发明的缓蚀剂为长链高效金属酸洗缓蚀剂，其具有合成简单、低成本、环保无毒、高效和缓蚀性能稳定的优点。本发明能够用于金属的酸洗腐蚀，应用范围广，具有良好的缓蚀性能，且该缓蚀剂能更好的承受清洗条件的变化，尤其具有缓蚀性能稳定的优点。本技术能够用于金属酸性中，具有较高的应用价值和广阔的市场前景，值得大规模推广和应用。
8.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种长链高效金属酸洗缓蚀剂，该缓蚀剂为长链o,o'-二烃基二硫代磷酸。
9.所述长链o,o'-二烃基二硫代磷酸为o,o
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二（正十二烷基）二硫代磷酸、o,o
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二
（正十四烷基）二硫代磷酸、o,o
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二（正十六烷基）二硫代磷酸和o,o
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二（正十八烷基）二硫代磷酸的一种或多种。
10.前述长链o,o'-二烃基二硫代磷酸作为金属酸洗缓蚀剂的应用。
11.将该长链o,o'-二烃基二硫代磷酸高效缓蚀剂用于金属的酸洗中。
12.向无机酸中加入该长链o,o'-二烃基二硫代磷酸高效缓蚀剂，得酸洗溶液，将该酸洗溶液用于金属的酸洗。
13.所述无机酸为盐酸、硫酸、磷酸、醋酸、氢氟酸、硝酸中的一种或多种。
14.所述酸洗溶液中，无机酸的浓度为0.05-5.00 mol/l。
15.所述酸洗溶液中，o,o'-二烃基二硫代磷酸的浓度为10-300mg/l。
16.酸洗的温度为10-90℃，酸洗的时间为0.5-240h。
17.针对前述问题，本发明提供一种长链高效金属酸洗缓蚀剂及其应用。本技术提出采用长链o,o'-二烃基二硫代磷酸作为酸洗缓蚀剂；作为优选，o,o'-二烃基二硫代磷酸为o,o
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二（正十二烷基）二硫代磷酸、o,o
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二（正十四烷基）二硫代磷酸、o,o
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二（正十六烷基）二硫代磷酸和o,o
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二（正十八烷基）二硫代磷酸的一种或多种。本技术的长链o,o'-二烃基二硫代磷酸缓蚀剂，具有合成简单、成本低、环保无毒、高效、缓蚀性能稳定和缓蚀剂用量少等优点。
18.同时，本发明提供前述缓蚀剂在金属酸洗中的应用。进一步，在浓度为0.05-5.00mol/l的无机酸（硫酸或盐酸等）中，将o,o'-二烃基二硫代磷酸加入其中，使缓蚀剂浓度范围为10-300mg/l，酸洗温度控制在10-90℃，清洗不同金属材料，浸没时间为 0.5-240h，完成对金属及相关设备的酸洗。
19.本技术能够用于浓度0.05-5.00mol/l的无机酸溶液中，应用范围较广，尤其能适用于强酸溶液中，具有较高的应用价值。该缓蚀剂的用量范围内为10-300mg/l，具有较宽的作用范围，从而能够更好的承受清洗条件的变化（如温度、酸液浓度、存储时间、浓度变化等）；因此，清洗条件变化对本技术缓蚀剂的缓蚀效果影响小，使得本技术的金属酸洗缓蚀剂具有持续作用时间长的优点。
20.本发明的金属酸洗缓蚀剂能够用于金属（如碳钢、铜、铝等）的酸洗腐蚀，应用范围广，尤其对碳钢（如q235、q255和q275等）表现出良好的缓蚀性能。实际测定结果表明，本发明的缓蚀剂高效、缓蚀性能稳定，缓蚀效率高，用量少，适用范围广。
21.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：（1）缓蚀效率高本发明的金属酸洗缓蚀剂用于金属表面酸洗，能有效抑制金属材料在酸洗过程中的过度腐蚀以及酸液的过度消耗；与目前常用的缓蚀剂比较，本技术的金属酸洗缓蚀剂具有用量少、缓蚀效率高的突出优点；（2）缓蚀性能稳定本发明的金属缓蚀剂能承受一定范围内清洗条件的变化（如温度、酸液浓度、存储时间等），且对缓蚀剂的缓蚀效果影响小，这使得本技术具有持续作用时间长的优点，具有显著的进步意义；（3）适用范围广本发明的缓蚀剂为不仅对碳钢（q235、q255和q275等）表现出良好的缓蚀性能，同
时还对其它金属（如铜、铝、等）也表现出优异的缓蚀性能，具有较广的应用范围；（4）使用简单将本发明的缓蚀剂用于无机酸中，即可得到酸洗溶液，从而能够用于金属的酸洗，具有操作简单、方便的优点；（5）合成简单将本发明的缓蚀剂均采用一步法合成，且合成产物不需要提纯，具有合成简单、成本低、环保无毒的特点。
具体实施方式
22.本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
23.本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
24.本发明按照gb10124-88（金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法）进行挂片失重实验，实验所用无机酸为盐酸、硫酸，无机酸的浓度范围为0.05-5.00mol/l。其中，酸洗溶液的总体积为5.0l，酸洗溶内含有金属酸洗缓蚀剂，且金属酸洗缓蚀剂的浓度范围为10-300mg/l，酸洗温度控制在10-90℃，清洗不同金属材料，浸没时间为0.5-240h。
25.实施例1本实施例中，无机酸采用硫酸；向硫酸中加入o,o
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二（正十二烷基）二硫代磷酸，得到酸洗溶液。所得酸洗溶液中，硫酸的浓度为1.00 mol/l，缓蚀剂的浓度为10-300mg/l。在30℃条件下，将待清洗的q235钢在该酸洗溶液中浸没48h，测试结果如下表1所示。
26.表1表1的测试结果表明：本实施的o,o
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二（正十二烷基）二硫代磷酸在硫酸溶液中对q235钢酸洗腐蚀的缓蚀率高，是一种高效酸洗缓蚀剂。
27.实施例2本实施例中，无机酸采用盐酸；向盐酸中加入o,o
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二（正十二烷基）二硫代磷酸，得到酸洗溶液。所得酸洗溶液中，盐酸的浓度为1.00 mol/l，缓蚀剂的浓度为10-300 mg/l。
在30℃条件下，将待清洗的q235钢在该酸洗溶液中浸没48h，测试结果如下表2所示。
28.表2表2的测试结果表明：本实施的o,o
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二（正十二烷基）二硫代磷酸在盐酸溶液中对q235钢酸洗腐蚀的缓蚀率高，是一种高效酸洗缓蚀剂。
29.实施例3本实施例中，分别以硫酸、盐酸作为无机酸；向无机酸中，加入o,o
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二（正十二烷基）二硫代磷酸，分别得到盐酸酸洗溶液、硫酸酸洗溶液。在盐酸酸洗溶液中，盐酸的浓度为1.00 mol/l，缓蚀剂的浓度为160mg/l。同理，在硫酸酸洗溶液，硫酸的浓度为1.00 mol/l，缓蚀剂的浓度为160mg/l。
30.分别在不同温度条件下，将待清洗的q235钢在该酸洗溶液中浸没48h，测试结果如下表3所示。
31.表3表3的测试结果表明：本实施的o,o
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二（正十二烷基）二硫代磷酸缓蚀率高，该缓蚀剂受酸洗温度影响较小。
32.实施例4本实施例中，分别以硫酸、盐酸作为无机酸，浓度为0.05-5.00 mol/l；向不同浓度的无机酸中，加入o,o
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二（正十二烷基）二硫代磷酸，分别得到不同浓度的盐酸酸洗溶液、不同浓度的硫酸酸洗溶液。在盐酸酸洗溶液中，缓蚀剂浓度为160mg/l，无机酸浓度如下表4所示。
33.在30℃条件下，将待清洗的q235钢在该酸洗溶液中浸没48h，测试结果如下表4所示。
34.表4表4的测试结果表明：本实施的o,o
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二（正十二烷基）二硫代磷酸缓蚀率高，该缓蚀剂受酸的浓度影响较小。
35.实施例5本实施例中，分别以硫酸、盐酸作为无机酸；向无机酸中，加入o,o
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二（正十二烷基）二硫代磷酸，分别得到盐酸酸洗溶液、硫酸酸洗溶液。在盐酸酸洗溶液中，盐酸的浓度为1.00 mol/l，缓蚀剂的浓度为160mg/l。同理，在硫酸酸洗溶液，硫酸的浓度为1.00 mol/l，缓蚀剂的浓度为160mg/l。
36.在30℃条件下，将待清洗的q235钢在该酸洗溶液中浸没0.5-240h。不同浸没时间下的测试结果如下表5所示。
37.表5表5的测试结果表明：本实施的o,o
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二（正十二烷基）二硫代磷酸缓蚀率高，该缓蚀剂受浸没时间影响较小。
38.实施例6
本实施例中，无机酸采用硫酸；向硫酸中分别加入o,o
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二（正十四烷基）二硫代磷酸、o,o
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二（正十六烷基）二硫代磷酸和o,o
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二（正十八烷基）二硫代磷酸，分别得到含o,o
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二（正十四烷基）二硫代磷酸、o,o
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二（正十六烷基）二硫代磷酸和o,o
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二（正十八烷基）二硫代磷酸缓蚀剂的酸洗溶液（依次标记为序号1、2、3）。所得酸洗溶液中，硫酸的浓度为1.00 mol/l，缓蚀剂浓度为160 mg/l。
39.在30℃条件下，将待清洗的铝在该酸洗溶液中浸没12 h，测试结果如下表6所示。
40.表6表6的测试结果表明：本实施的缓蚀剂缓蚀率高。
41.此外，对实施例1-6中的实例，在同等条件下，测试了o,o'-二烃基二硫代磷酸为o,o
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二（正十二烷基）二硫代磷酸、o,o
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二（正十四烷基）二硫代磷酸、o,o
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二（正十六烷基）二硫代磷酸和o,o
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二（正十八烷基）二硫代磷酸时，对金属材质（如铜、铝等）的缓蚀效果；实验结果表明：本发明对其它金属材料也同样具有优良的缓蚀性。
42.同时，发明人也对其它不同酸洗液，如磷酸、醋酸、氢氟酸等酸洗腐蚀液，测试了相应的缓蚀性能；实验结果表明：这些酸洗腐蚀液对不同金属材质的腐蚀仍然具有优良腐蚀抑制效果。
43.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
44.本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。