缓蚀剂用组合物及其应用以及对设备进行酸洗的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于精细化工技术领域，涉及一种缓蚀剂用组合物及其应用以及对设备进 行酸洗的方法，具体地，涉及一种缓蚀剂用组合物及其在设备的酸洗中的应用，以及利用该 缓蚀剂用组合物对设备进行酸洗的方法。
【背景技术】
[0002] 酸洗广泛应用于各个工业部门（如电力、石化、冶金和电子等）中的换热设备、传 热设备、冷却设备、钢铁及其他金属材料的轧制鳞皮及氧化层等表面的水垢和金属垢的清 洗。电力部门的热力设备（如锅炉）和化工设备的酸洗尤其重要。从社会经济的角度来 看，酸洗可减少因污垢带来的燃料耗费；从环境保护的角度来看，减少了燃料废气和大气污 染；从安全角度来看，锅炉和换热器等热力设备在使用过程中逐渐形成各类污垢，而这些污 垢导热不良会致使炉管局部温度升高，降低钢材的强度，从而导致爆管事故的发生，影响锅 炉及换热设备运行，而通过酸洗可保证设备的正常运行。
[0003] 酸洗常用的酸有盐酸、硫酸、磷酸、氢氟酸、氨基磺酸等无机酸以及柠檬酸、EDTA等 有机酸。但由于酸对金属设备均有腐蚀作用，尤其无机酸的腐蚀更为严重，同时所放出的氢 会向金属内部扩散，使被清洗的设备发生氢脆。另外，酸洗析出的大量酸性气体会恶化劳动 条件。因此，在酸洗时要加入缓蚀剂，以抑制金属在酸性介质中的腐蚀、减少酸的使用量、提 高酸洗效果、延长热力设备的使用寿命。
[0004] 酸洗缓蚀剂的第一个专利申请是1860年英国公布用糖浆及植物油的混合物作为 酸洗铁板时的缓蚀剂。到了 20世纪20年代，金属缓蚀剂有甲醛、蒽、喹啉、吡啶、硫脲及衍生 物；40年代，含氮的脂肪胺、芳香胺、杂环化合物、硫脲和硫醇已普遍作为酸洗缓蚀剂使用； 50年代到60年代是有机缓蚀剂；70年代后是复配组成的缓蚀剂；80年代出现了苯并咪唑 类不锈钢和碳钢的盐酸缓蚀剂、铜缓蚀剂和苄基季铵盐固体多用酸洗缓蚀剂等。90年代至 今所研制的酸洗缓蚀剂主要有咪唑啉类和含硫咪唑啉衍生物，如SM-硫脲缩合物、IS-129 咪唑啉类等铜的盐酸缓蚀剂、脱氢松香基咪唑啉类缓蚀剂、SH-707、IS-156、BH-2等。目 前国内最常用的Lan-826多用途酸洗缓蚀剂能用于多种酸洗液中，但该产品放置易产生沉 淀，化学性质不稳定，导致产品性能极易降低，另外，在用Lan-826清洗含铜设备过程中，还 会产生镀铜现象。
[0005] CN101634030A公开了一种用于锅炉清洗的酸洗缓蚀剂及其使用方法。该酸洗 缓蚀剂的组分及质量百分比含量为：酸液2. 0-10. 0 %，乌洛托品0. 08-0. 25 %，二甲苯 硫脲或硫脲〇. 04-0. 15 %，硫氰酸盐0. 01-0. 05 %，十二-十六烷基苄基氯化物或溴化物 0? 03-0. 12%，表面活性剂0? 05-0. 12%，余量为水。
[0006] CN101608313A公开了多种金属高效固体酸洗缓蚀剂。该固体酸洗缓蚀剂由天津若 丁、乌洛托品、硫脲、苯并三氮唑和表面活性剂复配在一起粉碎搅拌而成，其重量百分含量 分别为：50-80%、10-20%、10-20%、5-10%、1-5%。能适用碳钢、不锈钢、铜、锌、铝、钛等多 种金属或合金。
[0007] 赵丽萍等[腐蚀与防护，2007, 28 (10) :536-539]报道了一种多用固体酸洗缓蚀剂 CM-911，可以使用于硝酸、盐酸、硫酸、氨基磺酸、柠檬酸、草酸，EDTA、羟基乙酸、氢氟酸等酸 洗液和碳钢、不锈钢、黄铜、紫铜和铝等材质。
[0008]目前使用的酸洗缓蚀剂大多数是针对单一酸种，单一金属的缓蚀，专一性很强，效 果差异大，有的化学性质不稳定，需要现场配置，工作强度大，易造成操作失误，使得设备腐 蚀事故发生的风险较大。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种化学性质稳定、毒性低、适应性强 的多用途的缓蚀剂用组合物及其应用以及对设备进行酸洗的方法。
[0010] 为了实现上述目的，一方面，本发明提供了 一种缓蚀剂用组合物，该缓 蚀剂用组合物含有脲型缓蚀剂、促进剂、硫氰酸盐、肼型缓蚀剂和无机硅酸盐，其 中，所述脲型缓蚀剂、促进剂、硫氰酸盐、肼型缓蚀剂和无机硅酸盐的重量比为 1:0. 25-4:0. 25-5:1-8:0. 025-0. 6,优选为 1:0. 65-1. 5:0. 65-2:1. 65-3. 5:0. 05-0. 3。
[0011] 一方面，本发明提供了一种对设备进行酸洗的方法，其中，该方法包括将酸洗液与 设备进行接触，所述酸洗液含有上述缓蚀剂用组合物和酸。
[0012] 另一方面，本发明提供了上述缓蚀剂用组合物在设备的酸洗中的应用。
[0013] 通过上述技术方案，本发明缓蚀剂用组合物中的各个组分能够互相协同地发挥作 用，因此，本发明的缓蚀剂用组合物化学性质稳定，为环境友好的多用途缓蚀剂用组合物， 符合绿色环保的要求；本发明的缓蚀剂用组合物能使用在十九种无机酸或有机酸的酸洗过 程中，适应性广，具有优良的缓蚀性能，加量少，处理过程简单且效果明显，易于推广应用。
[0014] 本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【具体实施方式】
[0015] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0016] 本发明提供的缓蚀剂用组合物含有脲型缓蚀剂、促进剂、硫氰酸盐、肼型缓蚀剂和 无机硅酸盐，其中，所述脲型缓蚀剂、促进剂、硫氰酸盐、肼型缓蚀剂和无机硅酸盐的重量比 为 1:0. 25-4:0. 25-5:1-8:0. 025-0. 6,优选为 1:0. 65-1. 5:0. 65-2:1. 65-3. 5:0. 05-0. 3。 [0017]其中，所述脲型缓蚀剂为缓蚀剂用组合物中的重要组成部分，可以为本领域常 规使用的脲和/或其衍生物，优选情况下，所述脲型缓蚀剂选自硫脲、N，N-二乙基硫脲、 N,N-二邻甲苯基硫脲、N,N-二正丁基硫脲、尿素、氨基脲、氨基脲盐酸盐、1，3-二氨基脲、 1，3-二氨基脲盐酸盐、1，3-二氨基硫脲、氨基硫脲、脒基脲、脒基硫脲中的至少一种。
[0018] 根据本发明，所述促进剂为缓蚀剂用组合物中的重要组成部分，可以为各种在酸 性条件下通过分子物理及化学吸附对多种金属具有缓蚀性能的物质。优选情况下，所述促 进剂选自巯基苯并噻唑、2, 2'-二硫代二苯并噻唑、4-甲基苯并三氮唑、5-甲基苯并三氮唑 和苯并三氮唑中的至少一种。
[0019] 根据本发明，所述的硫氰酸盐为缓蚀剂用组合物中的重要组成部分，可以为本领 域常用的各种硫氰酸盐。优选地，所述硫氰酸盐为选自硫氰酸钠、硫氰酸钾和硫氰酸铵中的 至少一种。
[0020] 根据本发明，所述肼型缓蚀剂为缓蚀剂用组合物中的重要组成部分，可以为本领 域常规使用的肼和/或其衍生物。优选情况下，所述肼型缓蚀剂选自水合肼、盐酸肼、硫酸 肼和碳酸肼中的至少一种。
[0021] 根据本发明，所述无机硅酸盐为缓蚀剂用组合物中的重要组成部分，能够促使本 发明的缓蚀剂用组合物更好地发挥缓蚀作用，可能的原因是其在酸性条件下能减缓或防止 脲型缓蚀剂的分解和氧化，保持脲型缓蚀剂缓蚀性能的发挥。优选情况下，所述无机硅酸盐 为硅酸钾和/或硅酸钠。
[0022] 本发明的发明人发现，本发明优选的促进剂与优选的脲型缓蚀剂和优选的硫氰酸 盐具有协同效应，能够进一步提高缓蚀剂用组合物的缓蚀性能。
[0023] 根据本发明，所述缓蚀剂用组合物还可以含有溶剂。溶剂可以是水和/或低碳 醇。所述溶剂能够促进缓蚀剂用组合物的各个组分更加均匀地混合，从而更好地发挥协同 缓蚀性能，因此，对所述溶剂的用量没有特别的要求，只要能够使缓蚀剂用组合物的各个 组分充分溶解即可。优选地，所述脲型缓蚀剂与所述溶剂的重量比为1:15-80(更优选为 1:21-72)。
[0024] 其中，所述低碳醇可以为任何能够使缓蚀剂用组合物中的各个成分溶解从而充分 混合的有机溶剂（如碳原子数为1-3的醇）。优选情况下，所述低碳醇选自甲醇、乙醇、正丙 醇、异丙醇、乙二醇和丙二醇中的至少一种。
[0025] 根据本发明，所述缓蚀剂用组合物还可以含有表面活性剂，所述表面活性剂可以 为任何类型的表面活性剂（阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性中的 至少一种）。例如，烷基或芳基硫酸、磺酸钠、磺酸钾、磺酸铵、烷基磷酸酯盐、烷基羧酸盐、烷 基横醜胺盐、脂肪醇聚氧乙稀謎、烷基糖昔、链烧醇醜胺、烷基季按盐或烷基批陡鐵盐等。市 售的各种表面活性剂（如〇P-l〇、〇P_15、NP-10、NP-15、NP或CAS123-03-5等）均可以用于 本发明，在此不再赘述。
[0026] 根据本发明，所述缓蚀剂用组合物可以通过现有的各种方法获得，例如可以将形 成所述缓蚀剂用组合物的原料按照前述比例混合均匀而制得，因此本发明对所述混合的步 骤和条件无特殊要求。为方便使用并促进各个组分混合均匀，将各个组分按照上述比例混 合之后，还可以添加一定量的稀释用溶剂（优选水），将缓蚀剂用组合物配制成一定浓度的 药剂备用。
[0027] 本发明提供的对设备进行酸洗的方法包括将酸洗液与设备进行接触，所述酸洗液 含有本发明的上述缓蚀剂用组合物和酸。
[0028] 本发明中，所述设备可以为需要酸洗的各种设备。优选情况下，所述设备的待酸洗 部位的材质为碳钢、不锈钢、铜及其合金、铝及其合金中的至少一种。
[0029] 本发明中，所述缓蚀剂用组合物的含量可以为本领域常规的量，例如，以所述酸洗 液的总重量为基准，所述缓蚀剂用组合物的用量可以为〇. 05-30重量％。。优选地，以所述酸 洗液的总重量为基准，所述缓蚀剂用组合物的用量为〇. 05-5重量％。。需要说明的是，在未 做相反说明的情况下，本发明中缓蚀剂用组合物的用量均仅涉及除溶剂外的组分（有效成 分）的重量。
[0030] 本发明中，对所述酸的用量没有特别的要求，且本领域技术人员可以针对待酸洗 设备的不同对酸的用量进行选择，例如，以所述酸洗液的总重量为基准，所述酸的用量通常 可以为2-10重量％。
[0031] 本发明中，所述酸可以为各种适于酸洗的无机酸和/或有机酸。
[0032] 所述无机酸优选选自盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸和磷酸中的至少一种。
[0033] 所述有机酸优选选自氨基磺酸、柠檬酸、羟基乙酸、甲酸、乙二胺四乙酸、草酸、酒 石酸、羟基亚乙基二膦酸、氨基三亚甲基膦酸、聚丙烯酸、聚马来酸、聚甲基丙烯酸、2-膦酰 基丁烷-1，2, 4-三羧酸、乙二胺四亚甲基膦酸、己二胺四亚甲基膦酸和二乙烯三胺五亚甲 基膦酸中的至少一种。
[0034] 本发明还提供了上述缓蚀剂用组合物在设备的酸洗中的应用。所述设备可以为需 要酸洗的各种设备。优选情况下，所述设备的待酸洗部位的材质为碳钢、不锈钢、铜及其合 金、铝及其合金中的至少一种。
[0035] 以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，实施例1-10用来说明 缓蚀剂用组合物及其制备方法。实施例中使用的"有效含量"是指除溶剂以外的组分的重量 占溶液总重量的百分比；实施例中用到的试剂如下所示：盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸、磷酸、 羟基乙酸、甲酸、氨基磺酸，柠檬酸、乙