[发明专利]流体体系的腐蚀抑制

说明书

本申请是申请日为2004年6月21日、申请号为200480020646.0(PCT/US2004/019794)、题目为“流体体系的腐蚀抑制”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明一般性地涉及保护金属表面免受水性和非水性流体体系的蒸汽相和液相腐蚀。更具体地，本发明涉及腐蚀抑制组合物及使用其的方法。

背景技术

工厂中金属部件的腐蚀会引起体系失灵并且有时引起工厂停产。另外，积累在金属表面的腐蚀产物会降低金属表面和水或其它流体介质之间的传热速率，从而腐蚀将降低体系操作的效率。因此，腐蚀增加了维护成本和生产成本。

对付腐蚀最通常的方法是向这些体系的流体中添加防腐添加剂。然而，目前可用的防腐添加剂是非生物可降解的、有毒的，或两者都具备，这限制了这些添加剂的可应用性。

与锅炉冷凝物体系结合使用的最常见的防腐添加剂是中和胺(neutralizing amine)和膜胺(filming amine)。尽管胺和胺的组合一般对钢和其它含铁金属提供了有效保护，但目前在防腐添加剂中使用胺带来了几个问题。

首先，胺在高温下常常经历热分解并形成氨气，该氨气对铜和铜合金的腐蚀很强，特别在氧气存在下。因此，含有胺的缓蚀剂用于包含铜或铜合金冶金的体系常常不尽人意。

另外，在包括食品加工、饮料生产、废热电站(co-generation plant)和制药的大量应用中，胺的使用因政府法规或对味道和气味问题的关注而受到限制。从而，在许多这些应用中，根本不采用防腐处理步骤。因此，这些体系易遭受高腐蚀率、高维护成本和高设备失灵率。

美国专利5,368,775讨论了控制酸致腐蚀的方法。在一方法中，使用薄膜作为欲保护金属表面和酸性溶液之间的屏障。使用长链胺例如十八烷基胺或唑系形成薄膜。第二种方法需要添加中和胺以中和酸并提高水溶液的pH。用于该方法的最佳胺描述为具有高碱度和低分子量。引用环己胺、二甲胺、三甲胺、吗啉和甲氧基丙胺作为中和胺的实例。

美国专利4,915,934披露了可发泡的杀生物剂组合物来对付含醇chlorohexidine溶液的腐蚀本性，所述组合物包括含醇chlorohexidine溶液，快速灭泡剂、气溶胶推进剂和缓蚀剂。快速灭泡剂包含作为其成分之一的表面活性剂，优选为乙氧基化脱水山梨糖醇酯。该表面活性剂充当乳化剂。所给出的优选乳化剂的实例包括乙氧基化脱水山梨糖醇硬酯酸酯、棕榈酸酯和油酸酯；壬基苯酚乙氧基化物；以及脂肪醇乙氧基化物。

美国专利3,977,994披露了防锈组合物。该组合物是有机酸、N-烷基或环烷基取代的乙醇胺和水的混合物。在一些情况中，该组合物还可以包含至少一种乳化剂来使有机酸和乙醇胺乳化。所述乳化剂的实例包括脱水山梨糖醇的衍生物。

美国专利4,970,026教导了用于含铁水性体系和不含铁水性体系的缓蚀剂。其组合物包括选自以下的组分：三乙醇胺N-烷基硫酸二酰胺羧酸的环烷油基钠盐；三乙醇胺N-烷基硫酸二酰胺羧酸的石蜡油基钠盐；N-烷基硫酸二酰胺羧酸的钠盐；和包括两种选择的混合物，以及表面活性剂，该表面活性剂选自肌氨酸的长链脂肪酸衍生物和环氧乙烷与脂肪酸的缩合产物。

防腐效果归功于所述组分或所述组分的混合物，而不是添加的表面活性剂。事实上，该专利指出，分别测试了表面活性剂作为缓蚀剂的效果。发现表面活性剂作为缓蚀剂是无效的。

美国专利5,082,592披露了用于水溶液中含铁金属防腐的方法，所述水溶液包括非离子表面活性剂和含氧阴离子的基团，例如硼酸、钼酸和硝酸/亚硝酸的碱金属盐。优选的非离子表面活性剂是苯酚/聚环氧乙烷。

在该专利的说明书中假设非离子表面活性剂增加了阴离子的防腐性能。阴离子的防腐性能起因于它们在金属表面和溶液界面处的吸附。认为非离子表面活性剂的共吸附起到通过屏蔽阴离子的流体静压排斥力使阴离子表面浓度最大化的作用。

EPO专利申请0 108 536B1披露了保护金属表面免受腐蚀的方法。该方法使用缓蚀剂和增稠剂的组合物。缓蚀剂可包括脱水山梨糖醇的羧酸酯。在与增稠剂的结合中，该缓蚀剂是假塑性和触变的。在静置时组合物形成凝胶。所述组合物形成软的柔性涂层，该涂层可以替代经常用于保护金属表面免受腐蚀的涂料、清漆、漆、塑料和金属涂层。

因此，强烈需要防腐的非胺的、毒性较小的添加剂，该添加剂是更加可被环境接受的替代物。在本发明中，磷酸甘油酯化合物出乎意料地提供了在水性和非水性溶液中保护金属表面不受腐蚀。

发明内容