[发明专利]腐蚀抑制组合物

说明书

相关申请信息

本申请要求2010年11月11日提交的第61/412,706号美国临时申请的优先权，其内容通过引用并入本文。

发明领域

本发明描述了新的腐蚀抑制剂，其能螯合(sequestering)金属离子如钙离子和镁离子，并部分源自可再生的碳水化合物原料。所述腐蚀抑制剂是包含一种或多种羟基羧酸盐和一种或多种合适的含氧酸阴离子盐的混合物。所述羟基羧酸盐能易于通过化学氧化或生物氧化由碳水化合物和其它多元醇原料制备。

发明背景

羟基羧酸和羟基羧酸盐是公认的腐蚀抑制剂，当金属与水或水溶液接触时其特别有效地抑制金属腐蚀。Nieland等人的第2,529,178号美国专利教导这些羟基羧酸或其盐可包含一个羧酸官能团(在葡糖酸的情况(第2,529,178号美国专利))，或者一个以上羧酸官能团(在酒石酸(即一种羟基二羧酸)或柠檬酸(即一种羟基三羧酸)的情况(第2,529,177号美国专利))。Nieland等人还教导具有一个以上羧酸官能团的羟基羧酸或其盐如酒石酸(第2,529,177号美国专利)通常表现出与可比较的羟基单羧酸如葡糖酸(第2,529,178号美国专利)相比更好的腐蚀抑制特性。

羟基羧酸也已表现为抑制在盐水溶液如海水(Mor,1971；Mor,1976；和Wrubl,1984)或配制的盐水溶液(Kuczynski,1979；Korzh,1981；Sukhotin,1982；以及Abdallah,1999)中的金属腐蚀，并且一些被用于特定应用中，例如工业冷却系统中(Sukhotin,1982)。

此外，羟基羧酸和羟基羧酸盐已被描述作为能螯合溶液中的金属离子的螯合剂(Mehltretter,1953;Abbadi,1999)。与常见的螯合剂如三聚磷酸钠(STPP)、乙二胺四乙酸酯(EDTA)或次氮基三乙酸酯(NTA)相比，羟基羧酸盐作为金属离子如钙离子和镁离子的螯合剂通常表现得较差。尽管螯合能力低，但是羟基羧酸盐仍是令人感兴趣的，这是因为它们通常是生物可降解的、无毒性，并源自可再生资源如碳水化合物。因此，使用羟基羧酸盐作为STPP和EDTA的替代螯合剂是有利的，尤其是在化合物可能被排放到环境的应用中。

许多已通常用作腐蚀抑制剂和金属螯合剂的化学化合物是基于磷的。根据环境条例，在物质被排放到地表水的应用中，磷化合物的使用不断受到限制。这些条例已产生对用作各种应用的腐蚀抑制剂的环境可接受的物质的需求。特定需求的一方面集中于腐蚀抑制剂，该腐蚀抑制剂也能螯合金属离子，尤其是通常在自来水或地下淡水中得到的并能导致水垢形成的金属离子如钙离子和镁离子。尤其地，能同时防止腐蚀和抑制水垢的试剂将可用作洗涤剂中的助洗剂或用作工业冷却塔和锅炉系统中使用的工艺水的添加剂。

其中使用腐蚀抑制剂作为螯合剂的一个应用是在洗涤剂配制中。洗涤剂是主要由表面活性剂、助洗剂、漂白剂、酶和填充剂组成的清洁混合物。两种主要组分是表面活性剂和助洗剂。表面活性剂负责油和油脂的乳化，而加入助洗剂以促进或改善表面活性剂的清洁性能。助洗剂可以是单一物质或多种物质的混合物，并通常提供多重功能。一个重要的助洗剂功能是螯合金属阳离子，通常是硬质水中的钙和镁阳离子。助洗剂通过螯合钙和镁阳离子并防止金属与表面活性剂之间形成不溶于水的盐(皂垢)而用作水软化剂。在洗衣店洗涤剂的情况下，助洗剂还有助于防止阳离子与棉布结合，这是棉织物上污物保留的主要原因。助洗剂的其它功能包括增加洗涤剂溶液的碱性，使表面活性剂微粒抗絮凝，以及抑制腐蚀。

用于商业洗涤剂的第一种助洗剂是磷酸盐和磷酸盐衍生物。三聚磷酸钠(STPP)在一段时间内是日用和工业洗涤剂中最常用的助洗剂。磷酸盐助洗剂也被吹捧为洗衣机和洗碗机的金属表面的腐蚀抑制剂。在过去的40年中，磷酸盐已被逐步从洗涤剂中淘汰，这是出于环境顾虑，即磷酸盐富集的废水排放到地表水中导致富营养化和最终的缺氧(Lowe,1978)。此后，仍在寻找洗涤剂中磷酸盐的高性能替代物。

用作螯合剂的腐蚀抑制剂的第二应用领域是处理工业和机构冷却塔以及锅炉系统中所用的工艺水。与冷却塔和锅炉系统相关的两个主要问题是金属表面上的腐蚀和硬水垢堆积。腐蚀缩短了系统设备的寿命，而结水垢降低了穿过金属表面的热流的效率。在过去，磷酸盐和膦酸盐已被作为腐蚀和水垢抑制剂用于水处理。正如磷酸盐洗涤剂助洗剂一样，希望替代用于水处理的基于磷的化学品。因此，存在对同样用作螯合剂并且不包含磷酸盐或已视为对环境有害的化学品的腐蚀抑制剂的需求。

发明概述