[发明专利]一种抑制碳钢在海水介质中腐蚀的绿色缓蚀剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于碳钢防腐领域，更具体地说，涉及一种抑制碳钢在海水介质中腐蚀的绿色缓蚀剂及其制备方法和应用。

背景技术

目前在冷冻行业中，工业氯化钙、氯化钠水溶液以其冰点低、价格低廉等优势仍广泛应用在各类冷冻机和需要降低冰点的设备及场合。但由于工业氯化钙、氯化钠水溶液有一定的腐蚀性，因此作为防(冷)冻剂时，应考虑防腐蚀问题，以保证设备的使用寿命。此外，由于人类面临淡水资源严重缺乏的危机，大力开发和利用海水已势在必行。开发和利用海水可以缓解淡水资源供不应求的紧张状态，并降低生产成本。如船舶、滨海电厂、海底注水管线等大量使用海水，但是海水中含有盐分，有强烈的腐蚀性，影响金属设备的安全运行。

在盐水(海水)介质中使用缓蚀剂对金属进行防护是较有效的措施之一。近几年缓蚀剂技术发展很快，已经形成了铬酸盐、锌盐、硼酸盐、磷酸盐、硅酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、全有机膦系、钼酸盐、钨酸盐及有机羧酸、有机醛类、有机胺等系列缓蚀剂。但由于海水含盐量高，腐蚀、结垢离子的质量分数高，微生物、大生物种类多、含量高，所以这些缓蚀剂对海水介质中金属的缓蚀效果不理想。

最早用作海水介质中碳钢的缓蚀剂的是甲醛。20世纪50～60年代国外科学家对海水介质中的缓蚀剂进行了大量研究，比较了正磷酸、磷酸吡啶、磷酸二氢钾、铬酸盐、重铬酸盐、苯甲酸盐、油酸、甲基油酸八葵胺、水杨酸、苯骈三氮唑、硫脲、亚硝酸钠等缓蚀剂，表明只有铬酸盐、重铬酸盐、亚硝酸钠对海水介质中的碳钢及有色金属具有较好的缓蚀作用，但这些盐类所要求的用量均较高。且该时期的缓蚀剂研究均是从提高缓蚀效率出发，没有考虑到环境污染问题。进入20世纪70年代后，E.D.Mor等比较了某些有机酸钙盐作为海水中碳钢缓蚀剂的缓蚀效果，发现葡萄糖酸酐的缓蚀效果最好。随着缓蚀技术的发展，前苏联科学家进行了阴极保护与缓蚀剂联合保护的探索研究，采用的缓蚀剂有磷酸二氢钠、铬酸钾等，结果表明，有阴极保护联合作用时，缓蚀剂的投加量可大大降低。但含磷的缓蚀剂易引起水源的富营养化，导致沿海海域大面积的赤潮和湖泊水质恶化。20世纪80～90年代以来，国内外海水中缓蚀剂的研究更加活跃，研究方向也转向了葡萄糖酸盐、钼酸盐、锌盐、铝系金属盐以及植物提取类等对环境无污染的缓蚀剂上，研究表明，这些盐类对海水或近似海水中的碳钢及有色金属均有较好的缓蚀效果。

在盐水(海水)缓蚀剂领域应用绿色化学概念时的主要改进，是消除许多环境有毒化合物的应用，如硝酸盐、重铬酸盐，而代之以环境友好的化学品。目前，缓蚀剂的发展方向是高效、低毒、无公害、无污染。

经检索，中国专利申请号为201210210869.X，申请日为2012年06月25日的专利申请文件公开了一种抑制碳钢盐水腐蚀的环保高效缓蚀剂及其制备和使用方法，该缓蚀剂由是由5％～50％的苯并三氮唑类物质、1％～10％的苯甲酸及其盐、1％～10％的钼酸盐，钨酸盐，磷钼酸及其盐，磷钨酸及其盐、2％～20％的醇胺类物质、1％～10％的酸式磷酸盐、1％～10％的葡萄糖酸盐、1％～10％的碱性调节剂、1％～10％的除氧剂及余量的水经混合搅拌溶解制备而成。可替换毒性很高的重铬酸钾配方或亚硝酸钠配方，以及非环保的高磷高锌配方，但是该缓蚀剂存在使用酸式磷酸盐使水质富磷化的问题；钼酸钠是一种弱氧化性缓蚀剂，它开始吸附于水合氧化膜上，使膜由阴离子选择性变为阳离子选择性，金属表面产生钝化，生成一层钝化膜，但该膜不够均匀和致密，使用效果不理想；苯并三氮唑虽然具有很好的缓蚀效果，它的主要缺点是有一定的毒性，而且价格较高，在使用时受到限制，另外该缓蚀剂存在用量较大的问题。

中国专利申请号为201310145231.7，申请日为2013年04月24日的专利申请文件公开了一种用于盐水介质中的缓蚀剂及其制备方法，该缓蚀剂由以下组分组成：烃基二胺或烃基多胺5％～40％；烃基炔醇1％～20％；有机胺0％～20％；甲醛0％～20％；短链醇10％～70％；水0％～30％；制备方法为：在常温常压下，将烷基炔醇、有机胺、甲醛、短链醇和水按比例加入到密封容器中搅拌1～4小时，使其混合均匀；再按比例将烃基二胺或烃基多胺加入到上述混合液中，在密封容器中搅拌1～4小时，使其混合均匀，即制得所述的缓蚀剂成品。但是该缓蚀剂存在使用甲醛，存在毒性大的问题；另外配方复杂，使用量较大，热稳定性也较差。