用于碳鋼的四元復配氣相緩蝕劑及其制備方法
【專利摘要】用于碳鋼的四元復配氣相緩蝕劑，由質(zhì)量-體積濃度為0.8g/L～1.2g/L硅酸鈉，1.8g/L～2.3g/L丙氨酸，6.8g/L～8.3g/L苯甲酸鈉，6.9g/L～8.1g/L尿素溶于蒸餾水組成；上述緩蝕劑的制備方法為：按質(zhì)量-體積濃度分別稱取所需的硅酸鈉、丙氨酸、苯甲酸鈉和尿素，分別用1/4體積的蒸餾水溶解，攪拌均勻；將得到的四種溶液分別靜置后混合并攪拌均勻。本發(fā)明四元復配緩蝕劑使用硅酸鈉、丙氨酸、苯甲酸鈉和尿素進行復配，綠色、環(huán)保、高效、對環(huán)境污染小，且具有良好的協(xié)同作用，解決了現(xiàn)有氣相緩蝕劑緩蝕性能差、污染大的問題，制備方法簡單，使用方便，能夠提高碳鋼的緩蝕率，延長碳鋼的使用壽命。
【專利說明】用于碳鋼的四元復配氣相緩蝕劑及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬氣相防銹【技術領域】，具體涉及一種用于碳鋼的四元復配氣相緩蝕劑，本發(fā)明還涉及該緩蝕劑的制備方法。
【背景技術】
[0002]氣相防銹包裝技術，就是在包裝容器或封存空間放置一定量的氣相緩蝕劑(Volatile Corrosion Inhibitor簡稱VCI),或涂有氣相防銹劑的氣相防銹紙和氣相塑料薄膜，其氣相防銹劑不斷緩慢揮發(fā)出防銹氣體，形成一定的蒸汽壓，充滿封存空間，甚至裝備元件的縫隙，有效地抑制金屬部件銹蝕，該方法又稱作氣相封存或氣相防銹技術。
[0003]傳統(tǒng)氣相防銹包裝材料對環(huán)境以及人體的危害已經(jīng)得到廣泛的關注，為了滿足清潔生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展的要求，對氣相緩蝕劑的要求不斷的提高。已經(jīng)開發(fā)的氣相緩蝕劑，商品化的較少，目前商業(yè)應用的氣相防銹產(chǎn)品的配方中主要為胺的無機酸鹽或有機酸鹽，亞硝酸二環(huán)己胺、碳酸環(huán)己胺等有機胺類憑借其優(yōu)良的緩蝕性能占據(jù)著主導地位。磷酸鹽緩蝕劑因為價格優(yōu)勢曾被廣泛使用，但磷酸鹽污水的排放會使河流、湖泊出現(xiàn)赤潮的現(xiàn)象。研究表明，單組份氣相緩蝕劑對碳鋼具有良好的防銹性能，然而，單組份緩蝕劑的緩蝕性能具有一定的局限性，緩蝕效果較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種用于碳鋼的四元復配氣相緩蝕劑，解決了現(xiàn)有氣相緩蝕劑緩蝕性能差、對環(huán)境危害大的問題。
[0005]本發(fā)明的另一個目的是提供上述緩蝕劑的制備方法。
[0006]本發(fā)明所采用的技術方案是:用于碳鋼的四元復配氣相緩蝕劑，由質(zhì)量-體積濃度為0.8g/L~1.2g/L娃酸鈉,1.8g/L~2.3g/L丙氨酸,6.8g/L~8.3g/L苯甲酸鈉,6.9g/L~8.lg/L尿素溶于蒸懼水組成。
[0007]本發(fā)明所采取的另一個技術方案是，上述緩蝕劑的制備方法，包括以下步驟:
[0008]步驟1，根據(jù)所需緩蝕劑的體積，按質(zhì)量-體積濃度分別稱取0.8g/L~1.2g/L硅酸鈉，1.8g/L~2.3g/L丙氨酸，6.8g/L~8.3g/L苯甲酸鈉和6.9g/L~8.lg/L尿素；
[0009]步驟2，將步驟I稱取的硅酸鈉、丙氨酸、苯甲酸鈉和尿素分別用其1/4體積的蒸餾水溶解，攪拌均勻，分別得到硅酸鈉溶液、丙氨酸溶液、苯甲酸鈉溶液和尿素溶液；
[0010]步驟3，將步驟2得到的硅酸鈉溶液、丙氨酸溶液、苯甲酸鈉溶液和尿素溶液分別靜置，然后將這四種溶液混合并攪拌均勻，即得。
[0011]本發(fā)明的特點還在于，
[0012]步驟2中硅酸鈉、丙氨酸、苯甲酸鈉、尿素溶液的攪拌時間均為5~lOmin。
[0013]步驟3中硅酸鈉溶液、丙氨酸溶液、苯甲酸鈉溶液、尿素溶液的靜置時間為4~6min。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明用于碳鋼的四元復配氣相緩蝕劑，使用硅酸鈉、丙氨酸、苯甲酸鈉和尿素進行復配，該四元復配氣相緩蝕劑綠色環(huán)保、高效、對環(huán)境污染小，且具有良好的協(xié)同作用，解決了現(xiàn)有氣相緩蝕劑緩蝕性能差、對環(huán)境危害大的問題，制備方法簡單，使用方便，能夠提高碳鋼的緩蝕率，延長碳鋼的使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明用于碳鋼的四元復配氣相緩蝕劑不同尿素濃度對緩蝕率的影響圖?！揪唧w實施方式】
[0016]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0017]本發(fā)明用于碳鋼的四元復配氣相緩蝕劑，由質(zhì)量-體積濃度為0.8g/L~1.2g/L娃酸鈉，1.8g/L~2.3g/L丙氨酸，6.8g/L~8.3g/L苯甲酸鈉,6.9g/L~8.lg/L尿素溶于蒸餾水組成。
[0018]上述緩蝕劑的制備方法，包括以下步驟:
[0019]步驟1，根據(jù)所需緩蝕劑的體積，按質(zhì)量-體積濃度分別稱取0.8g/L~1.2g/L硅酸鈉，1.8g/L~2.3g/L丙氨酸，6.8g/L~8.3g/L苯甲酸鈉和6.9g/L~8.lg/L尿素；
[0020]步驟2，將步驟I稱取的硅酸鈉、丙氨酸、苯甲酸鈉和尿素分別用其1/4體積的蒸餾水溶解，攪拌5~lOmin，分別得到硅酸鈉溶液、丙氨酸溶液、苯甲酸鈉溶液和尿素溶液；
[0021]步驟3，將步驟2得到的硅酸鈉溶液、丙氨酸溶液、苯甲酸鈉溶液和尿素溶液分別靜置4~6min，然后將這四種溶液混合并攪拌均勻，即得。
[0022]緩蝕劑各個組分的作用:`[0023]硅酸鈉:分子式Na2SiO4，它是一種已知的對碳鋼具有良好緩蝕作用環(huán)境友好型緩蝕劑。硅酸鈉緩蝕劑在金屬表面有強親和力的成分會在金屬表面形成一層致密、穩(wěn)定的保護膜，使金屬與腐蝕環(huán)境隔絕開，金屬腐蝕速率也隨之下降。這是因為硅酸鹽與鐵表面的氧化物發(fā)生反應，生成部分Fe203、Fe2Si04和Fe7SiOltl,這些新生成的物質(zhì)具有較強的抗腐蝕能力。
[0024]丙氨酸:分子式C3H7O2N,結構簡式為CH3-CH(NH2)-COOH，是一氨基一元酸，是已知的氨基酸類的緩蝕劑。α -丙氨酸亦稱2-氨基丙酸，2000C以上升華，隨加熱速度不同約在264~296°C之間分解，目前多從發(fā)酵法和天然產(chǎn)物中提取。氨基酸是沉淀膜型的緩蝕劑，氨基酸類氣相緩蝕劑以化學吸附的方式，在金屬表面形成保護膜，丙氨酸緩蝕劑分子通過氮原子與鐵原子形成配位鍵，從而形成化學吸附，形成保護膜，具有一定的緩蝕作用。氨基酸類緩蝕劑是兼有堿性氨基及酸性氨基的兩性化合物，它們能在自然界中全部分解，是一種綠色環(huán)保的氣相緩蝕劑。
[0025]苯甲酸鈉:又稱安息香酸鈉，分子式為C7H5O2Na,結構式為C6H5COONa15苯甲酸鈉是很常用的食品防腐劑，對環(huán)境危害小。苯甲酸鈉主要是在金屬表面形成吸附膜，從而對金屬具有緩蝕效果。當苯甲酸鈉質(zhì)量濃度較小時，金屬表面形成的吸附膜不完整，而隨著質(zhì)量濃度增大，金屬表面的吸附膜逐漸趨于完整，緩蝕效果會大大增加。
[0026]尿素:分子式為CO(NH2)2，從尿素的化學結構看，尿素具有雙胺基，可提供孤對電子，能夠吸附在金屬表面，對金屬的腐蝕能起到一定的保護作用。尿素的存在使水溶液顯弱堿性，尿素離解出的or離子是影響金屬腐蝕行為的主要因素，or離子濃度的增加使合金表面較易形成具有一定保護作用的保護膜，腐蝕速度降低。尿素無嗅、無味、無毒，在空氣中能吸收水分而潮解，易溶于水，在真空中能升華，而且對黑色金屬液具有一定的緩蝕作用。
[0027]本發(fā)明用于碳鋼的四元復配氣相緩蝕劑，使用硅酸鈉、丙氨酸、苯甲酸鈉和尿素進行復配，該四元復配氣相緩蝕劑綠色環(huán)保、高效、對環(huán)境污染小，且具有良好的協(xié)同作用，解決了現(xiàn)有氣相緩蝕劑緩蝕性能差、對環(huán)境危害大的問題，制備方法簡單，使用方便，能夠提高碳鋼的緩蝕率，從而減低碳鋼的腐蝕速率，延長碳鋼的使用壽命。
[0028]實施例1
[0029]步驟I，配置IL緩蝕劑，分別稱取Ig硅酸鈉，2g丙氨酸，Sg苯甲酸鈉和7g尿素；
[0030]步驟2，將步驟I稱取的硅酸鈉、丙氨酸、苯甲酸鈉和尿素分別用250mL的蒸餾水溶解，攪拌5min，分別得到硅酸鈉溶液、丙氨酸溶液、苯甲酸鈉溶液和尿素溶液；
[0031]步驟3，將步驟2得到的硅酸鈉溶液、丙氨酸溶液、苯甲酸鈉溶液和尿素溶液分別靜置5min，然后將這四種溶液混合并攪拌均勻，即得。
[0032]將制得的緩蝕劑不超過24小時的時間內(nèi)，涂覆于防銹原紙或塑料薄膜上，將其制成氣相防銹紙或氣相防銹薄膜；再將被防銹的碳鋼表面處理成清潔、平滑、干燥、無銹蝕狀態(tài)；最后，將氣相防銹紙或氣相防銹薄膜包裹碳鋼表面，并密封接口處，且氣相防銹紙或氣相防銹薄膜與碳鋼之間直接接觸。
[0033]將本發(fā)明實施例1得到的四元復配緩蝕劑涂覆氣相防銹紙與市場上銷售的美國生產(chǎn)的VC1-146型氣相防銹紙及硅酸鈉、丙氨酸和苯甲酸鈉三元復配緩蝕劑制成的氣相防銹紙的緩蝕率進行對比，結果如表1所示:當硅酸鈉:丙氨酸:苯甲酸鈉:尿素濃度比為1:2:8:7時對45#鋼的緩蝕率達到92.14%，對A3鋼的緩蝕率為95.00% ;另外，不加尿素，且當硅酸鈉:丙氨酸:苯甲酸`鈉濃度比為1:2:8時，三元復配緩蝕劑對45#鋼的緩蝕率為88.77%，對A3鋼的緩蝕率為`91.01%，表明硅酸鈉、丙氨酸、苯甲酸鈉與尿素作為四元復配氣相緩蝕劑時，尿素具有良好的協(xié)同作用，且緩蝕率與VC1-146緩蝕劑接近。
[0034]圖1為當硅酸鈉:丙氨酸:苯甲酸鈉濃度比為1:2:8時，不同尿素濃度對緩蝕率的影響，可以看出，當尿素濃度為6.9g/L~8.lg/L時，緩蝕率較高，當尿素濃度為7g/L時，對45#鋼的緩蝕率最高為92.14%，對A3鋼的緩蝕率最高為95.00%。
[0035]表1不同緩蝕劑對45#鋼和A3鋼的防銹效果對比
[0036]
【權利要求】
1.用于碳鋼的四元復配氣相緩蝕劑，其特征在于，由質(zhì)量-體積濃度為0.8g/L~1.2g/L 娃酸鈉，1.8g/L ~2.3g/L 丙氨酸，6.8g/L ~8.3g/L 苯甲酸鈉,6.9g/L ~8.lg/L 尿素溶于蒸餾水組成。
2.用于碳鋼的四元復配氣相緩蝕劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1，根據(jù)所需緩蝕劑的體積，按質(zhì)量-體積濃度分別稱取0.8g/L~1.2g/L硅酸鈉，1.8g/L~2.3g/L丙氨酸，6.8g/L~8.3g/L苯甲酸鈉和6.9g/L~8.lg/L尿素； 步驟2，將所述步驟I稱取的硅酸鈉、丙氨酸、苯甲酸鈉和尿素分別用其1/4體積的蒸餾水溶解，攪拌均勻，分別得到硅酸鈉溶液、丙氨酸溶液、苯甲酸鈉溶液和尿素溶液； 步驟3，將所述步驟2得到的硅酸鈉溶液、丙氨酸溶液、苯甲酸鈉溶液和尿素溶液分別靜置，然后將這四種溶液混合并攪拌均勻，即得。
3.如權利要求2所述的用于碳鋼的四元復配氣相緩蝕劑的制備方法，其特征在于，所述步驟2中硅酸鈉、丙氨酸、苯甲酸鈉、尿素溶液的攪拌時間均為5~lOmin。
4.如權利要求2所述的用于碳鋼的四元復配氣相緩蝕劑的制備方法，其特征在于，所述步驟3中娃酸鈉溶液、丙氨酸溶液、苯甲酸鈉溶液、尿素溶液的靜置時間為4~6min。
【文檔編號】C23F11/02GK103820785SQ201410040833
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年1月28日 優(yōu)先權日:2014年1月28日
【發(fā)明者】黃穎為, 楊永蓮, 張英英 申請人:西安理工大學