一種抑制銅在鹽水（海水）介質(zhì)中腐蝕的緩蝕劑及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于防腐領域，更具體地說，涉及一種抑制銅在鹽水（海水）介質(zhì)中腐蝕的 緩蝕劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 銅具有優(yōu)異的強度、機械加工性能、導熱性、導電性、可焊接性及耐腐蝕性等特點， 廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)中的熱循環(huán)系統(tǒng)。通常情況下銅耐蝕性較好，但在含氧的水、氧化性酸 及含有C廠、NH 4+的溶液中可形成配位離子，產(chǎn)生較嚴重的腐蝕。目前在各種冷凍劑中，工業(yè) 氯化鈣、氯化鈉水溶液以其冰點低、價格低廉等優(yōu)勢仍廣泛應用在各類冷凍機和需要降低 冰點的設備及場合。但由于工業(yè)氯化鈣、氯化鈉水溶液有一定的腐蝕性，因此作為防（冷） 凍劑時，應考慮防腐蝕問題，以保證設備的使用壽命。此外，由于人類面臨淡水資源嚴重缺 乏的危機，大力開發(fā)和利用海水已勢在必行，以緩解淡水資源供不應求的緊張狀態(tài)，并降低 生產(chǎn)成本。如船舶、濱海電廠、海底注水管線等大量使用海水。而海水有強烈的腐蝕性，影 響金屬設備的安全運行。
[0003] 在鹽水（海水）介質(zhì)中使用緩蝕劑對金屬進行防護是較有效的措施之一。而且與 其它緩蝕防腐方法相比它更為經(jīng)濟、靈活、方便。同時由于緩蝕劑保護不會破壞原有的工藝 流程，幾乎不需要附加設備，具有經(jīng)濟、有效和適用性強等特點，可廣泛應用于國民經(jīng)濟各 生產(chǎn)部門。因此，鹽水介質(zhì)中緩蝕劑具有非常大的發(fā)展前景。20世紀90年代以前的銅緩蝕 劑主要是有機化合物（硫脲、醛、胺、苯酸、苯胺）的衍生物及噻唑等雜環(huán)化合物，如現(xiàn)在比 較常用的苯駢三氮唑（BTA)及其衍生物。最近幾年，國外對銅緩蝕劑的研究重點仍然在有 機物的合成和緩蝕劑的復配上，如咪唑、噻唑、咔唑、苯胺、硫脲和三苯甲烷的衍生物以及這 些緩蝕劑的復配。研究天然產(chǎn)物、合成新的有機物和緩蝕劑之間的復配成為研究和發(fā)展銅 緩蝕劑的重要途徑。另外，無毒環(huán)保型緩蝕劑也是近年來研究的一個熱點。
[0004] 目前，緩蝕劑的發(fā)展方向是高效、低毒、無公害、無污染。從前人的研究結(jié)果來看， 葡萄糖酸鹽、鉬酸鈉、鎢酸鈉、苯并三氮唑（BTA)等是既能滿足上述條件，又能對海水中銅 腐蝕起到有效抑制作用的緩蝕劑。同時，葡萄糖酸鹽、鉬酸鈉、苯并三氮唑（BTA)作緩蝕劑 時和許多緩蝕劑配合呈現(xiàn)協(xié)同效應，并具有優(yōu)異的絡合性能和很好的阻垢效果；聚天冬氨 酸具有優(yōu)良的阻垢分散性能，且可生物降解，是一種綠色阻垢劑；烷基糖苷兼具非離子與陰 離子表面活性劑的特性，是一種性能優(yōu)良的新型綠色表面活性劑，除具有表面活性劑的特 性外，由于相似的結(jié)構(gòu)和特性吸附，同時也表現(xiàn)出緩蝕劑的性能?？蓡为氉鳛榫徫g劑使用， 與緩蝕劑復配后可以大大提高緩蝕率、降低緩蝕劑用量，減少污染，提高綜合性能等。
[0005] 經(jīng)檢索，中國專利申請?zhí)枮?01110087619. 7,申請日為2011年04月08日的專 利申請文件公開了一種含苯并三氮唑復合緩蝕阻垢劑，該緩蝕劑由馬來酸化合物、丙烯酸 三元共聚物、鋅鹽、葡萄糖酸鹽、氨基磺酸化合物和苯并三氮唑復合而成；該發(fā)明的苯并三 氮唑復合緩蝕阻垢劑適用范圍廣，可用于碳鋼、銅及銅合金設備的緩蝕與阻垢處理，該發(fā)明 的苯并三唑復合緩蝕阻垢劑為全無磷配方，處理后的外排水不會對水體造成因磷而帶來的 富營養(yǎng)化污染，屬于環(huán)境友好型產(chǎn)品；但是苯并三氮唑雖然具有很好的緩蝕效果，它的主要 缺點是有一定的毒性，而且價格較高，在使用時受到限制，另外該緩蝕劑存在用量較大的問 題。中國專利申請?zhí)枮?01110445846. 2,申請日為2011年12月28日的專利申請文件公開 了一種用于銅及銅合金的緩蝕劑及其制備方法，該緩蝕劑由有機胺、苯甲酸鈉、苯三唑、甲 基苯三唑、二巰基苯駢噻唑鈉鹽、穩(wěn)定劑和水組成，所述的有機胺在用于銅及銅合金的緩蝕 劑中的質(zhì)量百分比為15~25%，所述的苯甲酸鈉在用于銅及銅合金的緩蝕劑中的質(zhì)量百 分比為8~13%，所述的苯三唑在用于銅及銅合金的緩蝕劑中的質(zhì)量百分比為1~3%，所 述的甲基苯三唑在用于銅及銅合金的緩蝕劑中的質(zhì)量百分比為16~31%，所述的二巰基 苯駢噻唑在用于銅及銅合金的緩蝕劑中的質(zhì)量百分比為1. 5~3%，所述的穩(wěn)定劑在用于 銅及銅合金的緩蝕劑中的質(zhì)量百分比為〇~5%，余量為水。但是該緩蝕劑存在組成復雜、 用量大、熱穩(wěn)定性差的問題。
[0006] 李玉才等（李玉才，張世文，陳仲祥，孫立明，綠色鹽水介質(zhì)銅緩蝕劑的研究， 河北化工，2006年第8期，42~43)研究了 一種經(jīng)濟高效的鹽水介質(zhì)銅緩蝕劑，該緩 蝕劑由鉬酸鈉、葡萄糖酸鈉、苯并三氮唑、聚天冬氨酸和十二烷基葡萄糖苷按重量比 0. 6:1. 0:0. 6:0. 2:0. 1:0. 05組成，該緩蝕劑在22. 5 %鹽水介質(zhì)中對銅的緩蝕率可達 98. 5%以上，但是該緩蝕劑同樣存在使用了苯并三氮唑問題，另外鉬酸鈉是一種弱氧化性 緩蝕劑，它開始吸附于水合氧化膜上，使膜由陰離子選擇性變?yōu)殛栯x子選擇性，金屬表面產(chǎn) 生鈍化，生成一層鈍化膜，但該膜不夠均勻和致密，使用效果不理想，緩蝕劑用量較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 1.要解決的問題
[0008] 針對現(xiàn)有的銅緩蝕劑存在有一定毒性、用量大、緩蝕率較低等問題，本發(fā)明提供一 種抑制銅在鹽水（海水）介質(zhì)中腐蝕的綠色緩蝕劑及其制備方法和應用，在已有的鹽水介 質(zhì)銅緩蝕劑研究基礎上，研究了添加劑與緩蝕主劑的復配效果，尋找緩蝕劑與緩蝕劑之間、 緩蝕劑與添加劑之間的協(xié)同效應，從而制得高效、環(huán)境友好的銅緩蝕劑，本發(fā)明的緩蝕劑具 有緩蝕率高、用量小、制備時操作簡單、成本低、使用方便、環(huán)境友好的特點。
[0009] 2?技術方案
[0010] 為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術方案如下：
[0011] -種抑制銅在鹽水介質(zhì)中腐蝕的緩蝕劑，其組成成分及各組分的質(zhì)量份數(shù)為：葡 萄糖酸鈣3~9份、鎢酸鈉5~15份、葡萄糖酸鈉2~8份、甲基苯并三氮唑1~3份、聚 天冬氨酸〇. 6~2份、十二烷基葡萄糖苷0. 3~0. 8份、水10~15份。
[0012] 優(yōu)選地，其組成成分中還包括甲基氯異噻唑啉酮0. 2~0. 5份。
[0013] 優(yōu)選地，所述的各組分的質(zhì)量份數(shù)為：葡萄糖酸鈣6份、鎢酸鈉10份、葡萄糖酸鈉 6份、甲基苯并三氮唑2份、聚天冬氨酸1份、十二烷基葡萄糖苷0. 5份、甲基氯異噻唑啉酮 0. 3份、水13份。
[0014] 上述的一種抑制銅在鹽水介質(zhì)中腐蝕的緩蝕劑的制備方法，其步驟為：
[0015] (a)先按比例稱取葡萄糖酸鈣3~9份溶于10~15份水中，攪拌溶解得到葡萄糖 酸鈣水溶液；
[0016] (b)再按比例稱取甲基苯并三氮唑1~3份加入到葡萄糖酸鈣水溶液中并攪拌溶 解；
[0017] (c)然后按比例依次加入鎢酸鈉5~15份、葡萄糖酸鈉2~8份、聚天冬氨酸 0. 6~2份、十二烷基葡萄糖苷0. 3~0. 8份，攪拌溶解；
[0018] (d)最后按比例加入甲基氯異噻唑啉酮0? 2~0? 5份攪拌l〇-15min，靜置后即得 到所述的抑制銅在鹽水介質(zhì)中腐蝕的緩蝕劑。
[0019] 優(yōu)選地，所述步驟（a)~（C)中水溶液的溫度控制在50-60°C。
[0020] 優(yōu)選地，所述步驟（a)~（c)中水溶液的溫度控制在50°C。
[0021] 優(yōu)選地，所述步驟（d)中，當步驟（c)制備的溶液冷卻至室溫后再加入甲基氯異噻 唑啉酮0? 2~0? 5份并攪拌10-15min。
[0022] 優(yōu)選地，所述步驟（a)~（d)中攪拌速度為170~260rpm。
[0023] 上述的一種抑制銅在鹽水介質(zhì)中腐蝕的緩蝕劑在抑制銅在含鹽質(zhì)量分數(shù)為1~ 30 %的鹽水或海水介質(zhì)中腐蝕的應用。
[0024] 3?有益效果
[0025] 相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明的有益效果為：
[0026] (1)本發(fā)明的緩蝕劑組分中使用了鎢酸鈉，鎢酸鹽由于其毒性低，對環(huán)境、人體和 作物沒有危害，也不引起微生物滋生，屬環(huán)境友好型緩蝕劑；它不僅可以作為金屬均勻腐蝕 的緩蝕劑改變金屬的活化極化作用，而且還可以抑制金屬的點腐蝕，根據(jù)鈍化膜理論，發(fā)明 人在實驗中發(fā)現(xiàn)鎢酸鹽并不是覆蓋于整個金屬表面，而是對氧化膜起填充空隙和修補缺陷 的作用，海水大多是中性或弱堿性的，只要鎢酸鹽的濃度適宜，從化學和電化學方面來說， 鎢酸根離子就可在金屬表面起作用；
[0027] (2)本發(fā)明使用的甲基苯并三氮唑（TTA)比苯并三氮唑（BTA)在分子結(jié)構(gòu)上多一 個非極性的甲基，所以其形成的單分子層膜的疏水性更好，而且甲基的存在對基體分子與 Cu之間的反應沒有干擾，因此，甲基苯并三氮唑（TTA)的緩蝕性能優(yōu)于苯并三氮唑（BTA)， 其緩蝕行為更持久，而且甲基苯并三氮唑（TTA)的毒性比苯并三氮唑（BTA)更低；
[0028] (3)聚天冬氨酸具有優(yōu)良的阻垢分散性能，且可生物降解，是一種綠色阻垢劑成 分；
[0029] (4)本發(fā)明使用的烷基糖苷兼具非離子與陰離子表面活性劑的特性，是一種性能 優(yōu)良的新型綠色表面活性劑，除具有表面活性劑的特性外，由于相似的結(jié)構(gòu)和特性吸附，同 時也表現(xiàn)出緩蝕劑的性能，可單獨作為緩蝕劑使用，與緩蝕劑復配后可以大大提高緩蝕率、 降低緩蝕劑用量，減少污染，提高綜合性能等；
[0030] (5)本發(fā)明制備的緩蝕劑的緩蝕協(xié)同作用模式是吸附-沉積-螫合控制，即協(xié)同緩 蝕劑組分分子由具有吸附、沉積、螯合作用的至少三種官能團組成，吸附官能團含有多對孤 對電子以向金屬表面吸附并形成吸附膜，沉積官能團能在金屬表面形成沉積物以強化吸附 膜，螯合官能團對沉積物有螯合作用以控制膜厚度，發(fā)明人根據(jù)該模式設計開發(fā)得到本發(fā) 明的協(xié)同緩蝕劑，經(jīng)過大量腐蝕試驗結(jié)合理論分析確定了緩蝕劑組分的最佳配比和用量；
[0031] (6)本發(fā)明的緩蝕劑中還含有甲基氯異噻唑啉酮，與甲基苯并三氮唑和聚天冬氨 酸復配使用能顯著增強緩蝕效果，且使緩蝕劑在銅表面形成的保護膜不易破損，保護聚天 冬氨酸中的肽鍵不易受微生物破壞；
[0032] (7)本發(fā)明的緩蝕劑具有緩蝕效率高、用量少、成本低、使用方便、環(huán)境友好的特 占.
[0033] (8)本發(fā)明提供的緩蝕劑