[发明专利]一种抑制钢铁在自来水或海水中腐蚀的新型缓蚀剂及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及到化学领域，尤其涉及到一种抑制钢铁在自来水或海 水中腐蚀的缓蚀剂(简称FX缓蚀剂)配方及其使用方法。

背景技术

化学缓蚀剂法抑制钢铁在自来水或海水中腐蚀不仅有效，而且较 为简便。例如，商品名为PC-602水质稳定剂实质上就是一种兼具阻 垢功能的磷系缓蚀剂〔《中国腐蚀与防腐学报》，1988，8(1)：61 〕。它是由多元醇磷酸酯、多元醇聚磷酸酯、聚磷酸盐和正磷酸盐组 成的，当浓度为300ppm时，对A₃钢的缓蚀率高达98％(失重法)。又 如，李海明等人的研究报告指出：由葡萄糖酸盐、有机多酸盐、钼酸 盐、磷酸盐和锌盐组成的复合缓蚀剂浓度为150ppm以上时，对海水 中碳钢的缓蚀率高达90％〔第六届全国缓蚀剂学术讨论会论文集， 1989：50～57〕。虽然上述两例都具一定的代表性，但亦存在种种问 题需要改进和克服。前者用于自来水介质，后者用于海水介质，它们 存在的共同问题是使用范围有限；前者所需剂量较大，成本高；后者 缓蚀剂抑制浓度虽然较低，但钼酸钠价格昂贵，成本高，且缓蚀率偏 低，有待大幅度提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抑制钢铁在自来水或海水中腐蚀的 缓蚀剂(简称FX缓蚀剂)及其使用方法。这种缓蚀剂高效、廉价、 无毒，且能同时适应自来水介质和海水介质，可取代以往那些同类缓 蚀剂。

为了实现本发明之目的所采用的技术路线及其作用原理如下：

(1)利用“分子裁剪法”合成磷酸三乙醇胺，进一步加强了缓 蚀物质分子内部醇胺基团和磷酸根之间协同缓蚀作用。它在水中溶解 氧的协同作用下，能在钢铁表面形成磷酸三乙醇胺化学吸附膜和 γ-Fe₂O₃、Fe₃O₄和FePO₄等多层保护膜，并且由于它支链多，当膜破 损时尚具自修复能力。

(2)把磷酸二氢锌引入缓蚀剂中，它与正磷酸盐(如Na₃PO₄) 或非水解锌盐(如ZnSO₄)相比具有更多的优点。磷酸二氢锌具有水 解性，能在钢铁表面微电池的阴极反应处形成不溶性的Zn₃(PO₄)₂沉积 膜，正磷酸盐和非水解性锌盐则没有这种性能。磷酸二氢锌能电离， 磷酸根在溶液中溶解O₂的协同作用下，与Fe²⁺反应，在钢铁表面形成 不溶性的FePO₄沉积膜，其作用与正磷酸盐相同。而Zn²⁺有可能以 Zn(OH)₂的形式形成阴极型的沉积膜，这种膜虽不太牢固，但能增效。 其作用同非水解性的锌盐。

(3)在缓蚀剂中引入兼有缓蚀作用和阻垢作用的三聚磷酸钠， 使缓蚀剂兼具一定的阻垢功能。

(4)在缓蚀剂中加入六次甲基四胺，由于其分子中具有多个杂 化原子氮，可与Fe²⁺或是钢铁表面裸露的铁原子络合，形成化学吸附 膜，对抑制碳钢在含氯水溶液中腐蚀十分有效。

(5)通过复配试验，达到优化组合。实验表明：由磷酸三乙醇 胺、磷酸二氢锌、三聚磷酸钠和六次甲基四胺组成的缓蚀剂，配合完 美，协同作用显著，对抑制钢铁在自来水或海水中腐蚀特别有效。

一种抑制钢铁在自来水或海水中腐蚀的缓蚀剂是由20％～40％磷 酸三乙醇胺、20％～40％磷酸二氢锌、20％～40％三聚磷酸钠、10％～30％ 六次甲基四胺组成的，磷酸三乙醇胺与磷酸二氢锌的重量比为1∶1。

使用方法：根据自来水或海水介质的重量、缓蚀剂最佳的抑制浓 度以及缓蚀剂组份配比，可以计算出缓蚀剂各组份的用量。三聚磷酸 钠和六次甲基四胺可取适量水，搅拌溶解后加入自来水或海水介质 中，而所需的磷酸三乙醇胺和磷酸二氢锌最好配制成混合液的形式加 入，该混合液的组份按重量比为∶磷酸三乙醇胺∶磷酸二氢锌∶水＝1∶ 1∶2。

该缓蚀剂的使用浓度为75ppm～250ppm。