[其他]改进缓蚀剂在工业冷却水中性能的方法

说明书

本发明是一种防止pH至少为8的工业冷却硬水腐蚀的方法，该方法所用的组合物包含能在含水的碱性环境中缓蚀的水溶性有机膦酸盐和丙烯酸与某些取代的丙烯酰胺（如叔-丁基丙烯酰胺）的共聚物或三元共聚物。

“膦酸盐”这一术语指的是含一个或一个以上-PO₃H₂基的有机物质及其盐。对于本发明特别有用的膦酸盐包括1-羟基-1，1-乙烷二膦酸（HEDP），2-膦酰基丁烷-1，2，4-三羧酸（PBTC），氨基-三亚甲基膦酸（AMP）以及它们的盐。列举的聚合物、膦酸盐和组合物的浓度、用量和（或）范围均指有效成分。

腐蚀是在金属氧化成各自的离子和（或）不溶的盐时发生的。例如，金属铁的腐蚀就是铁转化成+2或+3氧化态的可溶铁或不溶的氧化铁和氢氧化铁。腐蚀还具有双重性，它表现在一方面有一部分金属表面被除去，另一方面又由于生成不溶的盐而有淀积物聚积。失去金属使装置的结构完整性降低，最后会在水系统与作业流之间发生泄漏。

已知铁在充氧水中的腐蚀是由下面成对的电化学过程引起的：

防止金属被充氧水腐蚀的典型方法是在金属表面形成保护性阻挡层。这种阻挡层阻止氧与金属表面接触使金属氧化。一种化学添加剂要起到缓蚀剂的作用就要便于使该过程发生，使生成不透氧的阻挡层并能保持。通过与阴极或阳极半电池反应的相互作用便能做到这一点。

缓蚀剂能与阳极反应1起相互作用使所得的Fe⁺²生成不透氧阻挡层，防止进一步腐蚀。要实现这一点，缓蚀剂化合物中应包括这样一些成分：能直接与Fe⁺²起反应使其沉淀的成分;能促进Fe⁺²氧化为典型的难溶的Fe⁺³化合物的成分;或有助于生成不溶的Fe⁺³化合物的成分。

缓蚀剂起作用的另一方法是使氧在腐蚀阴极还原。反应2代表腐蚀过程中氧被还原的半电池。该反应的产物是羟基（OH^-）离子。由于有羟基生成，受到以氧为媒介的腐蚀作用的金属表面的pH一般比周围介质高得多。许多化合物在pH值高的情况下溶解度降低。这些化合物能在腐蚀阴极沉淀，如果沉淀的形式是不透氧而且是不导电的，这些化合物就起到有效的缓蚀剂的作用。

缓蚀剂是通过创造一种能使腐蚀过程在金属表面引起抑制性反应的环境而起作用的。要使缓蚀剂组合物有效地作用，组合物的组分不应在疏松介质条件下沉淀。文献中已有过大量关于通过动态抑制而有效地防止这种沉淀的缓蚀剂的叙述。其中一例是美国专利第3，880，765号，该专利介绍了用聚合物防止碳酸钙沉淀的方法。

美国专利第4，303，568号叙述了将无机磷酸盐和膦酸盐与临界缓蚀剂（threshold    inhibitor）一起使用以控制充氧水引起的腐蚀。美国专利第4，443，340号进一步研究了这种方法，它指出在有溶解铁的情况下仅含无机磷酸盐和聚合物型缓蚀剂的组合物也能很好地起作用。

为达到缓蚀的目的，既要采用缓蚀剂又要改变介质的化学性质。美国专利第4，547，540号介绍的一种缓蚀方法是依靠在高pH和高碱度的条件下进行操作。由于该方法不必采用无机磷酸盐，所得的产物从对环境的影响的观点来看是更合乎要求的。

本发明描述含有一系列独特的聚合物、膦酸盐和供选用的芳香吡咯的膦酸盐缓蚀化合物。采用这些聚合物大大地改善了缓蚀剂的性能。

美国专利第4，566，973号讨论了本发明的共聚物用作水垢抑制剂的问题。一般这些化合物是含叔丁基丙烯酰胺单元和别的共聚用单体的共聚物。我们发现这些化合物是有效的膦酸钙缓蚀剂，而且可作为含膦酸盐的缓蚀剂化合物的有效组分。

本发明是一种改进膦酸盐缓蚀剂在pH至少为8的硬水系统中的性能的方法，即在该硬水系统中投配5～50ppm包含下列物质的组合物：

Ⅰ，一种能在含水的碱性环境中缓蚀的水溶性有机膦酸盐，和