[发明专利]抑制冷却水腐蚀的方法

说明书

本发明是关于缓蚀剂配方的制备，该配方包含无机磷酸盐或无机磷酸盐和膦酸化合物以及新型衍生聚合物的混合物。在下面的讨论和权利要求中，已列表给出聚合物，膦酸化合物，磷酸盐，吡咯及其混合物的浓度，除非另有规定，该浓度是按其有效重量。

当金属氧化时，产生了相应的离子和/或不溶性盐，出现了腐蚀。例如，金属铁的腐蚀，就能使铁转变成+2或+3氧化态的可溶性铁或不溶性铁的氧化物和氢氧化物。此外，腐蚀具有二重性，一方面由于表面一部分金属被除去；而另一方面，由于不溶盐的形成有助于加厚沉积层。金属损耗导致该系统牢固性下降。最后，可能出现冷却水系统和工艺流线间的泄漏。

已知在充氧水中，铁的腐蚀存在下述相联的电化过程：

1.     (阳极反应)

2.      (阴极反应)

抑制金属被充氧水腐蚀的典型方法是在金属表面上形成保护层。该保护层阻止氧到达金属表面导致金属氧化。做为缓蚀剂的化学添加剂，必须促进不透氧的保护层的形成与保持。借助阳极或阴极半电池反应的相互作用，能够做到这点。

缓蚀剂能够与阳极反应(1)的产物Fe⁺²相互作用，形成不透性的保护层，以抑制进一步腐蚀。在缓蚀剂中包含下述成份，就能达别此目的：

与Fe⁺²直接产生反应，导致Fe⁺²沉积；

促使Fe⁺²氧化成Fe⁺³，Fe⁺³的化合物一般是难溶的物质；或者，

促使形成不溶的Fe⁺³化合物。

在腐蚀阴极上，氧的减少提供了另一途径，缓蚀剂通过该途径起作用。反应(2)代表该半电池，其中，在腐蚀过程中，氧气减少了。这个反应产物是氢氧(OH^-)离子。由于产生氢氧根，在以氧为介体而腐蚀的金属表面上的PH值，一般高于周围介质的PH值。提高PH值后，很多化合物是难溶的。这些化合物能够在腐蚀阴极上沉积；如果它们沉积后的形态不透氧，也不导电，那么它们就可作为有效的缓蚀剂。

美国专利4,303,568号描述了，为了控制充氧水的腐蚀作用，初期缓蚀剂和无机磷盐以及膦酸化合物一起使用。美国专利4,443,340号，更详尽地阐述了该方法，它说明仅包含无机磷酸盐和一种聚合缓蚀剂的组合物，在有溶解铁的情况下，具有优良性能。

本发明描述了缓蚀化合物，它包括无机磷酸盐，可任意选择的膦酸化合物，可任意选择的芳香吡咯和一系列独特的衍生聚合物。这些聚合物的应用，结果是明显提高了缓蚀性能。该聚合物是共聚物和三元共聚物，它们用聚合后的衍生作用来制备。

衍生聚合物

本发明的聚合物用聚合后衍生法制备。本发明的衍生剂是烃基团，它不但含氨基官能度，而且至少含有一个下列基团：

1. (多)羟烷基(芳基)；

2.烷基和芳基，(多)羧酸和酯的类似物；

3.氨烷基(芳基)和季铵化胺的类似物；

4.卤化烷基(芳基)；

5.(多)醚烷基(芳基)；

6.(二)烃基；

7.烷基膦酸；

8.烷基酮羧酸；

9.羟烷基磺酸；

10.(芳基)烷基磺酸；

其中字头“多”为2或多个官能度。

本发明的衍生工艺过程包括多烷基羧酸的直接酰胺化，以及含有羧酸和(甲基)丙烯酰胺单元的共聚物转胺基作用。

在本发明的范围内，“丙烯酰基”这一术语中包括“甲基丙烯酰基”。

本发明的聚合物是特别有利，这些聚合物包括：磺甲基酰胺-(AMS)，磺乙基酰胺-(AES)，磺苯基酰胺-(APS)，2-羟基-3-磺丙基酰胺-(HAPS)和2，3-二羟丙基酰胺单元，它们是用丙烯基酰胺的均聚物和共聚物(包括三元共聚物)通过转酰氨基作用制备的，三元共聚物具有丙烯酰胺或同系物单元的摩尔百分比至少是10％。用氨基甲磺酸，2-氨基乙磺酸(牛磺酸)，4-氨基苯磺酸(对氨基苯磺酸)，1-氨基-2-羟基-3-丙苯磺酸或2，3-二羟基正丙胺作反应物，在含水或类似的极性介质中，在约150℃温度，完成转酰氨基作用。一旦开始，该反应进行到基本完成。