[发明专利]抑制钢铁在食盐中腐蚀的缓蚀剂、制备方法及其使用方法

说明书

本发明涉及到化学领域，特别是涉及到一种抑制钢铁在10％～25％食盐溶液中腐蚀的新型缓蚀剂(简称XM-505)及其配制与使用方法。

在制冷工业中常用10％～25％食盐溶液作为载冷剂。尽管缓蚀剂的应用已有100多年历史，然而人们对抑制钢铁在10％～25％食盐溶液中腐蚀的缓蚀剂的研究依然寥若晨星。鲍世平等人的研究指出，在10％～15％的NaCl盐水中添加重铬酸钾4000ppm，mpA300ppm，HpMA10ppm和Zn⁺⁺20ppm(总浓度为4330ppm)可使碳钢的缓蚀率达到95％[《全面腐蚀控制》1995，9(1)：32-33页]。采用重铬酸钾配方固然有效，但存在着严重的问题：其一，重铬酸钾属危险性阳极型缓蚀剂，若加入量不足，不仅不能使钢铁钝化而起保护作用，反而会加速钢铁腐蚀，因此所需剂量较大。其二，重铬酸钾属极毒致癌物质，会污染人类赖以生存的环境。其三，缓蚀率有待于进一步提高。

针对重铬酸钾配方所存在的问题，本发明的目的就在于研制一种缓蚀率更高、剂量更小且又无毒的新型缓蚀剂，以取代极毒的重铬酸钾配方。

为实现本发明之目的，采用的技术路线和作用原理如下：(1)选用硫脲作为新型缓蚀剂的主要组份。由于硫脲分子中具有两个杂化原子N和一个杂化原子S，它可与Fe⁺⁺络合，最终转化成不溶性硫化铁保护膜。(2)利用“分子剪裁法”合成的磷酸三乙醇胺，进一步加强了醇胺基团和磷酸根之间的协同作用。它在溶解O₂的协同作用下，能在钢铁表面形成由磷酸三乙醇胺、γ-Fe₂O₃、Fe₃O₄和FePO₄所组成的多重保护膜；同时由于它支链多，当膜破损时尚具自修复的能力。(3)首次把磷酸二氢锌引入此类缓蚀剂的配方中。它与磷酸二氢钠或非水解性锌盐(如ZnSO₄等)相比较具有更多的优点。磷酸二氢锌具有水解性，能在钢铁表面的阴极反应处形成不溶性的Zn₃(PO₄)₂沉积膜(钢铁锌系磷化)，这是磷酸二氢钠或非水解性锌盐(如ZnSO₄等)所不具备的。磷酸二氢锌能电离，磷酸根在溶解O₂的协同作用下，与Fe⁺⁺反应，在钢铁表面形成不溶性的FePO₄沉积膜(钢铁铁系磷化)，其作用与使用磷酸二氢钠相同，而Zn⁺⁺有可能以Zn(OH)₂的形式在钢铁表面形成阴极型的沉淀膜，这种膜不牢固，但能增效，其作用与使用非水解性锌盐(如ZnSO₄等)相同。(4)在新型缓蚀剂中引入乌洛托品。由于乌洛托品分子中具有四个杂化原子N，所以它能与钢铁表面裸露的铁原子络合，直接吸附于钢铁表面，抑制钢铁腐蚀阴、阳共轭过程，避免缓蚀剂在钢铁表面形成保护膜期间阳极上的铁溶解过快而使钢铁的腐蚀率增大，同时它本身也可作为保护膜的有效组份，提高保护效果。(5)通过复配试验，达到优化组合，进一步提高缓蚀效果。实验表明：硫脲、磷酸三乙醇胺、磷酸二氢锌和乌洛托品四种组份首次作为一个整体(XM-505)配合完美，协同作用显著，对抑制钢铁在10％～25％食盐溶液中腐蚀尤其有效。

抑制钢铁在10％～25％食盐溶液中腐蚀的方法包括在食盐溶液中添加1000ppm～2500ppm的XM-505盐水介质缓蚀剂及该缓蚀剂的配制与使用。

XM-505盐水介质缓蚀剂由41％～61％的硫脲、0.5％～3.5％的磷酸三乙醇胺、0.5％～3.5％的磷酸二氢锌和35％～55％的乌洛托品所组成。缓蚀剂的组份最好配制成溶液的形式使用。

缓蚀剂的配制：(1)将硫脲和乌洛托品的混合物配制成水溶液，即A液，总含量为100mg/ml，硫脲与乌洛托品之比为51∶45(重量比)。(2)按磷酸三乙醇胺与磷酸二氢锌之比为1∶1(重量比)，配制成总含量为100mg/ml的混合液为B液。配制时先按下列反应式，即

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