專利名稱：一種抑制鋼鐵在自來水或海水中腐蝕的新型緩蝕劑及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到化學領(lǐng)域，尤其涉及到一種抑制鋼鐵在自來水或海
水中腐蝕的新型緩蝕劑(簡稱FX新型緩蝕劑)配方及其使用方法。
背景技術(shù)：
化學緩蝕劑法抑制鋼鐵在自來水或海水中腐蝕不僅有效，而且較 為簡便。例如，商品名為PC-602水質(zhì)穩(wěn)定劑實質(zhì)上就是一種兼具阻 垢功能的磷系緩蝕劑(《中國腐蝕與防腐學報》，1988, 8 (1): 61 )。它是由多元醇磷酸酯、多元醇聚磷酸酯、聚磷酸鹽和正磷酸鹽組 成的，當濃度為300ppm時，對^鋼的緩蝕率高達98% (失重法)。又 如，李海明等人的研究報告指出由葡萄糖酸鹽、有機多酸鹽、鉬酸 鹽、磷酸鹽和鋅鹽組成的復合緩蝕劑濃度為150ppm以上時，對海水 中碳鋼的緩蝕率高達90%(第六屆全國緩蝕劑學術(shù)討論會論文集， 1989: 50 57 〕。雖然上述兩例都具一定的代表性，但亦存在種種問 題需要改進和克服。前者用于自來水介質(zhì)，后者用于海水介質(zhì)，它們 存在的共同問題是使用范圍有限；前者所需劑量較大，成本高；后者
緩蝕劑抑制濃度雖然較低，但鉬酸鈉價格昂貴，成本高，且緩蝕率偏 低，有待大幅度提高
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種抑制鋼鐵在自來水或海水中腐蝕的 新型緩蝕劑(簡稱FX新型緩蝕劑)及其使用方法。這種緩蝕劑高效、 廉價、無毒，且能同時適應自來水介質(zhì)和海水介質(zhì)，可取代以往那些 同類緩蝕劑。
為了實現(xiàn)本發(fā)明之目的所采用的技術(shù)路線及其作用原理如下-
(1) 利用"分子裁剪法"合成磷酸三乙醇胺，進一步加強了緩 蝕物質(zhì)分子內(nèi)部醇胺基團和磷酸根之間協(xié)同緩蝕作用。它在水中溶解 氧的協(xié)同作用下，能在鋼鐵表面形成磷酸三乙醇胺化學吸附膜和
Y_Fe203、 FeA和FeP04等多層保護膜，并且由于它支鏈多，當膜破 損時尚具自修復能力。
(2) 把磷酸二氫鋅引入復合緩蝕劑中，它與正磷酸鹽(如Na3P04) 或非水解鋅鹽(如ZnS(U相比具有更多的優(yōu)點。磷酸二氫鋅具有水 解性，能在鋼鐵表面微電池的陰極反應處形成不溶性的Zn3(P(X)2沉積 膜，正磷酸鹽和非水解性鋅鹽則沒有這種性能。磷酸二氫鋅能電離， 磷酸根在溶解02的協(xié)同下，與Fe"反應，在鋼鐵表面形成不溶性的 FeP0,沉積膜，其作用與正磷酸鹽相同。而Zn"有可能以Zn(0H)2的形 式形成陰極型的沉積膜，這種膜雖不太牢固，但能增效。其作用同非 水解性的鋅鹽。
(3) 在緩蝕劑中弓(入兼有緩蝕作用和阻垢作用的三聚磷酸鈉， 使新型緩蝕劑兼具一定的阻垢功能。
(4) 在復合緩蝕劑中加入六次甲基四胺，由于其分子中具有多 個雜化原子氮，可與Fe2+或是鋼鐵表面的裸露鐵原子絡合，形成化學 吸附膜，對抑制碳鋼在含氯水溶液中腐蝕十分有效。
(5) 通過復配試驗，達到優(yōu)化組合。實驗表明由磷酸三乙醇 胺、磷酸二氫鋅、三聚磷酸鈉和六次甲基四胺組成FX新型緩蝕劑，配合完美，協(xié)同作用顯著，對抑制鋼鐵在自來水或海水中腐蝕特別有 效。
一種抑制鋼鐵在自來水或海水中腐蝕的FX新型緩蝕劑是由
20% 40%磷酸三乙醇胺、20% 40%磷酸二氫鋅、20% 40%三聚磷酸鈉、 10% 30%六次甲基四胺組成。
使用方法根據(jù)自來水或海水介質(zhì)的重量、緩蝕劑最佳的抑制濃
度、以及緩蝕劑組份配比，可以計算出緩蝕劑各組份的用量。三聚磷 酸鈉和六次甲基四胺可取適量水，攪拌溶解后加入自來水或海水介質(zhì) 中，而所需的磷酸三乙醇胺和磷酸二氫鋅最好配制成混合液的形式加
入，該混合液的組份按重量比為磷酸三乙醇胺磷酸二氫鋅水二l: 1: 2。
該緩蝕劑的使用濃度為75ppm 250ppm。
試驗表明在自來水介質(zhì)中，當FX新型緩蝕劑濃度為100ppm時， A3鋼經(jīng)720小時的失重試驗，測得該緩蝕劑對A:,鋼的緩蝕率接近100%。 與PC-602相比，F(xiàn)X新型緩蝕劑的劑量僅為PC-602的1/3， FX與PC-602 所用原材料價格相差無幾，使用成本可大幅度降低，而緩蝕率又高出 2%，接近滿標。顯而易見，F(xiàn)X新型緩蝕劑性價比遠優(yōu)于PC-602。
在海水介質(zhì)中，當FX新型緩蝕劑濃度為100ppm時，A3鋼經(jīng)720 小時失重試驗，測得緩蝕劑對A3鋼的緩蝕率接近100%。與李海明等 人研究的海水介質(zhì)碳鋼緩蝕劑相比，所需劑量減少了1/3，且所使用 的原材料更為便宜，成本更低廉，而其緩蝕率又提高了 10%，接近 100%。由此可見FX新型緩蝕劑的性價比遠優(yōu)于李海明等人研究的配 方。
FX新型緩蝕劑主要特點 (1)高效。無論是自來水介質(zhì)或是海水介質(zhì)，F(xiàn)X新型緩蝕劑對碳鋼的緩蝕率均接近100%，領(lǐng)先于國際同類產(chǎn)品。
(2) 所需劑量小，且原材料價廉易得，使用成本低。
(3) 本緩蝕劑無毒，并兼有良好的阻垢功能，可減少排污和清
垢麻煩，有利于保護人類賴以生存的環(huán)境。 .
(4) 本緩蝕劑可同時適用于自來水介質(zhì)或海水介質(zhì)。緩蝕劑使用濃度范圍寬闊，工藝容易控制。
(5) 與氧化性的殺生劑一起使用，匹配性很好，是一種高效水質(zhì)處理劑。
具體實施例方式
實施例1和實施例2:試驗溶液為不加緩蝕劑的自來水和加有FX新型緩蝕劑lOOppm或250ppm的自來水。FX新型緩蝕劑是由25%磷酸三乙醇胺、25%磷酸二氫鋅、25%三聚磷酸鈉和25%六次甲基四胺組成的。試驗材料為A3鋼，規(guī)格為5X2. 5X0.2cm，表面積28cm2，所用試樣均經(jīng)全相砂紙逐級打磨，再經(jīng)自來水和無水酒精清洗，冷風吹干，置于干燥處24小時備用。
實驗采用失重法，試樣經(jīng)稱重后在試驗溶液中浸泡720小時，取出的試樣按GB 6384-86方法處理，稱重，按下列公式計算鋼樣的腐蝕率u ，即
u (咖/y) =8. 76X 104XAW/SXtX p式中AW為鋼樣的失重(g)， S為鋼樣的表面積(cm2)， t為浸泡時間(h)， P為鋼材密度(g/cm3)
再按下列公式(4)計算緩蝕劑對A3鋼的緩蝕率E，即
E (%) =u0—Uc/u。X100式中U。為未加緩蝕劑的鋼樣腐蝕率 U c為給定緩蝕劑的鋼樣腐蝕率
測試結(jié)果如下緩蝕劑濃度為100ppm或250ppm時，對A3鋼的緩 蝕率接近100%，鋼樣光亮如初，未見宏觀腐蝕。
實施例3或?qū)嵤├?:方法同上，實驗介質(zhì)為廈門港的天然海水， FX新型緩蝕劑(組份配比如上例)濃度為100ppm或250ppm時，對 A3鋼的緩蝕率接近100。/。。鋼樣光亮，未見宏觀腐蝕。
權(quán)利要求
1、一種抑制鋼鐵在自來水或海水中腐蝕的新型緩蝕劑，其特征在于它是由磷酸三乙醇胺、磷酸二氫鋅、三聚磷酸鈉和六次甲基四胺組成的，其組份按重量百分比為磷酸三乙醇胺20％～40％磷酸二氫鋅20％～40％三聚磷酸鈉20％～40％六次甲基四胺10％～30％。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種抑制鋼鐵在自來水或海水中腐蝕的 新型緩蝕劑，其特征在于該緩蝕劑的使用濃度為75ppm 250ppm。
3、 如權(quán)利要求1所述的一種抑制鋼鐵在自來水或海水中腐蝕的 新型緩蝕劑，其特征在于使用方法是先根據(jù)自來水或海水介質(zhì)的重 量、緩蝕劑的抑制濃度以及緩蝕劑的組份配比計算出各組份用量，計 算量的三聚磷酸鈉和六次甲基四胺用水溶解后加入自來水或海水介 質(zhì)中，而計算量的磷酸三乙醇胺和磷酸二氫鋅先配成混合液而后加入 自來水或海水介質(zhì)中，該混合液的組份按重量比為磷酸三乙醇胺:磷 酸二氫鋅:水=1:1:2。
全文摘要
本發(fā)明公開一種抑制鋼鐵在自來水或海水中腐蝕的FX新型緩蝕劑。它是由20％～40％磷酸三乙醇胺，20％～40％磷酸二氫鋅，20％～40％三聚磷酸鈉和10％～30％六次甲基四胺組成的。當緩蝕劑使用濃度為75ppm～250ppm時，不僅能在自來水或海水中的鋼鐵表面形成多重保護膜，而且當膜破損時尚具自修復的能力，因此對抑制鋼鐵在自來水或海水中腐蝕特別有效，緩蝕率接近100％；本緩蝕劑所需劑量小，原材料價廉易得，成本低；無毒，無公害；且兼具良好阻垢功能，減少排污；與氧化性殺生劑匹配性好，是一種高效水質(zhì)處理劑。
文檔編號C23F11/08GK101660162SQ20091011258
公開日2010年3月3日 申請日期2009年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月21日
發(fā)明者郭良生 申請人:郭良生