CN1166538A - 常温铜酸洗缓蚀剂 - Google Patents

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Abstract

一种适用于盐酸介质中的常温铜酸洗缓蚀剂，它由以下的噻唑类、有机胺、表面活性剂、乙醇、水、着色剂、硫脲及衍生物等组成。本发明是在一定反应条件下将几种有机物质合成为含兀键、苯环、长键基团的化合物。由于化合物中含有N、S、O电负性较大的极性基团，在金属表面进行物理和化学吸附，改变了金属/溶液界面的双电层的结构，提高了金属离子化过程的活化能。因而大大地提高了它在铜表面的吸附能力，它对碳钢还有很好的保护效果。

Description

常温铜酸洗缓蚀剂
本发明属于金属表面化学处理技术领域，具体地说是一种用于电力、热力及化工等领域的管路除垢中、具有高效缓蚀性能的盐酸介质常温铜酸洗缓蚀剂。
铜与铜合金在动力设备中主要用作热交换器的材料，它们所承受的温度及压力虽不高，但由于壁厚仅为1毫米左右，所以要求其腐蚀速度较低；凝汽器(冷却器)和热交换器管主要使用黄铜。常规的凝汽器，管中通过循环冷却水，冷却水可以是淡水、天然水、成水或海水，管外侧是排汽和凝结水，由于排汽凝结时体积收缩，凝汽器的蒸汽则是真空状态。一旦因酸洗不当，黄铜管发生腐蚀(脱锌)泄漏时，冷却水将向凝结水中泄漏，造成凝结水和给水污染，而且还会引起锅炉机组的腐蚀、结垢和积盐等事故。由于冷却水不进行软化处理，它在凝结器铜管中易生成碳酸盐水垢，这种水垢遇盐酸极易溶解，而无需加热，但在酸洗除垢的同时，酸还会对基底金属造成不同程度的腐蚀破坏。所以，在酸液中要添加一种能保证基底金属材料的腐蚀速度降低和氢脆发生的可能性抑制在安全水准以下、同时还不影响酸对垢的溶解速度的物质→酸洗缓蚀剂。
目前，广泛使用的酸性介质铜缓蚀剂，多数采用具有吸附和络合作用的有机物质，大多是含N、S、O、P等元素的化合物，如胺类、醛酮类、硫脲衍生物、杂环类化合物、吡啶衍生物、季胺盐等化合物，它们都含有独对电子能够与Fe、Cu、Ni等金属发生化学吸附。含有双键、叁键、苯环的化合物，如丙炔醇、苯腈等，可以利用它们的兀-电子进行化学吸附。虽然它们都具有一定的缓蚀效果，但还不甚理想。
例如1、硫脲及其衍生物：硫脲类缓蚀剂易在铜表面吸附成黑褐色膜，同时也易将垢物包裹于其中，影响溶垢速度和效果；硫脲衍生物如二邻甲苯硫脲，水溶性差，易结块，使用时先用温水软化水调成糊状，再倒入酸中搅拌，并具有一定的毒性。
2、醛-胺缩聚物类：是以甲醛和苯胺为原料，在酸性介质中聚合而成的。虽具有合成工艺简单，水溶性好，但具有一定的毒性，对人体有危害，同时还有性能不稳定(随聚合条件不同、存放时间不同而变化)。
3、吡啶及其衍生物类：其原料是从煤焦油页母油炼制过程中得到的副产品中分离出来的，奇特的臭味限制了它的应用。
4、一些利用化工副产品加工的缓蚀剂：其成分较为复杂，多是含S、N的高分子化合物，大都未经过严格的分馏，有用组分和无用组分都在其中，所以有用量高，有的水溶性和酸溶性不太好，还有一定的味道，因此很难得到性能比较优良的副产品缓蚀剂。
5、MBT(2-巯基苯骈噻唑)：对铜合金有良好的缓蚀能力，但它在酸洗中的溶解性能较差，使用剂量受到限制。
本发明的目的在于提供一种可同时产生物理和化学吸附并且提高金属表面缓蚀性能的常温铜酸洗缓蚀剂。
本发明的目的是这样实现的：它由以下的组分和重量份数比组成：
噻唑类5-16、有机胺6-15、表面活性剂7-15工业乙醇50-75、水3-10、着色剂0.05-0.5、硫脲及衍生物0.0-5.0。
其合成方法是：将噻唑类、有机胺、表面活性剂、工业乙醇、水及硫脲及衍生物按上述的重量份数比，一同加入到反应釜中加热并搅拌，回流反应1-2.5小时，冷却后加入所要求的着色剂即为成品，其比重为0.82-0.89(20℃)。上述的回流反应温度控制在70-75℃之间。本发明的缓蚀剂也可以与其它醇溶的含N、S化合物等增效剂联合使用。
本发明的噻唑类是指2-巯基苯骈噻(MBT)和二硫化苯骈噻唑(MBTS)。
本发明的有机胺是指六次甲基四胺、四丁基胺和三苄基甲基胺。
本发明的表面活性剂是指烷基酚聚氧乙烯醚(TX-10)、脂肪醇聚氧乙烯醚(平平加)、烷基酚聚氧乙烯醚(OP)、十二烷基二甲基苄基氯化铵(1227)、十二烷基二甲基苄基溴化铵(新洁尔灭)、十二烷基三甲基氯化铵(1231)、十六烷基三甲基溴化铵(1631)、十八烷基三甲基氯化铵(1831)。
本发明的硫脲及衍生物是指硫脲、二苯基硫脲和二邻甲苯硫脲。
本发明的着色剂是指5NB、及碱性或酸性显色剂。
本发明是在一定的反应条件下将几种有机物质合成为含兀键、苯环、长键基团的化合物。由于化合物中含有N、S、O电负性较大的极性基团，在金属表面进行物理和化学吸附，改变了金属/溶液界面的双电层的结构，提高了金属离子化过程的活化能。因而大大地提高了它在铜表面的吸附能力，显示出比良的缓蚀性能，它同时还对碳钢有很好的保护效果。
下面将通过实施例对本发明作进一步说明：实例1：
将5克MBT和8克六次(亚)甲基四胺、11克十二烷基二甲基苄基氯化铵、0.5克脂肪醇聚氧乙烯醚、0.1克硫脲、70克乙醇及5.4克水一同放入带有搅拌和回流装置的反应瓶中，回流反应1小时，回流反应温度控制在70-75℃之间。实例2：
将12克MBT和7克六次(亚)甲基四胺、8克十二烷基二甲基苄基氯化铵、0.5克脂肪醇聚氧乙烯醚、1克二苯基硫脲、65克乙醇及6.5克水一同放入带有搅拌和回流装置的反应瓶中，回流反应1.5小时，回流反应温度控制在70-75℃之间。实例3
将16克MBT和12克六次(亚)甲基四胺、7克十二烷基二甲基苄基氯化铵、0.4克脂肪醇聚氧乙烯醚、1克二邻甲苯硫脲、59.6克乙醇及5克水，方法同上，回流反应2.5小时。试验条件：
①介质：6％HCl；②溶量：400毫升；
③三价铁离子)500毫克/升；④硬度离子)1000毫克/升；
⑤温度：常温；⑥状态：搅拌溶液；⑦压力：常压；⑧时间：4小时。试验结果：
缓蚀剂    浓度(％)           腐蚀速度(g/m2h)黄铜     紫铜     碳钢20   黄铜缓蚀效率(％)
实例1实例2实例3     0.40.40.4     0.0382   0.0872    0.79660.010    0.4506    0.57630.005    0.3343    0.5254     97.0699.2399.62
【注】黄铜空白腐蚀速度为1.2977g/m2h。

Claims (8)

1、一种适用于盐酸介质中的常温铜酸洗缓蚀剂，它由以下的组分和重量份数比组成：
噻唑类5-16、有机胺6-15、表面活性剂7-15工业乙醇50-75、水3-10、着色剂0.05-0.5、硫脲及衍生物0.0-5.0。
2、根据权利要求1所述的常温铜酸洗缓蚀剂，其特征是：噻唑类是指2-巯基苯骈噻和二硫化苯骈噻唑。
3、根据权利要求1所述的常温铜酸洗缓蚀剂，其特征是：有机胺是指六次甲基四胺、四丁基胺和三苄基甲基胺。
4、根据权利要求1所述的常温铜酸洗缓蚀剂，其特征是：表面活性剂是指烷基酚聚乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化按、十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵。
5、根据仅利要求1所述的常温铜酸洗缓蚀剂，其特征是：着色剂是指5NB、及碱性或酸性显色剂。
6、根据权利要求1所述的常温铜酸洗缓蚀剂，其特征是：硫脲及衍生物是指硫脲、二苯基硫脲和二邻甲苯硫脲。
7、根据权利要求1所述铜酸洗缓蚀剂的合成方法，其特征是将噻唑类、有机胺、表面活性剂、工业乙醇、水及硫脲及衍生物按上述的重量份数比，一同加入到反应釜中加热并搅拌，回流反应1-2.5小时，冷却后加入适量的5NB即为成品。
8、根据权利要求2所述的铜酸洗缓蚀剂合成方法，其特征是回流反应温度控制在70-75℃之间。
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