CN1539908A - 一种有机或无机盐和复合盐类融雪剂的高效缓蚀剂 - Google Patents

Abstract

有机或无机盐和复合盐类融雪剂的高效缓蚀剂属于化学范畴，为复合盐技术领域。本发明与复合盐类融雪剂按一定配比混合使用，能有效地解决国内目前使用的融雪剂对金属和水泥混凝土的腐蚀问题。其具有技术方案简便易行，防腐蚀效果好，能延长各种机动车辆及各类公用设施使用寿命等特征。本发明由钼酸钠(0.1－100％)、钨酸钠(0.1－50％)、磷酸钠(0.1－50％)、偏硅酸钠(0.1－80％)、苯并三氮唑(BTA)(0.1－30％)、乌洛托品(六次甲基四铵)(0.1－50％)、四硼酸钠(0.1－50％)、亚硝酸钠(0.1－100％)、亚硝酸钡(0.1－50％)、苯甲酸钠(0.1－80％)、EDTA二钠盐(0.1－50％)、亚硝酸二环己铵(0.1－100％)中的一种、二种、三种或四种组成复合型高效缓蚀剂。本发明适合于复合盐类融雪剂在融冰除雪中使用。

Description

一种有机或无机盐和复合盐类融雪剂的高效缓蚀剂

本发明具有减少其在融冰除雪过程中因腐蚀而造成的经济损失，延长各种机动车辆、各类公用设施等使用寿命的特征。并具有新颖性、创造性和实用性的特点，同时能起到节约能源、保护环境的作用，现将具体内容说明如下：

一、技术领域：属于表面化学范畴，为有机或无机复合盐技术领域

二、背景技术

1、对发明“有机或无机盐和复合盐类融雪剂的高效缓蚀剂”的理解：

(1)本发明所选用的主要原料有：钼酸钠、钨酸钠、磷酸钠、偏硅酸钠、苯并三氮唑、乌洛托品(六次甲基四铵)、四硼酸钠、亚硝酸钠、亚硝酸钡、苯甲酸钠、EDTA二钠盐(TW-204)、亚硝酸二环己铵组成。这些化工原料经过与各类有机或无机盐和复合盐类融雪剂的优化组合，并经过理论研究，以及大量的实验室和应用试验之后，得出的共同结论是本发明具有低共溶点的属性，适用于-33℃的低温状态下，防腐效果好，覆盖面较为广泛，适合于黄河以北所有城市使用。

(2)本发明环保性能好，能有效地防止对金属和水泥混凝土的腐蚀。众所周知，卤盐中含有大量的Cl^-离子和少量的杂质SO₄ ^2-离子，而且这些离子对金属和混凝土的腐蚀会随着浓度的增加而增大，因此，在选材上，首先选用含SO₄ ^2-离子极低，并对金属腐蚀极其微弱的硝酸盐类作为主要材料。鉴于在-33℃的低温条件下，本缓蚀剂适用于各类有机或无机盐和复合盐类的融雪剂，并通过复合配方，在实际应用中，有效地防止了对金属和水泥混凝土的腐蚀。

(3)本发明适用范围广泛，它可应用于各类有机或无机盐和复合盐类的融雪剂中

2、本发明查阅并引证相关的技术背景资料有(七类)：

(1)高等教育出版社出版的高等学校教材《普通化学》的

第一章：第一节：物质的聚集状态P3-P8

第二节：气体定律P8-P12

第三节：稀溶液的通性P13-P26

第四章：第四节：金属腐蚀及其防止P160-P166

第七章：第三节：无机化合物的物理性质及晶体结构P278-P289

第四节：无机化合物的性质P289-P309

(2)中国工业出版社出版的《混凝土中钢筋锈蚀与保护》

第一章：第一节：金属腐蚀理论重点，P4-P10

第二节：混凝土的保护机理和钢筋锈蚀的原因P10-P16

第三节：钢筋锈蚀导致钢筋混凝土结构破坏的实例P26-P27

第二章：第四节：周围介质特点的影响P29-P42

第五节：钢的组织成份表面状态以及应力大小的影响P42-P73

(3)化工工业出版社出版的《硝酸盐》一书：

第二章：《硝酸钾》P35-P63

第三章：《硝酸钠》P64-P77

第五章：《硝酸钙》P82-P89

(4)化工工业出版社出版的《化工辞典》

(5)化学工业出版社出版的《有机化工原料》

A：脂肪族化合物：A530六亚甲基四胺P433-P435

A602硫脲P500-P502

A632烷荃磺酸钡P526-P527

B：脂环族化合物及共衍生物，B036亚硝酸二环己胺P557

C：芳香族化合物C260苯胺P281-P282

(6)化工工业出版社出版的《化学工业中的腐蚀与防护》

第一章：第一节：腐蚀及化学工业中腐蚀的危害P1-P3

第二节：化学工业腐蚀的特点及现状P4-P9

第三节：国内外化工防腐蚀进展P10-P14

第四节：可持续发展战略与腐蚀的全面控制

将绿色化学应用于防腐蚀技术P34-P35

第三章：第二节：纯碱生产中的主要防腐蚀手段P69-P74

第四章：氯碱工业中的腐蚀与防护

第一节：氯碱工业中的腐蚀特点P87-P88

第二节：盐水溶液的腐蚀与防护P88-P93

第五章：化肥生产中的腐蚀与防护

第七节：磷肥生产中的腐蚀与防护P180-P188

第八节：钾肥生产中的腐蚀与防护P188-P195

第七章：农药生产中的腐蚀与防护

第六节：水泥表面的防护方法P320-P322

第九章：化工建筑物和构筑物的腐蚀与防护

第一节：腐蚀状况P439-P441

第二节：腐蚀原因分析P441-P448

第三节：防腐蚀设计原则：P449-P450

第五节：防腐蚀措施P451-P454

第六节：加固修复技术P455-P460

(7)化学工业出版社出版的《化工基础》

第十一章：冷冻、第五节：冷冻剂与载冷体P374

3、发明“有机或无机盐和复合盐类融雪剂的高效缓蚀剂”的目的：

(1)减少缓蚀剂在融冰除雪过程中因腐蚀而造成的经济损失。

(2)延长路、桥、公共公用设施及各种机动车辆设备的使用寿命。

(3)促进能源、材料的节约和应用，以提高环保效益。

(4)开拓新技术、新能源的发展领域，以增加社会效益。

三、发明内容

1、有机或无机盐和复合盐类融雪剂的高效缓蚀剂由钼酸钠(Na₂MoO₄)、钨酸钠(Na₂WO₄)、磷酸钠(Na₃PO₄)、偏硅酸钠(Na₂SiO₃)、苯并三氮唑(BTA)、乌洛托品(六次甲基四铵[(CH₂)₆N₄]、四硼酸钠(Na₂B₄O₇)、亚硝酸钠(NaNO₂)、亚硝酸钡[Ba(NO₂)₂]、苯甲酸钠(C₇H₅NaO₂)、EDTA二钠盐(TW-204)、亚硝酸二环己铵(C₁₂H₂₃N·HNO₂)中的一种、两种、三种或四种组成。其配比如下(重量％)：钼酸钠(0.1-100％)、钨酸钠(0.1-50％)、磷酸钠(0.1-50％)、偏硅酸钠(0.1-80％)、苯并三氮唑(BTA)(0.1-30％)、乌洛托品(六次甲基四铵)(0.1-50％)、四硼酸钠(0.1-50％)、亚硝酸钠(0.1-100％)、亚硝酸钡(0.1-50％)、苯甲酸钠(0.1-80％)、EDTA二钠盐(TW-204)(0.1-50％)、亚硝酸二环己铵(0.1-100％)。

2、要求保护的权项如下：

(1)C₇H₅NaO₂与Na₃PO₄

(2)C₇H₅NaO₂与Na₂SiO₃

(3)C₇H₅NaO₂与NaNO₂

(4)C₇H₅NaO₂与NaNO₂与Ba(NO₂)₂

(5)Na₂MoO₄与Na₂SiO₃与NaNO₂

(6)NaNO₂与Na₂SiO₃与苯并三氮唑(BTA)

(7)Na₂MoO₄

(8)EDTA二钠盐(TW-204)

上述八项保护权项适宜于氯化钠的高效缓蚀剂。

(9)有机或无机盐和复合盐类融雪剂的高效缓蚀剂按融雪剂(重量％)的0.1-10％与融雪剂搅拌均匀后使用。

(10)高效缓蚀剂为0.5mm-8mm的多边形自然晶体颗粒状。

综上所述，有机或无机盐和复合盐类融雪剂的高效缓蚀剂要求保护的权项数为10项。

3、本发明与背景技术相比的有益效果：

(1)本发明与各类有机或无机盐和复合盐类融雪剂组合后，融冰除雪效果非常显著。

(2)本发明符合环保要求，能有效防止对金属和水泥混凝土的腐蚀。

(3)本发明成本低、价格廉，易于采购；生产工艺、技术操作简单易行。

(4)本发明能促进城乡经济发展和社会效益的提高。

四、具体实施方式

1、法律状态：实现公开/公告之后，申请省部级科技成果奖。以认证专利成果的科技含量，进而取得社会对该产品的认同。

2、通过各种渠道或宣传媒体，进行广泛宣传，在公开/公告后，两年内无偿提供有机或无机盐和复合盐类融雪剂的高效缓蚀剂的生产工艺、技术配方和撒布技术，并亲临现场指导。

3、根据八年的时间(自1994年-2001年)在沈阳市除运雪工作的实践，所积累的丰富经验和理论研讨，以及对融雪剂的研制工作，向有关政府的决策机关，详细陈述利弊，必要时，在主要街路，立交桥和庭院进行融冰除雪效果的实验，以取得有关专家、决策机关的认可，所需资金以出让部分专利来获取。

Claims (3)

1、本发明与现有技术共有的必要技术特征是：

有机或无机盐和复合盐类融雪剂的高效缓蚀剂与目前所使用的融雪剂中的各种缓蚀剂，无论是固态还是液态，都是为了防腐蚀的作用。其化雪机理属于表面化学范畴，为有机或无机复合盐技术领域。其与融雪剂中的化工原料优势互补，利用融雪剂的吸水性，使雪中的结构晶格错位，导致冰雪融化；冰雪融化时吸热，使周围温度下降，这时，溶液的蒸气压小于冰雪的蒸气压，为了达到新的平衡，促使冰雪不断融化而形成溶液，从而降低凝固点。在上述周而复始的复杂运动平衡过程中缓蚀剂起到了降低对金属和水泥混凝土的腐蚀作用，这就是目前现有的融雪剂中的缓蚀剂共有的必要技术特征。

腐蚀与防护科学是20世纪30年代发展起来的一门综合性技术科学，目前已成为一门独立的科学，并不断发展。

腐蚀是材料在各种环境作用下发生的破坏和变质，给国民经济带来巨大损失。我国每年因腐蚀造成的经济损失高达二百亿元。搞好腐蚀与防护工作，已不是单纯的技术问题，而是关系到保护资源，节约能源，保护环境，保证正常生产和人身安全，发展新技术等一系列重大的社会和经济问题。我们研制有机或无机盐和复合盐类融雪剂高效防腐蚀剂的目的在于减少其在融冰除雪过程中因腐蚀而造成的经济损失，延长路、桥、公共公用设施，各种材料，各种机动车及设备的使用寿命，促进城乡经济的发展及经济效益，社会效益和环境效益的全面提高。

2、本发明区别于现有技术的技术特征是：

能有效地防止对金属的腐蚀。

根据金属腐蚀过程的不同特点，可以分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。

化学腐蚀

单纯由化学作用而引起的腐蚀叫做化学腐蚀。主要是由于金属在高温下容易被氧化生成一层氧化皮(由FeO、Fe₂O₃和Fe₃O₄组成)，同时还会发生脱碳现象，这是由于钢铁中的渗碳体和气体介质作用所产生的结果。例如： 、 、 反应生成的气体产物，离开金属表面，而碳便从邻近的、尚未反应的金属内部逐渐扩散到这一反应区，于是金属层中的碳逐渐减少，形成脱碳层，钢铁表面由于脱碳致使硬度减小和疲劳极限降低。

电化学腐蚀

由电化学作用而引起的腐蚀叫电化学腐蚀。它主要由于形成了原电池而引起的。由于工业用的钢铁、除铁以外还含有石墨。渗碳体等，这些杂质能导电，而电极电位代数值比铁的大，难以失去电子，而铁相对就容易失去电子，此外，由于铁吸附的水膜中溶解了空气中的CO₂和SO₂气体反应如下： 、 ，这样，Fe就在有H⁺、OH^-、HCO₃ ^-、HSO₃ ^-的溶液中形成了原电池，阳极的Fe失去了2e变成Fe²⁺，反应为： 阴极的2H⁺的到2e变成H₂，即：反应为 ，Fe²⁺进入溶液中与OH^-生成Fe(OH)₂，Fe(OH)₂被氧气氧化成Fe(OH)₃，Fe(OH)₃脱水后的Fe₂O₃是红褐色铁锈的主要成份。反应式如下： ，

在一般情况下，如果铁表面吸附的水膜酸性很弱或是中性溶液，则在阳极上也是铁氧化成Fe²⁺离子，在阳极主要是溶解于水膜中的氧物电子：

阳极：

阴极：

总反应方程式：

然后Fe(OH)₂被氧化成Fe(OH)₃并部分脱水为铁锈，这就是吸氧腐蚀，也是对金属的主要腐蚀。

针对上述腐蚀原理的分析，本发明特地采用了目前国内防腐效果好的钼酸钠、钨酸钠、磷酸钠、偏硅酸钠、苯并三氮唑、乌洛托品(六次甲基四铵)、四硼酸钠、亚硝酸钠、亚硝酸钡、苯甲酸钠、EDTA二钠盐(TW-204)、亚硝酸二环己铵中的一种、两种、三种或四种加入到各类有机或无机盐和复合盐类融雪剂中，使金属表面钝化，生成一层致密的Fe₃O₄氧化膜，来保护金属的表面，有效地防止对金属的腐蚀。

能有效地防止对水泥混凝土的腐蚀

水泥混凝土是一种建筑材料，它是由砾石、卵石、碎石、砂等在水泥或其他胶凝材料中的液浆体，可以说是一种人造石材。它主要是由多种氧化物组成，如CaO、SiO₂、Al₂O₃、MgO等不下几十种氧化物。水泥的腐蚀主要是水和水溶液的腐蚀。水的腐蚀叫溶解侵蚀，这是由水泥材料本身的孔隙率和渗透率所决定的，水泥的腐蚀主要是水溶液对其进行的化学腐蚀。自然环境中的某些化合物，对水泥中的某些成分发生了化学反应，这就是水泥混凝土的腐蚀。这种腐蚀主要有两类因素：一种是酸性软水对水泥的腐蚀，如水中的CO₂与水泥中的Ca(OH)₂和CaCO₃反应生成Ca(HCO₃)₂，反应方程式如下：

这里指出：如果是反应生成的CaCO₃的含量增高，而水中的CO₂含量较低，那么这样的腐蚀几乎很难进行。此外，可溶性硫酸盐与水泥中的水合产物发生了化学反应，导致混凝土体积膨胀或崩解。譬如：对Na₂SO₄水泥中的水合产物反应如下：

通过实验证明：碱金属硫酸盐不能腐蚀水合硅酸钙。但硫酸氨可腐蚀Ca(OH)₂，反应式为： ，腐蚀产物“NH₄OH”易溶，难挥发，使反应易于向右进行，下面表示水中硫酸盐浓度对普通水泥腐蚀性的影响：     SO₄ ^2-mg/L     腐蚀程度     ＜300     低微     300-600     低     601-1500     中等     1501-5000     严重     ＞5000     很严重

由表中可以看出：只有水中SO₄ ^2-的浓度小于300mg/L时，腐蚀性才较低。应该指出：硫酸盐腐蚀产物因溶解度小，它们生成的沉淀产物所导致的应力可加剧水泥混凝土的破坏。

上表中没有提到Cl^-离子对混凝土中的钢筋，由钝化状态转为活化状态，形成锈蚀产物，而产生膨胀，使水泥混凝土开裂、剥落，从而丧失了力学性能，造成损害的介绍。但通过实验分析得知：Cl^-离子要使钢筋由钝化状态转为活化状态，是要达到一定的临界值才行。学术界认为：Cl^-/OH≥0.61，即相当于：0.3-0.6kg Cl^-/m³的大小才行。在解决此类问题时，一是要控制融雪剂中Cl^-离子的百分含量；二是要尽可能减少钢筋混凝土中硫酸盐的含量，只有同时达到这两项要求，水泥混凝土及钢筋的腐蚀问题才能有效解决。为此，我们所选用的主材卤盐类和硝酸盐类，其SO₄ ^2-离子的含量大大低于纯卤盐中的含量，有效地降低了水泥混凝土的腐蚀。

本发明适用范围广泛，它应用于各类有机或无机盐和复合盐类融雪剂中

本发明与各类融雪剂优化组合后，融冰除雪速度快、防腐蚀效果好，可根据不同的地区、不同的使用对象，不同的温度采用不同的配方组合。其覆盖面较为广泛，成本低、价格廉，便于采购，技术方案简便易行。

3、根据权利要求2所述的有机或无机盐和复合盐类融雪剂的高效缓蚀剂，其特征在于：由钼酸钠(Na₂MoO₄)、钨酸钠(Na₂WO₄)、磷酸钠(Na₃PO₄)、偏硅酸钠(Na₂SiO₃)、苯并三氮唑(BTA)、乌洛托品(六次甲基四铵[(CH₂)₆N₄])、四硼酸钠(Na₂B₄O₇)、亚硝酸钠(NaNO₂)、亚硝酸钡[Ba(NO₂)₂]、苯甲酸钠(C₇H₅NaO₂)、EDTA二钠盐(TW-204)、亚硝酸二环己铵(C₁₂H₂₃N·HNO₂)中的一种、两种、三种或四种组成。其配比如下(重量％)：钼酸钠(0.1-100％)、钨酸钠(0.1-50％)、磷酸钠(0.1-50％)、偏硅酸钠(0.1-80％)、苯并三氮唑(BTA)(0.1-30％)、乌洛托品(六次甲基四铵)(0.1-50％)、四硼酸钠(0.1-50％)、亚硝酸钠(0.1-100％)、亚硝酸钡(0.1-50％)、苯甲酸钠(0.1-80％)、EDTA二钠盐(TW-204)(0.1-50％)、亚硝酸二环己铵(0.1-100％)。

有机或无机盐和复合盐类融雪剂的高效缓蚀剂复合配方为：

(1)C₇H₅NaO₂与Na₃PO₄

(2)C₇H₅NaO₂与Na₂SiO₃

(3)C₇H₅NaO₂与NaNO₂

(4)C₇H₅NaO₂与NaNO₂与Ba(NO₂)₂

(5)Na₂MoO₄与Na₂SiO₃与NaNO₂

(6)NaNO₂与Na₂SiO₃与苯并三氮唑(BTA)

(7)Na₂MoO₄

(8)EDTA二钠盐(TW-204)

上述复合配方适宜于氯化钠的高效缓蚀剂。

(9)有机或无机盐和复合盐类融雪剂的高效缓蚀剂按融雪剂(重量％)的0.1-10％与融雪剂搅拌均匀后使用。

(10)高效缓蚀剂为0.5mm-8mm的多边形自然晶体颗粒状。