JP7263369B2 - 腐食防止剤としてのベンゾトリアゾール誘導体 - Google Patents

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Description

本開示は、全般的には、腐食防止剤および腐食を抑制する方法に関する。より具体的には、本開示は、ベンゾトリアゾール腐食防止剤および水性環境における金属表面の腐食を抑制する方法に関する。
銅および銅合金構成要素は、銅の高い熱伝導率および抗菌特性に起因して、工業システムにおいて一般的に使用されている。銅および銅合金（たとえば、青銅および黄銅）は、銅の表面を自然に被覆する保護膜層の結果として腐食に対して比較的耐性があり、内部酸化第一銅膜層および外部酸化第二銅膜層を含む。嫌気性条件下では、これらの保護層は、一般的に金属表面のさらなる腐食の速度を低減させる。しかしながら、特定の条件下では、銅および銅合金は、腐食しやすい。酸素の存在下および酸性条件下では、銅の酸化および銅（ＩＩ）イオンの水への溶解が起こり得る。
システム表面からの銅の溶解を防止および低減させるために、銅腐食防止剤が、一般的に工業用水システムに添加される。特に、銅および銅合金の腐食を抑制するための、アゾールなどの窒素含有化合物の使用は周知である。窒素の孤立電子対が金属に配位し、水性システムに存在する元素から銅の表面を保護する薄い有機膜層の形成をもたらすと一般的に考えられている。アゾールなどの窒素含有化合物はまた、水溶液から銅（ＩＩ）を沈殿させることも知られており、銅と他の金属との間のガルバニック反応に起因して起こり得る腐食を妨げる。
酸化性ハロゲンは、工業システムにおいて殺生物剤として一般的に使用されて、水中でのスライムおよび微生物増殖を制御する。多くのアゾールによって提供される保護膜は、塩素、次亜塩素酸塩、および次亜臭素酸塩などの酸化性ハロゲンの存在下で腐食され、それによって腐食防止剤の効果を低減させる。さらに、溶液中の腐食防止剤のハロゲン攻撃に起因して、酸化性ハロゲンの存在下で、銅（ＩＩ）の沈殿の減少が多くの場合起こる。したがって、酸化性ハロゲンの存在下では、有機保護膜を維持するために、腐食防止剤の過剰または連続的な注入が多くの場合必要とされる。
いくつかの実施形態では、水性システムと接触する金属表面の腐食を抑制する方法が開示される。本方法は、腐食防止剤組成物を水性システムに添加することを含み、腐食防止剤組成物は、
Figure 0007263369000001
 上記化合物のうちのいずれかの異性体、およびこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される化合物を含み、式中、Ｒ＝直鎖または分岐鎖Ｃ1～Ｃ10アルキル基である。
いくつかの実施形態では、本開示は、腐食防止配合物を提供する。配合物は、水と、塩基と、約９～約１４のｐＨと、
Figure 0007263369000002
 上記化合物のうちのいずれかの異性体、およびこれらの任意の組み合わせ、からなる群から選択される化合物と、を含み、式中、Ｒ＝直鎖または分岐鎖Ｃ1～Ｃ10アルキル基である。
本開示はまた、水性システムと接触する金属表面の腐食を抑制する方法における、本明細書に開示される配合物および／または組成物のうちのいずれかの使用も提供する。
前述は、後に続く発明を実施するための形態をより良く理解できるように、本開示の特徴および技術的利点を概括的に概説した。本願の特許請求の範囲の主題を形成する、本開示のさらなる特徴および利点は、以下に説明される。開示される概念および具体的な実施形態は、本開示と同じ目的を実行するための他の実施形態を修正または設計するための基礎として容易に利用され得ることが、当業者によって理解されるべきである。そのような等価の実施形態はまた、添付の特許請求の範囲に明記される本開示の趣旨および範囲から逸脱しないことが、当業者によって認識されるべきである。
発明の詳細な説明を、以下の図面に対する具体的な参照とともに本明細書以下に説明する。
３種の異なる腐食防止剤の性能データを示すグラフである。
様々な実施形態が以下に説明される。実施形態の様々な要素の関係性および機能は、以下の詳細な説明を参照することよってより良好に理解され得る。しかしながら、実施形態は、本明細書に明示的に記載されるものに限定されない。
以下の定義は、本出願において使用される用語がどのように解釈されるべきかの決定を支援するために提供される。
「アルコキシ」は、式ＲＯ－の部分を指し、Ｒは、アルキル、アルケニル、またはアルキニルである。
「アルキル」は、直鎖または分岐鎖アルキル置換基を指す。そのような置換基の例としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｎ－ブチル、ｓｅｃ－ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ－ブチル、ペンチル、イソアミル、ヘキシルなどが挙げられるが、これらに限定されない。
「アルキルヘテロアリール」は、ヘテロアリール基に結合したアルキル基を指す。
「アルケニル」は、例えば、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、または１６個の炭素原子を有し、１つ以上の炭素－炭素二重結合を有する直鎖または分岐鎖炭化水素を指す。アルケニル基としては、エテニル、１－プロペニル、２－プロペニル（アリル）、イソ－プロペニル、２－メチル－１－プロペニル、１－ブテニル、および２－ブテニルが挙げられるが、これらに限定されない。アルケニル基は、非置換であっても、１つ以上の好適な置換基によって置換されていてもよい。
「アルキルチオ」は、式ＲＳ－の部分を指し、Ｒは、アルキル、アリール、アルケニル、またはアルキニルである。
「アルキニル」は、例えば、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、または１６個の炭素原子を有し、１つ以上の炭素－炭素三重結合を有する直鎖または分岐鎖炭化水素を指す。アルキニル基としては、エチニル、プロピニル、およびブチニルが挙げられるが、これらに限定されない。アルキニル基は、非置換であっても、１つ以上の好適な置換基によって置換されていてもよい。
「アミノアルキル」は、アルキルまたはアリールなどの１つ以上の炭素基に結合した窒素置換基を指す。
「水性システム」は、定期的または連続的に水と接触する１種以上の金属表面／構成要素を含有する任意のシステムを指す。
「アリール」は、当技術分野で一般的に理解されているように、非置換または置換芳香族炭素環式置換基を指し、「Ｃ6～Ｃ10アリール」という用語には、フェニルおよびナフチルが含まれる。「アリール」という用語は、フッケル則に従って、平面状であり、４ｎ＋２ｎ電子を含む環状置換基に適用されると考えられる。
「カルボニル」は、酸素に二重結合した炭素を含む置換基を指す。そのような置換基の非限定的な例としては、アルデヒド、ケトン、カルボン酸、エステル、アミド、およびカルバメートが挙げられる。
「シクロアルキル」は、例えば、約３個～約８個の炭素原子、約４個～約７個の炭素原子、または約４個～約６個の炭素原子を含有する環状アルキル置換基を指す。そのような置換基の例には、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチルなどが含まれる。環状アルキル基は、非置換であり得るか、またはメチル基、エチル基などのアルキル基でさらに置換され得る。
「ハロゲン」または「ハロ」は、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、およびＩを指す。
「ハロ置換アルキル」は、クロロメチル、トリフルオロメチル、２，２，２－トリクロロエチルなどの１つ以上のハロゲンで置換された上記のようなアルキル基を指す。
「ヘテロアリール」は、単環式または二環式の５または６員環系を指し、ヘテロアリール基は、不飽和であり、フッケル則を満たす。ヘテロアリール基の非限定的な例には、フラニル、チオフェニル、ピロリル、ピラゾリル、イミダゾリル、１，２，３－トリアゾリル、１，２，４－トリアゾリル、イソキサゾリル、オキサゾリル、イソチアゾリル、チアゾリル、１，３，４－オキサジアゾール－２－イル、１，２，４－オキサジアゾール－２－イル、５－メチル－１，３，４－オキサジアゾール、３－メチル－１，２，４－オキサジアゾール、ピリジニル、ピリミジニル、ピラジニル、トリアジニル、ベンゾフラニル、ベンゾチオフェニル、インドリル、キノリニル、イソキノリニル、ベンズイミダゾリル、ベンゾオキサゾリニル、ベンゾチアゾリニル、キナゾリニルなどが含まれる。
「工業用水システム」は、水を構成要素として循環させる任意のシステムを意味する。「工業用水システム」の非限定的な例としては、冷却システム、ボイラーシステム、加熱システム、膜システム、製紙システム、食品および飲料システム、油およびガスシステム、および水を循環または含む任意の他のシステムが挙げられる。
「異性体」は、別の分子と同じ分子式を有するが、他の分子とは異なる化学構造を有する分子を指す。分子の異性体は、分子の各元素の原子数は同じであるが、その原子の配置が異なる。
「軟鋼」は、炭素鋼および低合金鋼を指す。
「酸化性ハロゲン」は、少なくとも１つのハロゲンを含む酸化剤を指す。酸化性ハロゲンの例としては、塩素系漂白剤、塩素、臭素、ヨウ素、次亜塩素酸塩、次亜臭素酸塩、ヨウ素／次亜ヨウ素酸、次亜臭素酸、ハロゲン化ヒダントイン、二酸化塩素、次亜塩素酸または次亜臭素酸の安定化バージョン、および塩素、臭素、またはヨウ素を放出し得る化合物または化学基が挙げられるが、これらに限定されない。
「水」は、構成要素または主要な構成要素として水を有する任意の物質を意味する。水としては、純水、水道水、淡水、リサイクル水、ブライン、蒸気、および／または任意の水溶液もしくは水性ブレンドを挙げることができる。
本開示は、腐食防止剤組成物、腐食を抑制する方法、および腐食を抑制するのに有用な配合物に関する。腐食を抑制することには、例えば、腐食を低減すること、腐食を完全に排除すること、または腐食が一定期間発生することを妨げること、腐食速度を低下させることなどを含む。いくつかの実施形態では、腐食防止剤組成物は、水性環境における金属表面の腐食を抑制するのに有用である。いくつかの実施形態では、腐食防止剤組成物および／または配合物は、１種以上のベンゾトリアゾールを含む。
例えば、いくつかの実施形態では、腐食防止剤組成物または配合物は、１Ｈ、６Ｈ－トリアゾロ［４，５－ｅ］－ベンゾトリアゾール－３－オキシド、および／もしくは任意の類似体、異性体、ならびに／またはこれらの誘導体を含み得る。以下に説明および例示されるように、本明細書に開示されるベンゾトリアゾールは、腐食防止剤として優れた性能を示し、抑制効率は、これらの腐食防止剤の濃度の増加と共に増加することが見出された。本開示のベンゾトリアゾールはまた、カルシウム硬度および漂白剤に対して高い耐性も有する。例えば、いくつかの実施形態では、本明細書に開示される腐食防止剤組成物および配合物は、漂白剤の存在下および非存在下で、０．２ｍｐｙ未満の腐食速度を達成する。
本開示の腐食防止剤組成物は、以下の化合物のうちの１つ、または以下の化合物のうちのいずれかの任意の組み合わせを含み得る。
Figure 0007263369000003
 （１Ｈ、６Ｈ－トリアゾロ［４，５－ｅ］－ベンゾトリアゾール）およびその任意の異性体、
Figure 0007263369000004
 およびその任意の異性体、式中、Ｒ＝直鎖アルキル基または分岐鎖アルキル基である。いくつかの実施形態では、アルキル基は、Ｃ1～Ｃ10、Ｃ1～Ｃ5、Ｃ5～Ｃ10などの１～約１０個の炭素原子を含む。
Figure 0007263369000005
 （１Ｈ、６Ｈ－トリアゾロ［４，５－ｅ］－ベンゾトリアゾール－３－オキシド）およびその任意の異性体、
Figure 0007263369000006
 およびその任意の異性体、式中、Ｒ＝直鎖アルキル基または分岐鎖アルキル基である。いくつかの実施形態では、アルキル基は、Ｃ1～Ｃ10、Ｃ1～Ｃ5、Ｃ5～Ｃ10などの１～約１０個の炭素原子を含む。
Figure 0007263369000007
 （１，５－ジヒドロベンゾ［１，２－ｄ：４，５－ｄ’］ビス（［１，２，３］トリアゾール）およびその任意の異性体、
Figure 0007263369000008
 およびその任意の異性体、式中、Ｒ＝直鎖アルキル基または分岐鎖アルキル基である。いくつかの実施形態では、アルキル基は、Ｃ1～Ｃ10、Ｃ1～Ｃ5、Ｃ5～Ｃ10などの１～約１０個の炭素原子を含む。
Figure 0007263369000009
 およびその任意の異性体
Figure 0007263369000010
 およびその任意の異性体、式中、Ｒ＝直鎖アルキル基または分岐鎖アルキル基である。いくつかの実施形態では、アルキル基は、Ｃ1～Ｃ10、Ｃ1～Ｃ5、Ｃ5～Ｃ10などの１～約１０個の炭素原子を含む。
Figure 0007263369000011
 （１，８－ジヒドロベンゾ［１，２－ｄ：３，４－ｄ’］ビス（［１，２，３］トリアゾール）およびその任意の異性体、
Figure 0007263369000012
 およびその任意の異性体、式中、Ｒ＝直鎖アルキル基または分岐鎖アルキル基である。いくつかの実施形態では、アルキル基は、Ｃ1～Ｃ10、Ｃ1～Ｃ5、Ｃ5～Ｃ10などの１～約１０個の炭素原子を含む。
Figure 0007263369000013
 およびその任意の異性体、ならびに
Figure 0007263369000014
 およびその任意の異性体、式中、Ｒ＝直鎖アルキル基または分岐鎖アルキル基である。いくつかの実施形態では、アルキル基は、Ｃ1～Ｃ10、Ｃ1～Ｃ5、Ｃ5～Ｃ10などの１～約１０個の炭素原子を含む。
本明細書に開示される腐食防止剤組成物／配合物は、鉄、銅、鉄合金、銅合金、アドミラルティ黄銅、銅ニッケル（９０／１０、８０／２０、および７０／３０）、アルミニウム黄銅、マンガン黄銅、有鉛ネーバル青銅、およびリン青銅を含むが、これらに限定されない任意の金属に腐食抑制を提供し得る。
本開示の腐食防止剤組成物／配合物はまた、例えば、銀、鋼（例えば、亜鉛めっき鋼）、および／またはアルミニウムを保護するためにも使用され得る。
特定の実施形態では、本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物は、例えば銅を含む金属表面と接触する水性システムに添加されて、金属の腐食を抑制し得る。特定の実施形態では、本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物は、例えば銅合金を含む金属表面と接触する水性システムに添加されて、金属腐食を抑制し得る。
本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物は、青銅および黄銅を含む任意の銅合金を保護するために使用され得る。青銅は通常、銅とスズを含むが、アルミニウム、マンガン、シリコン、ヒ素、およびリンを含む他の元素を含み得る。黄銅は、銅および亜鉛を含み、水ボイラーシステムの配管で一般的に使用される。特定の実施形態では、本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物は、青銅を含む金属表面と接触する水性システムに添加されて、金属腐食を抑制する。特定の実施形態では、本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物は、黄銅を含む金属表面と接触する水性システムに添加されて、金属腐食を抑制する。特定の実施形態では、本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物は、銅－ニッケル合金を含む金属表面と接触する水性システムに添加されて、金属腐食を抑制する。
特定の実施形態では、本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物は、軟鋼の腐食を抑制する。特定の実施形態では、本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物は、亜鉛めっき鋼、ステンレス鋼、鋳鉄、ニッケル、およびこれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない金属合金の腐食を抑制する。
特定の実施形態では、本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物は、軟鋼を含む表面などの金属表面の孔食を抑制する。
本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物によって提供される金属腐食速度は、限定されない。特定の実施形態では、本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物は、業界標準に従って許容可能な金属腐食速度、例えば、約０．２ｍｐｙ以下を提供する。特定の実施形態では、本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物は、約０．１ｍｐｙ以下の金属腐食速度を提供する。追加の実施形態では、本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物は、約０．１ｍｐｙ以下、約０．０５ｍｐｙ以下、約０．０４ｍｐｙ以下、０．０３ｍｐｙ以下、約０．０２ｍｐｙ以下、約０．０１ｍｐｙ以下、約０．００５ｍｐｙ以下、または約０．００２ｍｐｙ以下の金属腐食速度を提供する。
本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物は、任意の用量率で水性システムに添加され得るが、一般的に、約０．０１ｐｐｍ～約５００ｐｐｍの用量率で水性システムに添加される。特定の実施形態では、本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物は、約０．０１ｐｐｍ～約１００ｐｐｍ、約０．０１ｐｐｍ～約７５ｐｐｍ、約０．０１ｐｐｍ～約５０ｐｐｍ、約０．０１ｐｐｍ～約２５ｐｐｍ、約０．０１ｐｐｍ～約１０ｐｐｍ、約０．０１ｐｐｍ～約５ｐｐｍ、約０．１ｐｐｍ～約１００ｐｐｍ、約０．１ｐｐｍ～約７５ｐｐｍ、約０．１ｐｐｍ～約５０ｐｐｍ、約０．１ｐｐｍ～約２５ｐｐｍ、約０．１ｐｐｍ～約１０ｐｐｍ、約０．１ｐｐｍ～約５ｐｐｍ、約１ｐｐｍ～約１００ｐｐｍ、約１ｐｐｍ～約７５ｐｐｍ、約１ｐｐｍ～約５０ｐｐｍ、約１ｐｐｍ～約２５ｐｐｍ、約１ｐｐｍ～約１０ｐｐｍ、約５ｐｐｍ～約１００ｐｐｍ、約１０ｐｐｍ～約１００ｐｐｍ、約２５ｐｐｍ～約１００ｐｐｍ、約５０ｐｐｍ～約１００ｐｐｍ、または約８０ｐｐｍ～約１００ｐｐｍの用量率で水性システムに添加される。
本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物は、任意のｐＨを有する水性システム中での金属の腐食を抑制するために使用され得る。特定の実施形態では、本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物は、約６～約１２、約６～約１１、約６～約１０、約６～約９、約６～約８、約７～約１２、約８～約１２、約９～約１２、約７～約１０、または約８～約１０のｐＨを有する水性システムに添加される。
本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物の有益性は、それらが一般的に、酸化性ハロゲン化合物の存在下で、金属表面に腐食抑制を提供することである。特定の実施形態では、本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物は、次亜塩素酸塩漂白剤、塩素、臭素、次亜塩素酸塩、次亜臭素酸塩、二酸化塩素、ヨウ素／次亜ヨウ素酸、次亜臭素酸、ハロゲン化ヒダントイン、次亜塩素酸または次亜臭素酸の安定化バージョン、またはこれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない酸化性ハロゲン化合物の存在下で金属腐食を抑制する。
酸化性化合物の存在下での、腐食防止剤組成物および／または配合物によって提供される金属腐食速度は、限定されない。特定の実施形態では、本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物は、酸化性ハロゲン化合物の存在下で、約０．２ｍｐｙ以下の金属腐食速度を提供する。特定の実施形態では、本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物は、酸化性ハロゲン化合物の存在下で、約０．０５ｍｐｙ以下、約０．０４ｍｐｙ以下、０．０３ｍｐｙ以下、約０．０２ｍｐｙ以下、約０．０１ｍｐｙ以下、約０．００５ｍｐｙ以下、または約０．００２ｍｐｙ以下などの、約０．１ｍｐｙ以下の金属腐食速度を提供する。特定の実施形態では、本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物によって提供される金属腐食速度は、酸化性ハロゲン化合物の非存在下または存在下で本質的に同じである。
特定の実施形態では、本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物は、過酸化物（例えば、過酸化水素）、過硫酸塩、過マンガン酸塩、および過酢酸を含むが、これらに限定されない非ハロゲン含有酸化性殺生物剤を含む水性システムに添加される場合、金属腐食を抑制する。
本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物を使用することの別の有益性は、本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物が、一般的に酸化性ハロゲンとの相互作用を低減したため、低い微生物レベルを維持するために必要である酸化性ハロゲン化合物の量が少ないことである。さらに、アゾールと酸化剤との反応から得られるハロゲン化アゾールは、その毒性に起因して環境的に望ましくないことが既知である。したがって、本開示の別の有益性は、本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物が、ハロゲン攻撃に対して耐性（または本質的に耐性）であり、ハロゲン化アゾールの環境への放出を引き起こさないことである。
特定の実施形態では、水性システムは、冷却水システムである。冷却水システムは、閉ループ冷却水システムまたは開ループ冷却水システムであり得る。特定の実施形態では、本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物は、約０．０１ｐｐｍ～約２００ｐｐｍの用量率で閉ループ冷却水システムに添加される。特定の実施形態では、本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物は、約０．０１ｐｐｍ～約２０ｐｐｍの用量率で開ループ冷却水システムに添加される。
本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物は、任意の好適な方法によって金属表面と接触する。特定の実施形態では、本明細書に開示される腐食防止剤組成物（または組成物を含む溶液）および／または配合物は、浸漬、噴霧、または他の被覆技術によって金属表面と接触する。特定の実施形態では、腐食防止剤組成物および／または配合物は、化学注入ポンプを使用して手動または自動などの任意の従来の方法によって水性システムの水に導入され、定期的または連続的のいずれかで水性システムに供給される。
特定の実施形態において、本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物が、水に比較的不溶性である場合、組成物は、組成物／配合物中の化合物の１種以上の有機または無機塩を形成することによって可溶性にされ得る。したがって、特定の実施形態では、本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物は、本明細書で開示される化合物の１種以上の水溶性塩を含む。特定の実施形態では、本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物は、アセトン、メタノール、エタノール、プロパノール、ギ酸、ホルムアミド、プロピレングリコール、またはエチレングリコールを含むが、これらに限定されない水混和性共溶媒中の溶液として添加される。特定の実施形態では、共溶媒が使用されて、本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物の水性システムにおける最大溶解度を達成する。特定の実施形態において、低分子量ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、界面活性剤（例えば、有機スルホン酸）、またはこれらの組み合わせが使用されて、本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物の溶解度を増加させる。
当業者は、本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物は、単独で、または他の腐食防止剤もしくは処理化学物質と組み合わせて、水性システムに添加され得ると理解する。２種以上の本明細書に開示される腐食防止剤組成物を含む、複数の腐食防止剤は、混合した腐食防止剤配合物として投与され得るか、または各腐食防止剤は、別個に添加され得る。さらに、本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物は、アゾール、オルトリン酸塩、ポリリン酸塩、ホスホン酸塩、モリブデン酸塩、ケイ酸塩、オキシム、および亜硝酸塩を含むが、これらに限定されない様々な追加の腐食防止剤と組み合わせて水性システムに添加され得る。
本明細者に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物はまた、処理ポリマー、抗菌剤、スケール防止剤、着色剤、充填剤、緩衝剤、界面活性剤、粘度調整剤、キレート剤、分散剤、消臭剤、マスキング剤、脱酸素剤、および指示染料などの様々な追加の添加剤とも組み合わせて水性システムに添加され得る。
本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物は、任意の形態で水性システムに添加され得る。特定の実施形態では、腐食防止剤組成物および／または配合物は、乾燥固体として水性システムに添加される。特定の実施形態では、腐食防止剤組成物および／または配合物は、水と混和する共溶媒中の溶液として水性システムに添加される。特定の実施形態では、本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物は、水溶液として水性システムに添加される。
特定の実施形態では、本明細書に開示される腐食防止剤組成物および／または配合物は、洗濯システム、食器洗浄システム、水を再循環させる水性システム、および／またはよどんだ水を有する水性システムに添加される。
本明細書に開示される腐食防止剤組成物、配合物、および腐食を抑制する方法は、冷却水システムなどの開ループまたは閉ループ再循環水システムに応用され得る。本開示の腐食防止剤組成物および／または配合物の特定の実施形態は、０．２ｍｐｙ以下の腐食速度を達成し、これらの低い速度は、漂白剤の存在下または非存在下で達成され得る。いくつかの実施形態では、水性システム中の水の温度は、約１０℃～約６０℃などの最大約６０℃であり得る。特定の実施形態では、本開示の腐食防止剤組成物および／または配合物は、Ｃｌとして最大約１０００ｐｐｍの耐塩化物性を有する。加えて、特定の実施形態では、本開示の腐食防止剤組成物および／または配合物は、約１５０時間の保持時間指数（ＨＴＩ）に対して安定である。ＨＴＩは、水と成分との回転率である。冷却塔巡回では、ＨＴＩは、添加された化学物質を元の濃度の５０％に希釈するのに必要な時間として理解される。
本開示は、水性システムにおける金属表面の腐食を抑制するために使用され得る様々な配合物を企図する。例えば、腐食防止配合物は、水および以下からなる群から選択される化合物を含み得る、
Figure 0007263369000015
 式中、Ｒ＝直鎖または分岐鎖Ｃ1～Ｃ10アルキル基であり、
Figure 0007263369000016
 式中、Ｒ＝直鎖または分岐鎖Ｃ1～Ｃ10アルキル基であり、
Figure 0007263369000017
 式中、Ｒ＝直鎖または分岐鎖Ｃ1～Ｃ10アルキル基であり、
Figure 0007263369000018
 式中、Ｒ＝直鎖または分岐鎖Ｃ1～Ｃ10アルキル基であり、
Figure 0007263369000019
 式中、Ｒ＝直鎖または分岐鎖Ｃ1～Ｃ10アルキル基であり、
Figure 0007263369000020
 式中、Ｒ＝直鎖または分岐鎖Ｃ1～Ｃ10アルキル基であり、上記化合物のうちのいずれかの異性体、およびこれらの任意の組み合わせ。
配合物の特定の実施形態はまた、水酸化ナトリウムなどの塩基も含む。いくつかの実施形態では、水酸化ナトリウムは、５０％水溶液として配合物に添加され得る。いくつかの実施形態では、水酸化ナトリウムは、配合物が、約９～約１０などの約９～約１４のｐＨになるまで添加される。
配合物は、様々な量の各構成要素を含み得る。例えば、配合物は、約７０重量％の水および約３０重量％の１種以上の腐食防止剤化合物を含み得る。配合物はまた、水酸化ナトリウムなどの塩基も、所望のｐＨを達成するために必要な任意の量で含み得る。いくつかの実施形態では、配合物は、約１％～約１０％の塩基、約８０％～約６０％の水、および約４０％～約２０％の１種以上の腐食防止剤化合物を含み得る。特定の実施形態では、配合物は、約１％の塩基、約６９％の水、および約３０％の１種以上の腐食防止剤化合物を含む。いくつかの実施形態では、２０グラムの配合物は、約６ｇのビス－ベンゾトリアゾール、約１３．８ｇの水、および約０．２ｇのＮａＯＨ（５０％溶液）を含む。
いくつかの実施形態では、配合物は、ビスベンゾトリアゾールおよび／またはビスベンゾトリアゾールの酸化物などの腐食防止剤化合物を水に溶解することによって得られる。水のｐＨは、約９～約１０などの約９～約１４であり得る。ｐＨ調整は、腐食防止剤化合物を水に溶解させることを支援し得る。ｐＨ調整は、希釈されたＮａＯＨ（水中で約５０％）などの塩基を使用して達成され得る。配合物は、１種以上の腐食防止剤化合物を含み得る。
以下の実施例は、本開示の特定の実施形態をさらに説明するが、決して本開示の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
様々な電気化学実験を行った。二酸化炭素を使用する各実験で、試験水のｐＨを約７に維持した。実験を通して、水温を約４５℃に維持した。銅試片試料を、腐食防止剤（約５ｐｐｍの活性成分）を含む１リットルの電気化学セルに浸漬し、Ｒｐ（分極抵抗）を４８時間にわたって記録した。約２４時間～約４８時間まで、数マイクロリットルの漂白剤を加えて、約０．５～約１．２ｐｐｍのＦＲＣ（遊離残留塩素）レベルを得た。分析を、以下の試験条件を使用して行った。初期Ｅ：約－０．０２Ｖ、最終Ｅ：約＋０．０２Ｖ、走査速度：約０．５ｍＶ／秒、試料期間：約１秒、繰り返し時間：約１５分、試料面積：約５ｃｍ2、密度：約８．８９ｇ／ｃｍ3。
実験の結果を図１に示す。このように、ビス－ベンゾトリアゾール（トリアゾロ－ベンゾトリアゾール－３－オキシド）、１Ｈ－ベンゾトリアゾール（ＢＺＴ）、および５－メチル－１Ｈ－ベンゾトリアゾール（ＴＴ）を含む３種の異なる腐食防止剤を試験した。ｘ軸は、腐食速度（ｍｐｙ）を示す。約７０，０００秒後に漂白剤を添加し、ＦＲＣを約０．５～約１．２ｐｐｍに維持した。ＴＴおよびＢＺＴと比較すると、殺生物剤の存在下ならびに殺生物剤の非存在下では、ビス－ベンゾトリアゾールの腐食速度は非常に低かった。
本明細書に開示される任意の組成物／配合物は、本明細書に開示される化合物／構成要素のうちのいずれかを含み得る、いずれかからなり得る、またはいずれかから本質的になり得る。本開示によれば、「から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」、「から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」、「から本質的になること（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」などの語句は、特許請求の範囲を、特定の材料またはステップ、および特許請求された発明の基本的かつ新規な特徴（複数可）に実質的に影響を及ぼさない材料またはステップに限定する。
本明細書で使用される場合、「約」という用語は、それらのそれぞれの試験測定値において見られる標準偏差から生じる誤差内にある引用された値を指し、それらの誤差が判定され得ない場合、「約」は、引用された値の１０％以内を指す。
本明細書で開示および特許請求される組成物、配合物、および方法のすべては、本開示を考慮して、過度の実験を伴わずに作製および実行され得る。本発明は、多くの異なる形態で具現化され得るが、本発明の特定の実施形態が、本明細書で詳細に説明される。本開示は、本発明の原理の例示であり、本発明を、例解された特定の実施形態に限定することを意図するものではない。
加えて、明示的に反対の記載がない限り、「ａ（ある１つの）」という用語の使用は、「少なくとも１つの」または「１つ以上の」を含むことが意図される。例えば、「ａ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ ｃｏｍｐｏｕｎｄ（ある１つの腐食防止剤化合物）」は、「少なくとも１つの腐食防止剤化合物」または「１つ以上の腐食防止剤化合物」を含むことが意図される。
絶対項または近似項のいずれかで与えられる任意の範囲は、両方を包含することを意図するものであり、本明細書で使用されるいかなる定義も、明確にすることを意図するものであり、限定を意図するものではない。本発明の広範な範囲を明記する数値範囲およびパラメータは、近似値ではあるものの、特定の実施例で明記される数値は、可能な限り正確に報告される。しかしながら、いかなる数値も、それらのそれぞれの試験測定値において見られる標準偏差に必然的に起因する特定の誤差を本質的に含有する。さらに、本明細書に開示されるすべての範囲は、その中に包含されるあらゆる部分範囲（すべての小数値および全体値を含む）を包含するものとして理解されるべきである。
さらに、本発明は、本明細書に記載される様々な実施形態の一部または全部の、あらゆる可能な組み合わせを包含する。また、本明細書に記載される本発明の好ましい実施形態に対する様々な変更および修正が、当業者にとって明らかであろうことも理解されるべきである。そのような変更および修正は、本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく、かつその意図される利点を縮小することなく行われ得る。したがって、そのような変更および修正は、添付の特許請求の範囲によって網羅されることが意図される。以下の項目［１］～［２１］に、本開示の実施形態の例を列記する。
［１］
腐食防止剤組成物を水性システムに添加することを含む、水性システムと接触する金属表面の腐食を抑制する方法であって、前記腐食防止剤組成物が、
Figure 0007263369000021
 上記化合物のうちのいずれかの異性体、およびこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される化合物を含み、式中、Ｒは直鎖または分岐鎖Ｃ 1 ～Ｃ 10 アルキル基である、方法。
［２］
前記金属表面が、鉄、銅、鉄合金、銅合金、アドミラルティ黄銅、約９０％の銅と約１０％のニッケル、約８０％の銅と約２０％のニッケル、約７０％の銅と約３０％のニッケル、アルミニウム黄銅、マンガン黄銅、有鉛ネーバル青銅、リン青銅、およびこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される部材を含む、項目１に記載の方法。
［３］
前記金属表面が銅を含む、項目１または２に記載の方法。
［４］
前記腐食防止剤組成物が、１Ｈ，６Ｈ－トリアゾロ［４，５－ｅ］－ベンゾトリアゾール－３－オキシド、１Ｈ，６Ｈ－トリアゾロ［４，５－ｅ］－ベンゾトリアゾール、およびこれらの任意の組み合わせを含む、項目１～３のいずれか一項に記載の方法。
［５］
前記腐食防止剤組成物が、１，５－ジヒドロベンゾ［１，２－ｄ：４，５－ｄ’］ビス（［１，２，３］トリアゾール、その酸化物、およびこれらの任意の組み合わせを含む、項目１～３のいずれか一項に記載の方法。
［６］
前記腐食防止剤組成物が、１，８－ジヒドロベンゾ［１，２－ｄ：３，４－ｄ’］ビス（［１，２，３］トリアゾール、その酸化物、およびこれらの任意の組み合わせを含む、項目１～３のいずれか一項に記載の方法。
［７］
前記腐食防止剤組成物が、約０．０１ｐｐｍ～約５００ｐｐｍの用量率で前記水性システムに添加される、項目１～６のいずれか一項に記載の方法。
［８］
前記水性システムが酸化性ハロゲン化合物を含む、項目１～７のいずれか一項に記載の方法。
［９］
前記酸化性ハロゲン化合物が、次亜塩素酸塩漂白剤、塩素、臭素、次亜塩素酸塩、次亜臭素酸塩、二酸化塩素、ヨウ素／次亜ヨウ素酸、次亜臭素酸、ハロゲン化ヒダントイン、およびこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、項目８に記載の方法。
［１０］
前記水性システムが非ハロゲン含有酸化性殺生物剤を含む、項目１～９のいずれか一項に記載の方法。
［１１］
前記非ハロゲン含有酸化性殺生物剤が、過酸化物、過硫酸塩、過マンガン酸塩、過酢酸、およびこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、項目１０に記載の方法。
［１２］
前記腐食防止剤組成物が水混和性共溶媒を含む、項目１～１１のいずれか一項に記載の方法。
［１３］
前記水混和性共溶媒が、アセトン、メタノール、エタノール、プロパノール、ギ酸、ホルムアミド、プロピレングリコール、エチレングリコール、およびこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、項目１２に記載の方法。
［１４］
前記腐食防止剤組成物が添加剤を含む、項目１～１３のいずれか一項に記載の方法。
［１５］
前記添加剤が、追加の腐食防止剤、処理ポリマー、抗菌剤、スケール防止剤、着色剤、充填剤、緩衝剤、界面活性剤、粘度調整剤、キレート剤、分散剤、消臭剤、マスキング剤、脱酸素剤、指示染料、およびこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、項目１４に記載の方法。
［１６］
前記水性システムが、冷却システム、ボイラーシステム、加熱システム、膜システム、製紙システム、食品および飲料システム、油およびガスシステム、または水を含む任意のシステムである、項目１～１５のいずれか一項に記載の方法。
［１７］
前記腐食防止剤が、ビス－ベンゾトリアゾールおよび／またはビス－ベンゾトリアゾールの酸化物を含む、項目１～１６のいずれか一項に記載の方法。
［１８］
水と、
塩基と、
Figure 0007263369000022
 上記化合物のうちのいずれかの異性体、およびこれらの任意の組み合わせからなる群から選択され、式中、Ｒは直鎖または分岐鎖Ｃ 1 ～Ｃ 10 アルキル基である化合物と、を含み、
約９～約１４のｐＨを有する、腐食防止配合物。
［１９］
前記塩基が水酸化ナトリウムを含む、項目１８に記載の配合物。
［２０］
前記配合物が、約７０重量％の水および約３０重量％の前記化合物を含む、項目１８または１９に記載の配合物。
［２１］
水性システムと接触する金属表面の腐食を抑制する方法における、項目１８～２０のいずれか一項に記載の配合物の使用。

Claims (21)

  1. 腐食防止剤組成物を水性システムに添加することを含む、水性システムと接触する金属表面の腐食を抑制する方法であって、前記腐食防止剤組成物が、
    Figure 0007263369000023
     上記化合物のうちのいずれかの異性体、およびこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される化合物を含み、式中、Ｒは直鎖または分岐鎖Ｃ1～Ｃ10アルキル基である、方法。
  2. 前記金属表面が、鉄、銅、鉄合金、銅合金、アドミラルティ黄銅、９０％の銅と１０％のニッケル、８０％の銅と２０％のニッケル、７０％の銅と３０％のニッケル、アルミニウム黄銅、マンガン黄銅、有鉛ネーバル青銅、リン青銅、およびこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される部材を含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記金属表面が銅を含む、請求項１または２に記載の方法。
  4. 前記腐食防止剤組成物が、１Ｈ，６Ｈ－トリアゾロ［４，５－ｅ］－ベンゾトリアゾール－３－オキシド、１Ｈ，６Ｈ－トリアゾロ［４，５－ｅ］－ベンゾトリアゾール、およびこれらの任意の組み合わせを含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記腐食防止剤組成物が、１，５－ジヒドロベンゾ［１，２－ｄ：４，５－ｄ’］ビス（［１，２，３］トリアゾール、その酸化物、およびこれらの任意の組み合わせを含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記腐食防止剤組成物が、１，８－ジヒドロベンゾ［１，２－ｄ：３，４－ｄ’］ビス（［１，２，３］トリアゾール、その酸化物、およびこれらの任意の組み合わせを含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記腐食防止剤組成物が、０．０１ｐｐｍ～５００ｐｐｍの用量率で前記水性システムに添加される、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記水性システムが、塩素系漂白剤、塩素、臭素、ヨウ素、次亜塩素酸塩、次亜臭素酸塩、ヨウ素／次亜ヨウ素酸、次亜臭素酸、ハロゲン化ヒダントイン、二酸化塩素、次亜塩素酸若しくは次亜臭素酸の安定化バージョン、塩素、臭素若しくはヨウ素を放出し得る化合物若しくは化学基、又はこれらの組み合わせから選択される酸化性ハロゲン化合物を含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記酸化性ハロゲン化合物が、次亜塩素酸塩漂白剤、塩素、臭素、次亜塩素酸塩、次亜臭素酸塩、二酸化塩素、ヨウ素／次亜ヨウ素酸、次亜臭素酸、ハロゲン化ヒダントイン、およびこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項８に記載の方法。
  10. 前記水性システムが、過酸化物、過硫酸塩、過マンガン酸塩、過酢酸、又はこれらの組み合わせから選択される非ハロゲン含有酸化性殺生物剤を含む、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記非ハロゲン含有酸化性殺生物剤が、過酸化物、過硫酸塩、過マンガン酸塩、過酢酸、およびこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記腐食防止剤組成物が水混和性共溶媒を含む、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。
  13. 前記水混和性共溶媒が、アセトン、メタノール、エタノール、プロパノール、ギ酸、ホルムアミド、プロピレングリコール、エチレングリコール、およびこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記腐食防止剤組成物が、処理ポリマー、抗菌剤、スケール防止剤、着色剤、充填剤、緩衝剤、界面活性剤、粘度調整剤、キレート剤、分散剤、消臭剤、マスキング剤、脱酸素剤、指示染料、又はこれらの組み合わせから選択される添加剤を含む、請求項１～１３のいずれか一項に記載の方法。
  15. 前記添加剤が、追加の腐食防止剤、処理ポリマー、抗菌剤、スケール防止剤、着色剤、充填剤、緩衝剤、界面活性剤、粘度調整剤、キレート剤、分散剤、消臭剤、マスキング剤、脱酸素剤、指示染料、およびこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項１４に記載の方法。
  16. 前記水性システムが、冷却システム、ボイラーシステム、加熱システム、膜システム、製紙システム、食品および飲料システム、油およびガスシステム、または水を含む任意のシステムである、請求項１～１５のいずれか一項に記載の方法。
  17. 前記腐食防止剤が、ビス－ベンゾトリアゾールおよび／またはビス－ベンゾトリアゾールの酸化物を含む、請求項１～１６のいずれか一項に記載の方法。
  18. 水と、
    塩基と、
    Figure 0007263369000024
     上記化合物のうちのいずれかの異性体、およびこれらの任意の組み合わせからなる群から選択され、式中、Ｒは直鎖または分岐鎖Ｃ1～Ｃ10アルキル基である化合物と、を含み、
    ９～１４のｐＨを有する、腐食防止配合物。
  19. 前記塩基が水酸化ナトリウムを含む、請求項１８に記載の配合物。
  20. 前記配合物が、７０重量％の水および３０重量％の前記化合物を含む、請求項１８または１９に記載の配合物。
  21. 水性システムと接触する金属表面の腐食を抑制する方法における、請求項１８～２０のいずれか一項に記載の配合物の使用。
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