用于碳鋼的綠色環(huán)保氣相緩蝕劑及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】用于碳鋼的綠色環(huán)保氣相緩蝕劑，由質(zhì)量-體積濃度為0.8g/L～1.2g/L硅酸鈉，1.8g/L～2.3g/L丙氨酸，6.8g/L～8.3g/L苯甲酸鈉，3.8g/L～4.5g/L苯甲酸銨溶于蒸餾水組成；上述緩蝕劑的制備方法為：按質(zhì)量-體積濃度分別稱(chēng)取所需的硅酸鈉、丙氨酸、苯甲酸鈉和苯甲酸銨，分別用1/4體積的蒸餾水溶解，攪拌均勻；將得到的四種溶液靜置后混合并攪拌均勻。本發(fā)明用于碳鋼的綠色環(huán)保氣相緩蝕劑，使用硅酸鈉、丙氨酸、苯甲酸鈉和苯甲酸銨進(jìn)行復(fù)配，綠色環(huán)保、高效、對(duì)環(huán)境污染小，具有良好的協(xié)同作用，解決了現(xiàn)有氣相緩蝕劑緩蝕性能差、污染大的問(wèn)題，制備方法簡(jiǎn)單，使用方便，能夠延長(zhǎng)碳鋼的使用壽命。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于碳鋼的綠色環(huán)保氣相緩蝕劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬氣相防銹【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于碳鋼的綠色環(huán)保氣相緩蝕劑，本發(fā)明還涉及該緩蝕劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氣相防銹包裝技術(shù)，就是在包裝容器或封存空間放置一定量的氣相緩蝕劑(Volatile Corrosion Inhibitor簡(jiǎn)稱(chēng)VCI),或涂有氣相防銹劑的氣相防銹紙和氣相塑料薄膜，其氣相防銹劑不斷緩慢揮發(fā)出防銹氣體，形成一定的蒸汽壓，充滿封存空間，甚至裝備元件的縫隙，有效地抑制金屬部件銹蝕，該方法又稱(chēng)作氣相封存或氣相防銹技術(shù)。
[0003]為了滿足清潔生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展的要求，對(duì)氣相緩蝕劑的要求不斷的提高，傳統(tǒng)氣相防銹包裝材料對(duì)環(huán)境以及人體的危害已經(jīng)得到廣泛的關(guān)注，因此開(kāi)發(fā)低公害，無(wú)污染的氣相緩蝕劑非常重要。
[0004]在已經(jīng)開(kāi)發(fā)的氣相緩蝕劑中，商品化的較少，目前商業(yè)應(yīng)用的氣相防銹產(chǎn)品的配方中主要為胺的無(wú)機(jī)酸鹽或有機(jī)酸鹽，亞硝酸二環(huán)己胺、碳酸環(huán)己胺等有機(jī)胺類(lèi)憑借其優(yōu)良的緩蝕性能占據(jù)著主導(dǎo)地位。磷酸鹽緩蝕劑因?yàn)閮r(jià)格優(yōu)勢(shì)曾被廣泛使用，但磷酸鹽污水的排放會(huì)使河流、湖泊出現(xiàn)赤潮的現(xiàn)象。
[0005]目前的研究表明，單組份氣相緩蝕劑對(duì)金屬具有良好的防銹性能，然而，緩蝕劑單組份使用時(shí)，其緩蝕性能具有一定的局限性，緩蝕效果較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種用于碳`鋼的綠色環(huán)保氣相緩蝕劑，解決了現(xiàn)有氣相緩蝕劑緩蝕性能差、對(duì)環(huán)境危害大的問(wèn)題。
[0007]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述緩蝕劑的制備方法。
[0008]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:用于碳鋼的綠色環(huán)保氣相緩蝕劑，由質(zhì)量-體積濃度為0.8g/L~1.2g/L娃酸鈉,1.8g/L~2.3g/L丙氨酸,6.8g/L~8.3g/L苯甲酸鈉,3.8g/L~4.5g/L苯甲酸銨溶于蒸餾水組成。
[0009]本發(fā)明所采取的另一個(gè)技術(shù)方案是，上述緩蝕劑的制備方法，包括以下步驟:
[0010]步驟1，根據(jù)所需緩蝕劑的體積，按質(zhì)量-體積濃度分別稱(chēng)取0.8g/L~1.2g/L硅酸鈉，1.8g/L~2.3g/L丙氨酸，6.8g/L~8.3g/L苯甲酸鈉和3.8g/L~4.5g/L苯甲酸銨；
[0011]步驟2，將所述步驟I稱(chēng)取的硅酸鈉、丙氨酸、苯甲酸鈉和苯甲酸銨分別用其1/4體積的蒸餾水溶解，攪拌均勻，分別得到硅酸鈉溶液、丙氨酸溶液、苯甲酸鈉溶液和苯甲酸銨溶液；
[0012]步驟3，將所述步驟2得到的硅酸鈉溶液、丙氨酸溶液、苯甲酸鈉溶液和苯甲酸銨溶液分別靜置，然后將這四種溶液混合并攪拌均勻后，即得。
[0013]本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，
[0014]步驟2中娃酸鈉、丙氨酸、苯甲酸鈉、苯甲酸銨溶液的攪拌時(shí)間均為5~lOmin。[0015]步驟3中硅酸鈉溶液、丙氨酸溶液、苯甲酸鈉溶液、苯甲酸銨溶液的靜置時(shí)間為4 ~6min。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明用于碳鋼的綠色環(huán)保氣相緩蝕劑，使用硅酸鈉、丙氨酸、苯甲酸鈉和苯甲酸銨進(jìn)行復(fù)配，該四元復(fù)配氣相緩蝕劑綠色環(huán)保、高效、對(duì)環(huán)境污染小，且具有良好的協(xié)同作用，解決了現(xiàn)有氣相緩蝕劑緩蝕性能差、對(duì)環(huán)境危害大的問(wèn)題，制備方法簡(jiǎn)單，使用方便，能夠延長(zhǎng)碳鋼的使用壽命。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明用于碳鋼的綠色環(huán)保氣相緩蝕劑不同苯甲酸銨濃度對(duì)緩蝕率的影響圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]本發(fā)明用于碳鋼的綠色環(huán)保氣相緩蝕劑，由質(zhì)量-體積濃度為0.8g/L~1.2g/L娃酸鈉，1.8g/L~2.3g/L丙氨酸，6.8g/L~8.3g/L苯甲酸鈉,3.8g/L~4.5g/L苯甲酸銨溶于蒸餾水組成。
[0020]上述緩蝕劑的制備方法，包括以下步驟:
[0021]步驟1，根據(jù)所需緩蝕劑的體積，按質(zhì)量-體積濃度分別稱(chēng)取0.8g/L~1.2g/L硅酸鈉，1.8g/L~2.3g/L丙氨酸，6.8g/L~8.3g/L苯甲酸鈉和3.8g/L~4.5g/L苯甲酸銨；
[0022]步驟2，將所述步驟I稱(chēng)取的硅酸鈉、丙氨酸、苯甲酸鈉和苯甲酸銨分別用其1/4體積的蒸餾水溶解，攪拌5~lOmin，分別得到硅酸鈉溶液、丙氨酸溶液、苯甲酸鈉溶液和苯甲酸銨溶液；
`[0023]步驟3，將所述步驟2得到的硅酸鈉溶液、丙氨酸溶液、苯甲酸鈉溶液和苯甲酸銨溶液分別靜置4~6min，然后將這四種溶液混合并攪拌均勻后，即得。
[0024]緩蝕劑各個(gè)組分的作用:
[0025]硅酸鈉:分子式Na2SiO4，它是一種已知的對(duì)碳鋼具有良好緩蝕作用環(huán)境友好型緩蝕劑。硅酸鈉緩蝕劑在金屬表面有強(qiáng)親和力的成分會(huì)在金屬表面形成一層致密、穩(wěn)定的保護(hù)膜，使金屬與腐蝕環(huán)境隔絕開(kāi)，金屬腐蝕速率也隨之下降。這是因?yàn)楣杷猁}與鐵表面的氧化物發(fā)生反應(yīng)，生成部分Fe203、Fe2Si04和Fe7SiOltl,這些新生成的物質(zhì)具有較強(qiáng)的抗腐蝕能力。
[0026]丙氨酸:分子式C3H7O2N,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH3-CH(NH2)-COOH，是一氨基一元酸，是已知的氨基酸類(lèi)的緩蝕劑。α -丙氨酸亦稱(chēng)2-氨基丙酸，2000C以上升華，隨加熱速度不同約在264~296°C之間分解，目前多從發(fā)酵法和天然產(chǎn)物中提取。氨基酸是沉淀膜型的緩蝕劑，氨基酸類(lèi)氣相緩蝕劑以化學(xué)吸附的方式，在金屬表面形成保護(hù)膜，丙氨酸緩蝕劑分子通過(guò)氮原子與鐵原子形成配位鍵，從而形成化學(xué)吸附，形成保護(hù)膜，具有一定的緩蝕作用。氨基酸類(lèi)緩蝕劑是兼有堿性氨基及酸性氨基的兩性化合物，它們能在自然界中全部分解，是一種綠色環(huán)保的氣相緩蝕劑。
[0027]苯甲酸鈉:又稱(chēng)安息香酸鈉，分子式為C7H5O2Na,結(jié)構(gòu)式為C6H5COONa15苯甲酸鈉是很常用的食品防腐劑，對(duì)環(huán)境危害小。苯甲酸鈉主要是在金屬表面形成吸附膜，從而對(duì)金屬具有緩蝕效果。當(dāng)苯甲酸鈉質(zhì)量濃度較小時(shí)，金屬表面形成的吸附膜不完整，而隨著質(zhì)量濃度增大，金屬表面的吸附膜逐漸趨于完整，緩蝕效果會(huì)大大增加。
[0028]苯甲酸銨:又稱(chēng)安息香酸銨，分子式為C7H5O2NH4,結(jié)構(gòu)式為C6H5C00NH4。在空氣中逐漸分解放出氨，能溶于水、乙醇、甘油等，蒸汽壓為0.01mmHg (20°C)。該氣相緩蝕劑在水中溶解時(shí)，一部分離解產(chǎn)生季銨離子與陽(yáng)離子，當(dāng)金屬表面電位較零電荷電位為負(fù)時(shí)，季銨離子在金屬的陰極區(qū)發(fā)生吸附作用，阻撓了 H+的放電，因而抑制了陰極反應(yīng)；當(dāng)金屬表面電位較零電荷電位為正時(shí)，OH-在金屬表面吸附，然后季銨離子在金屬表面形成化學(xué)吸附，這種吸附在陽(yáng)極發(fā)生，防止金屬溶解，其C6H5COCT部分應(yīng)該可以對(duì)金屬起到鈍化作用。
[0029]本發(fā)明用于碳鋼的綠色環(huán)保氣相緩蝕劑，使用硅酸鈉、丙氨酸、苯甲酸鈉和苯甲酸銨進(jìn)行復(fù)配，該復(fù)配緩蝕劑綠色環(huán)保、高效、對(duì)環(huán)境污染小，解決了現(xiàn)有氣相緩蝕劑緩蝕性能差、對(duì)環(huán)境危害大的問(wèn)題，該四元復(fù)配氣相緩蝕劑具有良好的協(xié)同作用，制備方法簡(jiǎn)單，使用方便，能夠延長(zhǎng)碳鋼的使用壽命。
[0030]實(shí)施例1
[0031]步驟1，配置IL緩蝕劑，分別稱(chēng)取Ig硅酸鈉，2g丙氨酸，8g苯甲酸鈉和4g苯甲酸銨；
[0032]步驟2，將所述步驟I稱(chēng)取的硅酸鈉、丙氨酸、苯甲酸鈉和苯甲酸銨分別用250mL的蒸餾水溶解，攪拌5min，分別得到硅酸鈉溶液、丙氨酸溶液、苯甲酸鈉溶液和苯甲酸銨溶液；
[0033]步驟3，將所述步驟2得到的硅酸鈉溶液、丙氨酸溶液、苯甲酸鈉溶液和苯甲酸銨溶液分別靜置5min，然后將這四種溶液混合并攪拌均勻后，即得。
[0034]將制得的緩蝕劑不超過(guò)24小時(shí)的時(shí)間內(nèi)，涂覆于防銹原紙或塑料薄膜上，將其制成氣相防銹紙或氣相防銹薄膜；再將被防銹的碳鋼表面處理成清潔、平滑、干燥、無(wú)銹蝕狀態(tài)；最后，將氣相防銹紙或氣相防銹薄膜包裹碳鋼表面，并密封接口處，且氣相防銹紙或氣相防銹薄膜與碳鋼之間直接接觸。
[0035]將本發(fā)明實(shí)施例1得到的四元復(fù)配緩蝕劑涂覆氣相防銹紙與市場(chǎng)上銷(xiāo)售的美國(guó)生產(chǎn)的VC1-146型氣相防銹紙及硅酸鈉、丙氨酸和苯甲酸鈉三元復(fù)配緩蝕劑制成的氣相防銹紙的緩蝕率進(jìn)行對(duì)比，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示:當(dāng)硅酸鈉:丙氨酸:苯甲酸鈉:苯甲酸銨濃度比為1:2:8:4時(shí)對(duì)45#鋼的緩蝕率達(dá)到93.75%，對(duì)A3鋼的緩蝕率為98.33% ;另外，不加苯甲酸銨，且當(dāng)硅酸鈉:丙氨酸:苯甲酸鈉濃度比為1:2:8時(shí)，三元復(fù)配緩蝕劑對(duì)45#鋼的緩蝕率為88.77%，對(duì)A3鋼的緩蝕率為91.01%，表明硅酸鈉、丙氨酸、苯甲酸鈉與苯甲酸銨作為四元復(fù)配氣相緩蝕劑時(shí)，苯甲酸銨具有良好的協(xié)同作用，且緩蝕率與VC1-146緩蝕劑相當(dāng)。
[0036]圖1為當(dāng)硅酸鈉:丙氨酸:苯甲酸鈉濃度比為1:2:8時(shí)，不同苯甲酸銨濃度對(duì)緩蝕率的影響，可以看出，當(dāng)苯甲酸銨濃度為3.8g/L~4.5g/L時(shí)，緩蝕率較高，當(dāng)苯甲酸銨濃度為4g/L時(shí)，對(duì)45 #鋼的緩蝕率最高位93.75%，對(duì)A3鋼的緩蝕率最高為98.33%。
[0037]表1不同緩蝕劑對(duì)45#鋼和A3鋼的防銹效果對(duì)比
[0038]
【權(quán)利要求】
1.用于碳鋼的綠色環(huán)保氣相緩蝕劑，其特征在于，由質(zhì)量-體積濃度為0.8g/L~1.2g/L 娃酸鈉，1.8g/L ~2.3g/L 丙氨酸，6.8g/L ~8.3g/L 苯甲酸鈉,3.8g/L ~4.5g/L 苯甲酸銨溶于蒸餾水組成。
2.用于碳鋼的綠色環(huán)保氣相緩蝕劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1，根據(jù)所需緩蝕劑的體積，按質(zhì)量-體積濃度分別稱(chēng)取0.8g/L~1.2g/L硅酸鈉，1.8g/L~2.3g/L丙氨酸，6.8g/L~8.3g/L苯甲酸鈉和3.8g/L~4.5g/L苯甲酸銨； 步驟2，將所述步驟I稱(chēng)取的硅酸鈉、丙氨酸、苯甲酸鈉和苯甲酸銨分別用其1/4體積的蒸餾水溶解，攪拌均勻，分別得到硅酸鈉溶液、丙氨酸溶液、苯甲酸鈉溶液和苯甲酸銨溶液； 步驟3，將所述步驟2得到的硅酸鈉溶液、丙氨酸溶液、苯甲酸鈉溶液和苯甲酸銨溶液分別靜置，然后將這四種溶液混合并攪拌均勻后，即得。
3.如權(quán)利要求2所述的用于碳鋼的綠色環(huán)保氣相緩蝕劑的制備方法，其特征在于，所述步驟2中硅酸鈉、丙氨酸、苯甲酸鈉、苯甲酸銨溶液的攪拌時(shí)間均為5~lOmin。
4.如權(quán)利要求2所述的用于碳鋼的綠色環(huán)保氣相緩蝕劑的制備方法，其特征在于，所述步驟3中硅酸鈉溶液、 丙氨酸溶液、苯甲酸鈉溶液、苯甲酸銨溶液的靜置時(shí)間為4~6min。
【文檔編號(hào)】C23F11/02GK103820786SQ201410041375
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月28日
【發(fā)明者】黃穎為, 楊永蓮, 張英英 申請(qǐng)人:西安理工大學(xué)