一种氮杂环型碳钢酸洗缓蚀剂及其应用.pdf

本发明涉及钢材酸洗缓蚀剂，具体地说是用以防止碳钢及其制品在酸洗过程中不必要的腐蚀和酸液消耗的一种氮杂环类碳钢酸洗缓蚀剂及其应用。其缓蚀剂为三氮唑或噁二唑杂环类化合物中的一种或组合，其应用是用加有缓蚀剂的清洗液浸没清洗碳钢。其中：清洗液为0.1mol/L-1mol/L浓度的酸洗液，每升酸液中加入0.001g-2.0g缓蚀剂在室温时浸没0.5-4h。本发明缓蚀剂的成分是三氮唑杂环类化合物，该类物质具有无毒无害，易合成，原料廉价易得的特点。并且采用本发明的缓蚀剂清洗碳钢及其产品的表面，能防止在酸洗过程中基体金属的过度浸蚀和酸液的过度消耗，其用量低、效率高、持续作用能力强。

1、  一种氮杂环类碳钢酸洗缓蚀剂，其特征在于：所述缓蚀剂的有效成分为氮杂环类化合物1-苯基-2-{5-(1，2，4-三氮唑)-1甲基-(1，3，4-噁二唑)-2-硫}-乙酮、2-(4-叔丁基-苯甲基硫)-5-(1，2，4-三氮唑)-甲基-(1，3，4-噁二唑)、1-(4-氟基苯)-3-{4-(1，2，4-三氮唑-1-甲氧基)-苯}-丙烯的一种或一种以上的组合。

2.  按照权利要求1所述的氮杂环类碳钢酸洗缓蚀剂，其特征在于：
所述缓蚀剂为二种氮杂环类化合物组合时，它们间按重量份数的复配比例为：(1-100)∶(1-100)；
所述缓蚀剂为三种氮杂环类化合物组合时，它们间按重量份数的复配比例为：(1-100)∶(1-100)∶(1-100)。

3.  一种权利要求1所述氮杂环类碳钢酸洗缓蚀剂的应用，其特征在于：所述缓蚀剂用于清洗钢材，所述缓蚀剂成分为氮杂环类化合物1-苯基-2-{5-(1，2，4-三氮唑)-1甲基-(1，3，4-噁二唑)-2-硫}-乙酮、2-(4-叔丁基-苯甲基硫)-5-(1，2，4-三氮唑)-甲基-(1，3，4-噁二唑)、1-(4-氟基苯)-3-{4-(1，2，4-三氮唑-1-甲氧基)-苯}-丙烯中的一种或一种以上的组合。

4.  按照权利要求3所述氮杂环类碳钢酸洗缓蚀剂的应用，其特征在于：
所述缓蚀剂为二种氮杂环类化合物组合时，它们间按重量份数的复配比例为：(1-100)∶(1-100)；
所述缓蚀剂为三种氮杂环类化合物组合时，它们间按重量份数的复配比例为：(1-100)∶(1-100)∶(1-100)。

5.  按照权利要求3所述氮杂环类碳钢酸洗缓蚀剂的应用，其特征在于：用加有三氮唑类缓蚀剂的酸洗液浸没清洗钢材，酸洗液为酸液，每升酸液中加入缓蚀剂的量为0.001g-2.0g，浸没温度为室温，时间为1-4h；
其中：酸液为稀盐酸或稀硫酸，浓度为0.1mol/L-1mol/L。

一种氮杂环型碳钢酸洗缓蚀剂及其应用
技术领域
本发明涉及钢材酸洗缓蚀剂，具体地说是用以防止碳钢及其制品在酸洗过程中酸对碳钢材料的腐蚀和酸液过度消耗的一种氮杂环类高效碳钢酸洗缓蚀剂及其应用。
背景技术
强酸清洗表面锈蚀、污垢是金属材料表面预处理、管道和锅炉系统清洁除垢的重要清洗手段。因酸洗对维持设备的正常运行具有重要意义，迄今仍在金属材料、机械、冶金、化工等行业中广泛使用。
酸洗最常用的酸是盐酸、硫酸、柠檬酸等，但由于强酸对金属设备均有腐蚀作用，酸洗过程中常出现“过蚀”现象，即酸洗过程中不仅清除了金属表面的锈蚀和污垢，同时将部分金属基材也一并清除掉了。因此酸洗过程中既会造成金属材料的腐蚀，同时产生的大量酸液，对环境造成了严重破坏。缓蚀剂的使用能有效抑制金属在酸性介质中的腐蚀，减少酸的使用量，提高酸洗效果，延长设备使用寿命，因而作为一种经济有效的防护技术，缓蚀剂广泛地应用于化工、石油、能源、交通、机电、建筑等工业部门。
目前常用的缓蚀剂中，主要包括铬酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐等无机化合物，由于其具有毒副作用，环境友好性较差，其应用正在受到限制并将逐步淘汰。同时随着人类环境保护意识的增强和可持续发展思想的深入，对缓蚀剂的开发和应用提出了新的要求，围绕性能和经济目标研究开发对环境不构成破坏作用即环境友好缓蚀剂成为未来缓蚀剂的发展方向。因此，开发新的高效，环保，廉价，易得的有机缓蚀剂具有较高的生产价值和广阔的市场前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效，环保，廉价，易得的氮杂环类高效碳钢酸洗缓蚀剂及其应用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种氮杂环类碳钢酸洗缓蚀剂，所述缓蚀剂成分为三氮唑类化合物1-苯基-2-{5-(1，2，4-三氮唑)-1甲基-(1，3，4-噁二唑)-2-硫}-乙酮、2-(4-叔丁基-苯甲基硫)-5-(1，2，4-三氮唑)-甲基-(1，3，4-噁二唑)、1-(4-氟基苯)-3-{4-(1，2，4-三氮唑-1-甲氧基)-苯}-丙烯中的一种或一种以上的组合；组合比例可为任意比。
所述缓蚀剂为二种氮杂环类化合物组合时，它们间按重量份数的较好复配比例为：(1-100)∶(1-100)；
所述缓蚀剂为三种氮杂环类化合物组合时，它们间按重量份数的较好复配比例为：(1-100)∶(1-100)∶(1-100)；
所述的氮杂环类碳钢酸洗缓蚀剂的应用是：用加有三氮唑或噁二唑类缓蚀剂的酸洗液浸没清洗钢材；酸洗液为酸液，每升酸液中加入缓蚀剂的量为0.001g-2.0g，浸没温度为室温，时间为1-4h；
其中：酸液为稀盐酸或稀硫酸，浓度为0.1mol/L-1mol/L。
本发明的原理在于：本发明涉及的氮杂环类缓蚀剂是具有三氮唑环的化合物，分子内含有氮、氧、氟、杂环等原子或原子团，能有效地吸附于碳钢表面，起到缓蚀作用。
本发明的有益效果是：
1.成本低。本发明缓蚀剂为氮杂环类化合物及其衍生物，合成步骤简单，原料廉价易得；属绿色型缓蚀剂，
2.环境友好。本发明缓蚀剂为氮杂环类化合物，为有机缓蚀剂，与目前常用的无机缓蚀剂相比，无毒无害，不存在使用后的环境问题；对环境和生物无毒无害，符合绿色缓蚀剂发展的趋势，
3.用量低，使用效果好。本发明用于碳钢表面酸洗，添加少量的缓蚀剂就可有效抑制金属材料在酸洗过程中金属的过度浸蚀(即有害腐蚀)以及酸液的过度消耗，与目前常用的缓蚀剂比较，具有用量低、缓蚀效率高、持续作用能力强、可反复使用的突出优点。
4.缓蚀性能稳定。本发明能承受清洗条件的变化，如清洗剂浓度、温度、流速等，不影响缓蚀剂的缓蚀效果。
具体实施方式
本发明按照GB10124-88《金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法》进行挂片失重试验。
实施例1
酸洗液为稀盐酸，浓度为0.5M，酸洗液用量100L，加入1-苯基-2-{5-(1，2，4-三氮唑)-1甲基-(1，3，4-噁二唑)-2-硫}-乙酮35g，在室温条件下将待清洗的钢材浸没在酸洗液中3h。
通过试验测试获得的最高缓蚀效率为95％，显示为高效的缓蚀剂。
实施例2
酸洗液为稀盐酸，浓度为0.5M，酸洗液用量100L，加入2-(4-叔丁基-苯甲基硫)-5-(1，2，4-三氮唑)-甲基-(1，3，4-噁二唑)20g、1-(4-氟基苯)-3-{4-(1，2，4-三氮唑-1-甲氧基)-苯}-丙烯20g，在室温条件下将待清洗的钢材浸没在酸洗液中浸没3h。
通过试验测试获得的最高缓蚀效率为96％，显示为高效的缓蚀剂。
实施例3
酸洗液为稀盐酸，浓度为1M，酸洗液用量100L，加入1-(4-氟基苯)-3-{4-(1，2，4-三氮唑-1-甲氧基)-苯}-丙烯35g，在室温条件下将待清洗的钢材浸没在酸洗液中浸没3h即可。
通过试验测试获得的最高缓蚀效率为93％，显示为高效的缓蚀剂。
实施例4
酸洗液为稀盐酸，浓度为1M，酸洗液用量100L，加入2-(4-叔丁基-苯甲基硫)-5-(1，2，4-三氮唑)-甲基-(1，3，4-噁二唑)20g、1-(4-氟基苯)-3-{4-(1，2，4-三氮唑-1-甲氧基)-苯}-丙烯20g，在室温条件下将待清洗的钢材浸没在酸洗液中浸没3h即可。
通过试验测试获得的最高缓蚀效率为97％，显示为高效的缓蚀剂。
实施例5
酸洗液为稀盐酸，浓度为0.6M，酸洗液用量100L，加入2-(4-叔丁基-苯甲基硫)-5-(1，2，4-三氮唑)-甲基-(1，3，4-噁二唑)40g，在室温条件下将待清洗的钢材浸没在酸洗液中3h。
通过试验测试获得的最高缓蚀效率为96％，显示为高效的缓蚀剂。
实施例6
酸洗液为稀盐酸，浓度为0.6M，酸洗液用量100L，加入1-苯基-2-{5-(1，2，4-三氮唑)-1甲基-(1，3，4-噁二唑)-2-硫}-乙酮20g、2-(4-叔丁基-苯甲基硫)-5-(1，2，4-三氮唑)-甲基-(1，3，4-噁二唑)20g，在室温条件下将待清洗的钢材浸没在酸洗液中浸没3h。
通过试验测试获得的最高缓蚀效率为98％，显示为高效的缓蚀剂。
实施例7
酸洗液为稀硫酸，浓度为0.1M，酸洗液用量100L，加入1-苯基-2-{5-(1，2，4-三氮唑)-1甲基-(1，3，4-噁二唑)-2-硫}-乙酮25g，在室温条件下将待清洗的钢材浸没在酸洗液中浸没4h即可。
通过试验测试获得的最高缓蚀效率为93％，显示为高效的缓蚀剂。
实施例8
酸洗液为稀硫酸，浓度为0.1M，酸洗液用量100L，加入2-(4-叔丁基-苯甲基硫)-5-(1，2，4-三氮唑)-甲基-(1，3，4-噁二唑)20g和1-苯基-2-{5-(1，2，4-三氮唑)-1甲基-(1，3，4-噁二唑)-2-硫}-乙酮25g，在室温条件下将待清洗的钢材浸没在酸洗液中浸没4h即可。
通过试验测试获得的最高缓蚀效率为97％，显示为高效的缓蚀剂。
实施例9
酸洗液为稀硫酸，浓度为0.1M，酸洗液用量100L，加入2-(4-叔丁基-苯甲基硫)-5-(1，2，4-三氮唑)-甲基-(1，3，4-噁二唑)30g，在室温条件下将待清洗的钢材浸没在酸洗液中浸没4h即可。
通过试验测试获得的最高缓蚀效率为97％，显示为高效的缓蚀剂。
实施例10
酸洗液为稀硫酸，浓度为0.1M，酸洗液用量100L，加入1-(4-氟基苯)-3-{4-(1，2，4-三氮唑-1-甲氧基)-苯}-丙烯10g和2-(4-叔丁基-苯甲基硫)-5-(1，2，4-三氮唑)-甲基-(1，3，4-噁二唑)30g，在室温条件下将待清洗的钢材浸没在酸洗液中浸没4h即可。
通过试验测试获得的最高缓蚀效率为98％，显示为高效的缓蚀剂。
实施例11
酸洗液为稀硫酸，浓度为0.5M，酸洗液用量100L，加入1-(4-氟基苯)-3-{4-(1，2，4-三氮唑-1-甲氧基)-苯}-丙烯40g，在室温条件下将待清洗的钢材浸没在酸洗液中浸没4h即可。
通过试验测试获得的最高缓蚀效率为89％，显示为高效的缓蚀剂。
实施例12
酸洗液为稀硫酸，浓度为0.5M，酸洗液用量100L，加入1-苯基-2-{5-(1，2，4-三氮唑)-1甲基-(1，3，4-噁二唑)-2-硫}-乙酮15g和1-(4-氟基苯)-3-{4-(1，2，4-三氮唑-1-甲氧基)-苯}-丙烯25g，在室温条件下将待清洗的钢材浸没在酸洗液中浸没4h即可。
通过试验测试获得的最高缓蚀效率为92％，显示为高效的缓蚀剂。
实施例13
酸洗液为稀盐酸，浓度为1M，酸洗液用量100L，加入1-苯基-2-{5-(1，2，4-三氮唑)-1甲基-(1，3，4-噁二唑)-2-硫}-乙酮20g，2-(4-叔丁基-苯甲基硫)-5-(1，2，4-三氮唑)-甲基-(1，3，4-噁二唑)25g和1-(4-氟基苯)-3-{4-(1，2，4-三氮唑-1-甲氧基)-苯}-丙烯15g，在室温条件下将待清洗的钢材浸没在酸洗液中浸没1h即可。
通过试验测试获得的最高缓蚀效率为97％，显示为高效的缓蚀剂。
实施例14
酸洗液为稀硫酸，浓度为0.5M，酸洗液用量100L，加入1-苯基-2-{5-(1，2，4-三氮唑)-1甲基-(1，3，4-噁二唑)-2-硫}-乙酮10g，2-(4-叔丁基-苯甲基硫)-5-(1，2，4-三氮唑)-甲基-(1，3，4-噁二唑)20g和1-(4-氟基苯)-3-{4-(1，2，4-三氮唑-1-甲氧基)-苯}-丙烯30g在室温条件下将待清洗的钢材浸没在酸洗液中浸没1h即可。
通过试验测试获得的最高缓蚀效率为98％，显示为高效的缓蚀剂。
本发明缓蚀剂的成分是三氮唑杂环类化合物，该类物质具有无毒无害，易合成，原料廉价易得的特点。并且采用本发明的缓蚀剂清洗碳钢及其产品的表面，能防止在酸洗过程中不必要的基体金属的过度浸蚀和酸液的过度消耗，其用量低、效率高、持续作用能力强。