一种适用于全环境的金属缓释添加剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于全环境的金属缓释添加剂及其制备方法，属于防腐材料技术领域，其中含有多聚磷酸‑单宁酸型铁锈转化剂，多聚磷酸粘稠不会迅速透过锈层与基体铁反应，且经过缓慢分解出磷酸后再与铁锈反应，这样不仅减少了酸对基体的破坏，同时减少了释放氢气量，使得转化膜更为完整；在阻碍金属基体接触外界腐蚀介质以保护基体的同时，其形成的保护膜的膜层牢固粘附在金属表面，具有阴极极化和阻蚀钝化的功能；其中含有的金属缓蚀剂为复配型金属缓蚀剂，能够适应不同酸碱度的环境，可以在金属表面形成保护膜抑制金属腐蚀；其含有本征态聚苯胺和掺杂态聚苯胺，无论是酸性环境和碱性环境均能够发挥极好的防腐作用。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于全环境的金属缓释添加剂及其制备方法
本专利技术涉及防腐材料
，尤其涉及一种适用于全环境的金属缓释添加剂及其制备方法。
技术介绍
金属材料具有独特的工程特性和优异的物理化学性能，被广泛应用于港口、桥梁以及电厂、化工厂、冶金企业等的金属构筑物中，是国民经济和社会建设中不可或缺的物资。值得关注的是，金属材料在大气环境中都普遍存在腐蚀现象，特别是近海区域及近河流区域的潮湿环境，由于潮湿环境下大气中水分活动频繁，携带氧分及盐分的能力也较强，这些腐蚀介质都对金属材料能形成强烈的腐蚀破坏，更是加速了腐蚀对金属结构材料破坏力度。另外，潮湿环境下易滋生真菌、铁细菌、硫酸盐还原菌以及藻类生物，这些也对金属材料造成极大腐蚀破坏。腐蚀对金属材料的破坏同时也给国民经济带来巨大损失，据统计由于腐蚀带来的经济损失可达到国民生产总值的3～5％。金属材料腐蚀危害轻则造成材料设施失效，经济损失，重则可造成灾难性事故，甚至威胁到到重要设施和人员的生命安全。因此，金属材料的腐蚀与防护己成为当今材料科学与工程领域最不可忽视的关键性课题之一。目前，涂层保护是应用最广泛的金属防腐蚀技术，国内外对防腐涂料的研究在注重提高其防腐性能的同时，更加关注其对环境的友好性。一般防腐蚀涂料主要为溶剂型防腐蚀涂料，都含有大量的有机溶剂，固化过程中有机溶剂大量挥发到大气层，破坏臭氧层；同时溶剂型防腐蚀涂料由于体积固含量较低，一次施工涂层厚度较小，若要获得较大厚度的防腐涂层需要分多次施工，施工成本较高。因此，开发无溶剂型环保高性能涂料是防腐涂料的一个重要的研究方向。金属锈蚀问题遍及国民经济各行业，金属材料及机械设备表面生锈会使金属制品和机械设备的性能和商品价值受到损失。涉及到消耗资源、次生灾害、污染环境和危害人类健康等诸多问题。据统计，腐蚀损失约占国民生产总值的4-5％，因腐蚀报废的钢铁数量约为当年产量的25％-30％，全世界每年因腐蚀造成的经济损失大约7000亿美元，腐蚀代价大于所有自然灾害损失的总和。随着工业、农业与科学技术的发展，人们对保护自然资源与能源、净化地球环境逐渐有了深刻的认识，所以很多有识之士认为，防腐蚀已不是单纯的技术问题，而是关系到节约资源和能源、节省材料、减少事故、保护环境、保障正常生产和人身安全、发展新技术等一系列较大的社会和经济问题。由此可见，研究防腐蚀对策，开发和应用现代防腐蚀新技术，的确是一件十分重要的任务。缓蚀剂是一类防腐蚀化学品，在众多防腐蚀方法中有着举足轻重的地位，它少量加入环境介质中就能显著地降低金属的腐蚀速度，与其他防腐蚀方法相比，缓蚀剂具有使用方便、经济有效的特点，广泛地应用于工业生产和社会生活中。缓蚀剂技术须向着对环境友好、低毒、安全、高效、多组分和通用型等方向开发，以便在保护金属资源、减少生产事故和产品损失、控制环境污染等方面大有作为。传统缓蚀剂技术广泛应用于石油化工、机械制造、机动车、轮船、钢铁、电力工业等工业生产和交通运输中，随着工业经济发展和技术进步，缓蚀剂的应用领域已从传统部门扩展到新能源、电子器件、电动汽车、航天工业等高
；缓蚀剂的发展经历了从钢铁、铜等传统金属材料到铝、镁等新型轻合金材料以及多金属复合构件或系统的防护，从单一组分到复合配方，从抑制均匀腐蚀到抑制点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、电偶腐蚀等变化，缓蚀剂技术不断完善成为一类成熟的应用技术。示例的，比如金属缓蚀剂用于炼油厂的常减压装置，其中，常减压装置的三顶是典型的HCl+H2S+H2O型腐蚀环境。腐蚀环境中的HCl主要来自于两方面，一方面是原油中的无机盐(主要是氯化镁和氯化钙)在一定温度下水解生成。一般认为，氯化镁、氯化钙被加热到120℃以上遇水可以分解，生成HCl气体。另一方面原油加工过程中人为加入的一些药剂(如清蜡剂)中含有有机氯化物，这些氯化物在一定温度下分解生成HCl。腐蚀环境中的H2S主要来自于原油中的硫、硫化氢和硫化物以及原油中硫化物分解出来的硫化氢。腐蚀环境中的H2O主要来自于原油中含有的水以及电脱盐注水加热后汽化，随油气上升，在塔顶低温部位冷凝，形成液态水，另一方面塔顶三注工艺防腐时注入一部分液态水。石油的加工过程中形成的氯化氢和硫化氢均伴随着常压塔中的油气集聚在塔顶。根据HCl和H2S在水中的溶解度关系和平衡分压，在110℃以下，当第一滴液滴出现时，HCl首先溶解在冷凝液中使冷凝液的PH值迅速降到3.0以下(此区间成为初凝区)，以后随着冷凝液的增加，HCl的溶解量在不断增加，当冷凝液达到一定量时，H2S才开始在冷凝液中溶解，从而形成塔顶HCl+H2S+H2O腐蚀环境。由于注水的稀释作用和注氨或胺的中和作用，塔顶的PH值不断增加，国内的最终PH值一般控制在7.0～8.5，国外一般控制在4.5～6.0。因此国内塔顶的腐蚀环境为强酸性环境(PH值＜3.0)到弱碱性环境(PH值为7.0～8.5)，要求缓蚀剂在强酸性环境(PH值＜3.0)到弱碱性环境(PH值为7.0～8.5)的范围内都有较好地缓蚀作用。示例的，国内常用的缓蚀剂主要是采用成膜性缓蚀剂，主要成分包括烷基酰胺季胺盐和烷基咪唑啉季胺盐，由于烷基酰胺和烷基咪唑啉在碱性条件下的水解和开环速度明显提高，因此在碱性条件表现出很低的缓蚀速率。因此，亟待开发一种在强酸性环境到弱碱性环境的范围内均有较好的缓蚀率的金属缓蚀添加剂，用于解决炼油厂的常减压装置的腐蚀问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种适用于全环境的金属缓释添加剂及其制备方法，旨在提供一种在强酸性环境到弱碱性环境的范围内均有较好缓蚀率的金属缓蚀添加剂，解决全环境下的常减压装置三顶腐蚀问题。本专利技术提供的具体技术方案如下：第一方面，本专利技术提供的一种适用于全环境的金属缓释添加剂包括质量分数比为2:1:1的铁锈转化剂、聚苯胺和金属缓蚀剂，其中，所述聚苯胺为本征态聚苯胺和二次掺杂态聚苯胺的混合物；所述铁锈转化剂为多聚磷酸-单宁酸型铁锈转化剂，所述多聚磷酸-单宁酸型铁锈转化剂包括如下质量百分比的原材料：多聚磷酸45％、单宁酸1％、乌洛托品1％、羟基聚醚10％。可选的，所述金属缓蚀剂为复配型金属缓蚀剂，所述复配型金属缓蚀剂包括质量分数比为1:3:4:3:2.5:2的钨酸钠、硫酸锌、硫脲、葡萄糖酸钙、多聚磷酸钠、聚天冬胺酸和硅酸钠。可选的，所述聚苯胺中二次掺杂态聚苯胺与本征态聚苯胺的质量比为0.2:1～5:1。可选的，所述二次掺杂态聚苯胺的聚苯胺分子主链捕获质子而呈现正电性，并且所述二次掺杂态聚苯胺的聚苯胺分子链中含有掺杂剂中的对阴离子。可选的，所述二次掺杂态聚苯胺为单宁酸体系二次掺杂态聚苯胺纳米材料，所述二次掺杂态聚苯胺的分子链中含有二次掺杂引入的单宁酸对阴离子。可选的，所述本征态聚苯胺为依据聚苯胺独特的掺杂-解掺杂特性通过去质子化解掺杂过程形成的本征态聚苯胺，所述本征态聚苯胺为绝缘的。另一方面，本专利技术还提供一种适用于全环境的金属缓蚀添加剂制备方法，所述金属缓蚀添加剂制备方法用于制备上述的金属缓蚀添加剂，所述金属缓蚀添加剂制备方法包括：第一步：将如下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于全环境的金属缓释添加剂，其特征在于，所述金属缓蚀添加剂包括质量分数比为2:1:1的铁锈转化剂、聚苯胺和金属缓蚀剂，其中，所述聚苯胺为本征态聚苯胺和二次掺杂态聚苯胺的混合物；所述铁锈转化剂为多聚磷酸-单宁酸型铁锈转化剂，所述多聚磷酸-单宁酸型铁锈转化剂包括如下质量百分比的原材料：多聚磷酸45％、单宁酸1％、乌洛托品1％、羟基聚醚10％。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于全环境的金属缓释添加剂，其特征在于，所述金属缓蚀添加剂包括质量分数比为2:1:1的铁锈转化剂、聚苯胺和金属缓蚀剂，其中，所述聚苯胺为本征态聚苯胺和二次掺杂态聚苯胺的混合物；所述铁锈转化剂为多聚磷酸-单宁酸型铁锈转化剂，所述多聚磷酸-单宁酸型铁锈转化剂包括如下质量百分比的原材料：多聚磷酸45％、单宁酸1％、乌洛托品1％、羟基聚醚10％。


2.根据权利要求1所述的金属缓释添加剂，其特征在于，所述金属缓蚀剂为复配型金属缓蚀剂，所述复配型金属缓蚀剂包括质量分数比为1:3:4:3:2.5:2的钨酸钠、硫酸锌、硫脲、葡萄糖酸钙、多聚磷酸钠、聚天冬胺酸和硅酸钠。


3.根据权利要求1所述的金属缓释添加剂，其特征在于，所述聚苯胺中二次掺杂态聚苯胺与本征态聚苯胺的质量比为0.2:1～5:1。


4.根据权利哟求3所述的金属缓蚀添加剂，其特征在于，所述二次掺杂态聚苯胺的聚苯胺分子主链捕获质子而呈现正电性，并且所述二次掺杂态聚苯胺的聚苯胺分子链中含有掺杂剂中的对阴离子。


5.根据权利要求4所述的金属缓蚀添加剂，其特征在于，所述二次掺杂态聚苯胺为单宁酸体系二次掺杂态聚苯胺纳米材料，所述二次掺杂态聚苯胺的分子链中含有二次掺杂引入的单宁酸对阴离子。


6.根据权利要求5所述的金属缓蚀添加剂，其特征在于，所述本征态聚苯胺为依据聚苯胺独特的掺杂-解掺杂特性通过去质子化解掺杂过程形成的本征态聚苯胺，所述本征态聚苯胺为绝缘的。


7.一种适用于全环境的金属缓蚀添加剂制备方法，所述金属缓蚀添加剂制备方法用于制备如上述权利要求1～6任一项所述的金属缓蚀添加剂，其特征在于，所述金属缓蚀添加剂制备方法包括：
第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨小刚，王向阳，杜传宝，
申请(专利权)人：青岛海弗莱安全科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37