碳酸季铵和碳酸氢季铵作为防腐蚀剂的用途，抑制腐蚀的方法和使用该防腐蚀剂的防腐蚀剂涂料技术

公开作为防腐蚀剂的碳酸季铵、碳酸氢季铵和它们的混合物。本发明专利技术涉及施用含一种或多种碳酸季铵或碳酸氢季铵的组合物来抑制金属表面腐蚀的方法。公开的内容涉及用于金属基材的含这些化合物的防腐蚀涂料，具有这些防腐蚀涂料的金属基材，还涉及含这些化合物的清洁用水溶液。

【技术实现步骤摘要】
碳酸季铵和碳酸氢季铵作为防腐蚀剂的用途，抑制腐蚀的方法和使用该防腐蚀剂的防腐蚀剂涂料本专利技术是申请日为2004年5月27日的申请号为200480014534.4、标题为“碳酸季铵和碳酸氢季铵作为防腐蚀剂的用途，抑制腐蚀的方法和使用该防腐蚀剂的防腐蚀剂涂料”的专利技术专利申请的分案，要求2003年5月28日提交的美国专利申请60/474081的优先权。本专利技术涉及碳酸季铵和碳酸氢季铵作为防腐蚀剂的用途。在金属表面与水接触的过程中，无论是液态水还是湿空气，始终存在腐蚀的危险性。特别当金属本身易于腐蚀并且没有涂敷时尤其存在这种危险性。发现易于腐蚀的金属的例子有由铁合金制成的压制金属汽车部件、磨损表面如机械加工的钢部件、以及由铸铁制成的机器部件。虽然许多年来已对腐蚀抑制剂(或防腐蚀剂)有所了解，但大多数还不充分。一个关键的不足因素是防腐蚀剂的水溶性。大多数腐蚀抑制剂是由长链脂肪酸和其衍生物制备，水溶性普遍较差。尤其在金属表面与水和油都接触时问题更突出，如在油和气体生产、石油加工以及金属工件的应用中。石油化工加工本身对腐蚀抑制剂有宽范围的要求，包括冷却系统、精制系统、管道、蒸汽发生器和油或气体发生装置。为降低金属(如金属容器、设备的金属部件、设备表面、管道和储存流体用的设备)，尤其是含铁的那些金属的腐蚀速率，通常在与这些金属接触的流体中加入腐蚀抑制剂。流体可以是气体、浆料或液体。近年来，由于涉及到挥发性有机碳(VOCs)，用来清洁金属个金属部件的传统溶剂如溶剂油和煤油已被含水制剂替代。对这种清洁金属部件用的水基制剂的动向并不是没有问题。水不能轻易地溶解油脂或油性残余物，而且水本身能明显增加金属部件本身的腐蚀。此外，这些增加通常以微乳液使用，在清洁过程中微乳液需要使用额外的表面活性剂进行稳定。吗啉被经常用于这些清洁制剂，提供腐蚀防护。然而，吗啉几乎没有清洁作用，并且不能稳定微乳液，因为吗啉并不是一种优良的表面活性剂。此外，吗啉是一种被管制的产品，因为可用来制备违法药品。已发现季铵化合物有限地用作腐蚀抑制剂。U.S.专利No.6,521,028公开使用在丙二醇或丙二醇醚溶剂中的特定吡啶鎓和喹啉鎓盐作为腐蚀抑制剂。U.S.专利No.6,080,789和6,297,285公开使用碳酸季铵作为消毒剂。U.S.专利No.4,792,417公开一种组合物，用于抑制不锈钢与含有氯离子和任选亚铜离子的水溶液和/或极性有机溶液接触时的胁强腐蚀。该组合物包含特定烷基碳酸季铵或苄基碳酸季铵的水溶液或极性有机溶液。仍需要对金属表面具有良好亲合力并且是水溶和油溶的腐蚀抑制剂。此外，还需要能提高清洁能力和表面活性剂能力的新型腐蚀抑制剂。还能对完成的制剂提供抗菌保护的腐蚀抑制剂特别有利。目前，已发现碳酸季铵和碳酸氢季铵能抑制金属腐蚀。本专利技术涉及施用(或沉积)抑制腐蚀有效量的一种组合物来抑制金属表面腐蚀的方法，所述组合物包含：(a)至少一种碳酸季铵、碳酸氢季铵或它们的混合物；和(b)任选的溶剂。这种方法对油田井下应用和金属加工特别有用。另一个实施方式是用于金属基材的防腐蚀涂层。这种涂层包含至少一种碳酸季铵、碳酸氢季铵或它们的混合物，以及涂布材料。通常，将碳酸季铵、碳酸氢季铵或它们的混合物分散在涂布材料中。根据优选的实施方式，所述涂料还具有抗菌效果。该涂料包含杀菌有效量的防腐蚀的碳酸季铵、碳酸氢季铵或它们的混合物，或不同的抗菌剂。另一个实施方式是表面具有本专利技术防腐蚀涂层的金属基材。另一个实施方式是包含抑制腐蚀有效量的至少一种碳酸季铵、碳酸氢盐或它们的混合物的水溶液作为防腐蚀清洁溶液的用途。该清除水溶液可以是水基金属清洁剂。另一个实施方式是包含抑制腐蚀有效量的至少一种碳酸季铵、碳酸氢盐或它们的混合物的水溶液或非水溶液作为防腐蚀金属加工流体的用途。另一个实施方式是包含抑制腐蚀有效量的至少一种碳酸季铵、碳酸氢盐或它们的混合物的水溶液或非水溶液作为粉末冶金中的腐蚀抑制剂的用途。腐蚀抑制剂组合物本专利技术涉及抑制金属基材的腐蚀。在此，术语“抑制腐蚀”包括但不限于，防止或降低在金属暴露于水或空气，或同时暴露于随和空气时金属表面的氧化速度。金属氧化是一个电化学反应，通常导致金属从表面损失或氧化产物在金属表面积累。在此，术语“金属”包括但不限于：钢、铸铁、铝、金属合金和它们的组合。在一个实施方式中，金属基材是气溶胶罐。对本专利技术有用的碳酸季铵包括但不限于具有下面化学式的那些：式中，R1和R2各自独立地是C1-20烷基或芳基取代的C1-20烷基(如苄基)。R1和R2可以相同或不同。术语“芳基取代的烷基”指被一个或多个芳族碳环取代的烷基，特别是苯环，如苯乙基(烷基连接到氮原子)或苄基。类似地，术语“芳基取代的C1-20烷基”指一个或多个芳族碳环取代的C1-20烷基。术语“Cn-m烷基”(例如，“C1-20烷基”)指有n-m(例如1-20)个碳原子的任何直链或支链烷基。根据一个实施方式，R1和R2是C4-20烷基或芳基取代的C4-20烷基。根据优选的实施方式，R1是C8-12烷基或芳基取代的C8-12烷基。优选的碳酸季铵是碳酸二癸基二甲基铵，如碳酸二正癸基二甲基铵。碳酸二癸基二甲基铵可以50重量%水溶液获得，含有小于或等于4重量%的醇，如甲醇或乙醇。该溶液为黄色/橙色液体，略带水果味。合适的碳酸氢季铵包括但不限于具有下面化学式的那些：式中R1和R2具有按对碳酸季铵(I)定义的含义和优选含义。优选的碳酸氢季铵是碳酸氢二癸基二甲基铵，如碳酸氢二正癸基二甲基铵。上述碳酸季铵和碳酸氢季铵可采用本领域已知的方法，如U.S.专利No.5,438,034和国际公开WO03/006419所述的方法制备。碳酸季铵和碳酸氢季铵处于平衡。碳酸氢盐和碳酸盐的浓度随包含它们的溶液的pH而变化。在一个优选实施方式中，碳酸季铵(I)和/或碳酸氢盐(II)中的R1和R2指相同的C1-20烷基。在更好的实施方式中，碳酸季铵(I)和/或碳酸氢盐(II)中的R1和R2指C10烷基，最好是正C10烷基。另一个优选实施方式中，碳酸季铵(I)和/或碳酸氢盐(II)中的R1指甲基。更好地，R1和R2都指甲基。另一个优选实施方式中，碳酸季铵(I)和/或碳酸氢盐(II)中的R1指苄基或苯乙基。上述碳酸季铵和碳酸氢季铵可以单独用作腐蚀抑制剂，或配制到腐蚀抑制剂的制剂中。与常规的氯化季铵不同，基于在此所述季铵化合物的碳酸盐和碳酸氢盐不仅具有低腐蚀性，而且可用作腐蚀抑制剂。碳酸盐和碳酸氢盐在水中能以任何浓度混溶，具有较高的油溶性，并且对金属表面具有亲合力。此外，碳酸盐和碳酸氢盐提高了油，如芳香油和亲油性物质在水溶液中的溶解度。适合于碳酸季铵和碳酸氢季铵的溶剂包括极性溶剂(如水和水混溶的极性溶剂)、二醇类、二醇醚(如丙二醇)以及它们的混合物。任选地，组合物中可包含一种或多种另外的表面活性剂。合适的表面活性剂包括：非离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂(除在此所述的碳酸季铵和碳酸氢季铵外的其他阳离子型表面活性剂)、阴离子型表面活性剂、两性表面活性剂，和它们的混合物。这样的表面活性剂的非限制性例子有：氧化胺、直链醇乙氧基化物、仲醇乙氧基化物、乙氧基化醚、甜菜碱、含6-22个碳原子的脂肪酸、所述脂肪酸的盐，以及它们的混合物。例如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抑制金属基材腐蚀的方法，该方法包括使所述基材与一种组合物接触的步骤，该组合物包含：(a)至少一种选自碳酸季铵、碳酸氢季铵和它们的化合物的季铵化合物；(b)任选地溶剂。

【技术特征摘要】
2003.05.28 US 60/474,0811.一种清洁金属基材和抑制金属基材腐蚀的方法，该方法包括使所述基材与一种组合物接触的步骤，该组合物包含：(a)以所述组合物总量为100重量％计，0.005-1.00重量％的至少一种具有化学式(I)的碳酸季铵和至少一种具有化学式(II)的碳酸氢季铵：式中，R1是C4-20烷基，R2是C4-20烷基；和(b)溶剂。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，R1和R2是相同的C4-20烷基。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，R1和R2是C10烷基。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，R1和R2是正-C10烷基。5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述组合物还包含选自下列的表面活性剂：氧化胺、直链醇乙氧基化物、仲醇乙氧基化物、乙氧基化醚、甜菜碱、含6-22个碳原子的脂肪酸、含6-22个碳原子的脂肪酸的盐，以及它们的混合物。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，表面活性剂是壬基苯酚乙氧基化物。7.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，金属基材处于油环境中。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述油环境包含石油蒸馏物。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，石油蒸馏物选自：煤油、石油溶剂、烃馏份，以及它们的混合物。10.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·Y·江，L·K·霍尔，J·金勒，J·W·谢布莱恩，
申请(专利权)人：隆萨股份有限公司，
类型：发明
国别省市：