Ингибитор коррозии на основе этиленгликоля

 

Изобретение относится к химической технологии, в частности к ингибиторам коррозии для антифризов, применяемых в системах охлаждения двигателей внутреннего сгорания и в качестве теплоносителя в теплообменных аппаратах. Состав содержит этиленгликоль, фосфат триэтаноламина или фосфат метилдиэтаноламина, или их смесь в любых соотношениях, соль щелочного металла 2-меркаптобензтиазола, тетраборат натрия (десятиводный), ингибитор солеобразования. 2 табл.

Изобретение относится к химической технологии, в частности к ингибиторам коррозии для антифризов, применяемым в системах охлаждения двигателей внутреннего сгорания и в качестве теплоносителя в теплообменных аппаратах.

Известны композиции ингибиторов коррозии цветных металлов, применяемые для приготовления антифризов (патент Японии N 59-157167, МКИ⁵ C 09 K 3/00, 1984; патент ЧССР N 226394, МКИ⁵ C 23 F 11/10, 1985), однако они не предотвращают коррозию чугуна и стали. С другой стороны, антифриз, изготовленный на основе ингибитора черных металлов (патент ЧССР N 213153, МКИ⁵ C 23 F 11/10, 1984), агрессивен по отношению к латуни.

Наиболее близким по составу, свойствам и назначению является ингибитор коррозии следующего состава [1] мас.

Моно (ди-, три-) этиленгликоль 78,50 Натриевая соль 2-меркаптобензтиазола 4,70 Фосфат триэтаноламина 16,80 Однако антифриз, полученный на основе данного ингибитора, обладает рядом существенных недостатков, а именно: он неустойчив к воздействию жесткой воды и агрессивен по отношению к чугуну.

Кроме того, в составе рассмотренного ингибитора велика доля гликоля (до 80 мас.), т.е. мала доля антикоррозионных добавок, хотя в составах аналогичного назначения она, как правило, не ниже 60-75 мас. (патент ФРГ N 3225852 МКИ⁵ C 09 K 5/00, 1984 г.) Целью изобретения является получение концентрированных ингибиторов коррозии для антифризов, устойчивых к воздействию жесткой воды и обладающих повышенными защитными свойствами по отношению к чугуну.

Поставленная цель достигается тем, что ингибитор коррозии на основе этиленгликоля, включающий фосфат амина и соль щелочного металла 2-меркантобензтиазола, дополнительно содержит тетраборат натрия и ингибитор солеобразования, а в качестве фосфата амина смесь фосфатов триэтаноламина и β, βʹ- дигидрокси N метилдиэтаноламина (МДЭА) в любых соотношениях, при следующем соотношении компонентов, мас.

Этиленгликоль 12,0-30,0 Фосфат триэтаноламина или фосфат МДЭА или их смесь в любых соотношениях 60,0-75,0 Соль щелочного металла 2-меркантобензтиазола 0,15-0,30 Тетраборат натрия, десятиводный 7,5-9,0 Ингибитор солеобразования 2,5-3,5
При этом ингибитор солеобразования содержит следующие компоненты, мас.

Динатриевая соль этилеидиаминтетрауксусной кислоты, двуводная 14,0-15,0
Соль моноалкилфосфорной кислоты общей формулы
0,5-4,0
где R=H; C₁₆H₃₃ C₁₈H₃₇;
M=Na; K; NH (CH₂CH₂OH)₃;
n=9^oC115
Вода 81,0-85,5
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что данный состав ингибитора коррозии отличается от известного введением двух новых компонентов, и, таким образом, данное техническое решение соответствует критерию новизна.

Применение в данном составе ингибитора новых компонентов в сочетании с новыми соотношениями известных компонентов обеспечивает свойства, которые проявляются только в указанном техническом решении: высокая концентрация ингибиторов коррозии, высокая коррозионная стабильность состава относительно конструкционных материалов (медь, латунь, припой, сталь, чугун, алюминий) при сохранении устойчивости к жесткой воде. При изучении других технических решений в данной области технологии признаки, отличающие изобретение от прототипа, не были выявлены, что обеспечивает соответствие данного технического решения критерию существенные отличия.

Ингибитор данного состава готовят последовательным смешением компонентов путем их перемешивания.

Пример 1. В емкость помещают 12,8 г этиленгликоля, 9,2 г ортофосфорной кислоты, 65,6 г триэтаноламина, 0,2 г натриевой соли 2-меркаптобензтиазола, 9,0 г тетрабората натрия (десятиводного), 3,0 г ингибитора солеобразования и перемешивают в течение 1 ч до полного растворения компонентов.

Из составов ингибитора, указанных в примерах 1-13 (табл. 1), готовят образцы антифризов путем их разбавления этиленгликолем в соотношении 1:7.

Образцы антифризов подвергают коррозионным испытаниям в виде их 50%-ных растворов по методике ASTM D-1384 в течение 336 ч при 88 ±1^oC с аэрацией воздухом.

Сравнительные результаты коррозионных испытаний представлены в табл. 2.

Основные физико-химические свойства полученного антифриза следующие:
Плотность при 20^oC, г/см³ 1,120-1,140
Температура начала кристаллизации, ^oC Минус 35 при разбавлении водой в объемном соотношении 1:1
Массовая доля воды, 1,0-2,3
Водородный показатель (pH) при 20^oC 7,-8,5
Щелочность, см³ 50-70
Вспениваемость (объем пены, см³) 10-25
Время исчезновения пены, с 0-1
Устойчивость к жесткой воде Отсутствие расслоения и осадка
Кроме того, приготовленные составы испытывают на стойкость к жесткой воде.

Используемый антифриз разбавляют в объемном соотношении 1:1 жесткой водой следующего состава, мг/л:
Хлорид кальция 275
Сульфат натрия 148
Хлорид натрия 165
Карбонат натрия 138
нагревают до 88 ±2^oC и оставляют на 24 ч в темном месте. В качестве контрольного образца используют 50%-ный раствор антифриза в дистиллированной воде. Критериями устойчивости антифриза к жесткой воде являются отсутствие осадка и расслоения жидкой фазы.

Как видно из табл. 1 и 2, составы 1-7 обладают достаточно высокими антикоррозионными свойствами.

Уменьшение концентрации фосфата амина ниже 60,0 мас. вызывает усиление коррозии алюминия и черных металлов (пример 12).

Увеличение его концентрации более 75,0 мас. не приводит к повышению положительного эффекта (пример 13).

При содержании соли щелочного металла 2-меркаптобензтиазола ниже нижнего предела усиливается коррозия цветных металлов (пример 8), а при содержании выше 0,3 мас. защитные свойства не улучшаются (пример 9).

Увеличение содержания ингибитора солеобразования выше 3,50 мас. приводит к снижению коррозионной стойкости припоя (пример 11). Снижение его концентрации ниже 2,50 мас. приводит к выпадению осадка при смешивании с жесткой водой (пример 13).

При уменьшении концентрации тетрабората натрия ниже 7,50 мас. усиливается коррозия черных металлов (пример 10), увеличение его содержания выше 9,20 мас. не улучшает защитных свойств состава (пример 11).

Таким образом, антифриз, содержащий данный ингибитор коррозии, обладает повышенными защитными свойствами по отношению к конструкционным материалам двигателей внутреннего сгорания и высокой устойчивостью к жесткой воде.

Формула изобретения

Ингибитор коррозии на основе этиленгликоля, содержащий фосфат амина и соль щелочного металла 2-меркаптобензтиазола, отличающийся тем, что он дополнительно содержит тетраборат натрия и ингибитор солеобразования, в качестве фосфата амина используют фосфат триэтаноламина или β,βʹ-дигидрокси-N-метилдиэтаноламина или их смесь при следующем соотношении компонентов, мас.

Этиленгликоль 12,0 30,0
Фосфат триэтаноламина или β,βʹ-дигидрокси-N-метилдиэтаноламина или их смесь 60,0 75,0
Соль щелочного металла 2-меркаптобензтиазола 0,15 0,30
Тетраборат натрия, десятиводный 7,5 9,0
Ингибитор солеобразования 2,5 3,5
при этом ингибитор солеобразования содержит следующие компоненты, мас.

Динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, двуводная 14,0 - 15,0
Соль моноалкилфосфорной кислоты общей формулы

где R H, C₁₆H₃₅ - C₁₈H₃₇;
M Na; K; NH (CH₂CH₂OH)₃;
n 9 115 0,5 4,0
Вода 81,0 85,51

РИСУНКИ

Рисунок 1