Ингибитор коррозии для низкозамерзающих жидкостей

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к ингибиторам коррозии для низкозамерзающих жидкостей, применяемых в качестве теплоносителей в системах теплоснабжения бытового и промышленного назначения. Ингибитор содержит, мас.%: 3,5-4,5 янтарной кислоты, 7,0-8,0 адипиновой кислоты, 7,5-8,5 гидроокиси натрия, 2,5-3,5 бензойной кислоты, 35,0-40,0 воды, 0,25-0,50 бензотриазола, 1,5-2,5 бикарбоната натрия, остальное - глицерин. Технический результат: повышение коррозионной стойкости всех конструкционных материалов систем теплоснабжения, предотвращение минеральных отложений на поверхностях их элементов и снижение токсичности теплоносителя. 2 табл.

 

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к ингибиторам коррозии, являющимися кислород- и азотсодержащими соединениями. Изобретение наиболее эффективно может быть использовано для изготовления низкозамерзающих жидкостей, применяемых в качестве теплоносителей в системах теплоснабжения бытового и промышленного назначения.

Известна композиция ингибитора коррозии черных металлов на основе фосфатов алканоламинов и солей 2-меркаптобензтиазола (CS патент 226394, МПК⁷ C23F 11/10, 1985), однако она не предотвращает коррозию латуни, а антифриз, изготавливаемый на основе ингибитора, состоящего из силикатов, фосфатов, арилкарбоксилатов щелочных металлов и ароматического триазола (CS патент 213153, МПК⁷ C23F 11/10, 1984), агрессивен по отношению к чугуну. Ингибитор коррозии на основе солей алифатических моно- и дикарбоновых кислот С₅-C₁₆ (US патент 4647392, МПК⁷ С09К 5/00, 1987) имеет недостаточные защитные свойства в отношении алюминия.

Наиболее близким по составу, свойствам и достигаемой цели является ингибитор коррозии для антифризов на основе этиленгликоля (RU патент 2241784, МПК⁷ C23F 11/08, 2004), выбранный нами в качестве прототипа, следующего состава, мас.%:

Адипиновая кислота	6,5-7,5
Бензойная кислота	2,0-3,0
Гидроокись натрия	4,5-5,0
Тетраборат натрия десятиводный	4,0-4,5
Соль щелочного металла 2-меркаптобензтиазола	0,10-0,15
Вода	10,0-12,0
Продукт взаимодействия о-фенилендиамина
с нитритом натрия и бензойной кислотой
в этиленгликоле	2,5-5,0
Этиленгликоль	Остальное

Недостатком ингибитора, несмотря на достаточно высокие антикоррозионные свойства, является наличие в его составе тетрабората натрия и этиленгликоля, оказывающих неблагоприятное воздействие на организм человека.

Задачей настоящего изобретения является создание не содержащего борсодержащих компонентов и этиленгликоля ингибитора коррозии с низкой коррозионной активностью по отношению ко всем конструкционным материалам систем теплоснабжения при повышении его экологической безопасности.

Техническим результатом изобретения является повышение коррозионной стойкости всех конструкционных материалов систем теплоснабжения, предотвращение минеральных отложений на поверхностях их элементов и снижение токсичности низкозамерзающих жидкостей.

Поставленная задача достигается тем, что ингибитор коррозии для низкозамерзающих жидкостей, содержащий адипиновую и бензойную кислоту, гидроокись натрия и воду, дополнительно содержит янтарную кислоту, бензотриазол, бикарбонат натрия и глицерин при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Янтарная кислота	3,5-4,5
Адипиновая кислота	7,0-8,0
Бензойная кислота	2,5-3,5
Гидроокись натрия	7,5-8,5
Бензотриазол	0,25-0,50
Вода	35,0-40,0
Бикарбонат натрия	1,5-2,5
Глицерин	Остальное

Янтарную кислоту используют согласно ГОСТ 6341-75, адипиновую кислоту согласно ГОСТ 10558-80, бензойную кислоту согласно ГОСТ 6413-77.

Гидроокись натрия соответствует ГОСТу 2263-79, бензотриазол - ТУ 6-09-805-63, бикарбонат натрия - ГОСТу 2156-76, глицерин - ГОСТу 6824-96.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что данный состав ингибитора коррозии отличается от известного введением новых компонентов, и, таким образом, данное техническое решение соответствует критерию новизна.

Применение в данном составе новых компонентов в сочетании с известными при указанном их соотношении обеспечивает свойства, которые проявляются только в данном техническом решении: высокая коррозионная стабильность состава относительно конструкционных материалов (медь, латунь, припой, сталь, чугун, алюминий) систем теплоснабжения, предотвращение минеральных отложений на поверхностях их элементов при снижении токсичности ингибитора. При изучении других технических решений в данной области технологии признаки, отличающие заявленное изобретение от прототипа, не были выявлены, что обеспечивает соответствие данного технического решения критерию существенные отличия.

Приготовление ингибитора коррозии данного состава осуществляют последовательным смешением компонентов при 80-85°С.

Пример 1. В емкость помещают 40,0 г воды, 35,7 г глицерина, 7,50 г адипиновой кислоты, 4,00 г янтарной кислоты, 3,00 г бензойной кислоты, 7,80 г едкого натра, 0,25 г бензотриазола и 2,00 г бикарбоната натрия. Смесь перемешивают в течение 1 ч до полного растворения компонентов.

Аналогично готовят и другие составы.

Из состава ингибитора коррозии, приведенного в таблице 1 (примеры 1-15), готовят образцы низкозамерзающих жидкостей для испытания на коррозионную активность путем его разбавления 50 об.%-ным водным раствором глицерина в соотношении от 1:8 до 1:9. Для приготовления теплоносителей с температурой замерзания не выше минус 35°С и минус 40°С ингибитор коррозии разбавляют 55 об%-ным или 60 об.%-ным водным раствором глицерина в соотношении от 1:8 до 1:9.

Коррозионные испытания охлаждающих жидкостей проводят по методике ASTM D-1384 "Snandart Test Method for Corrosion Test for Engine Coolants in Glassware" в течение 336 ч при 88±1°С.

Сравнительные результаты коррозионных испытаний образцов согласно изобретения и нормам по ГОСТ 28084 приведены в таблице 2.

Как видно из таблиц 1 и 2, составы 1-5 обладают высокими антикоррозионными свойствами.

Уменьшение содержания адипиновой кислоты ниже 7,0 мас.% вызывает повышенное коррозионное воздействие жидкости на медь, латунь и припой (пример 6), а увеличение ее концентрации выше 8,0 мас.% не приводит к положительному эффекту (пример 7).

При снижении содержания бензойной кислоты ниже 2,5 мас.% отмечается повышенная коррозия припоя (пример 8), а повышение его содержания выше 3,5 мас.% отрицательно сказывается на коррозионных потерях алюминия (пример 9).

Снижение содержания гидроокиси натрия ниже нижнего предела приводит к значительной коррозии черных металлов (пример 10), а его увеличение выше 8,5 мас.% вызывает коррозию алюминия (пример 11).

Уменьшение концентрации янтарной кислоты ниже 3,5 мас.% приводит к существенным коррозионным потерям черных металлов (пример 12), а повышение ее концентрации выше 4,5 мас.% вызывает коррозию латуни (пример 13).

Уменьшение содержания бензотриазола ниже 0,25 мас.% отрицательно сказывается на коррозионном поведении меди и латуни (пример 14), а при его концентрациях, превышающих верхний предел, положительный эффект не усиливается (пример 15).

Снижение содержания бикарбоната натрия ниже нижнего предела приводит к значительной коррозии черных металлов (пример 16), а его увеличение выше 2,5 мас.% вызывает коррозию алюминия и припоя (пример 17).

При концентрации воды ниже и выше заявленных пределов (35,0-40,0 мас.%) в образцах наблюдается выпадение осадка.

Таким образом, низкозамерзающая жидкость, полученная на основе данного ингибитора коррозии, отличается высокими защитными свойствами по отношению к конструкционным материалам систем теплоснабжения, предотвращает минеральные отложения на поверхностях их элементов и является экологически безопасной для здоровья человека и окружающей среды.

Таблица 1. Составы ингибитора коррозии для приготовления испытуемых охлаждающих жидкостей.
Наименование компонентов	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
Адипиновая кислота	7,50	7,80	8,00	7,30	7,00	6,90	8,10	7,00	7,90	7,80	7,80	8,30	7,70	7,80	7,80	7,70	7,50
Бензойная кислота	3,00	2,80	3,20	2,50	3,50	2,80	3,00	2,40	3,60	2,50	2,40	2,50	2,60	2,55	2,90	2,50	3,50
Гидроокись натрия	7,80	7,50	8,20	8,00	8,50	7,70	8,00	7,60	7,80	7,40	8,60	7,90	7,80	8,30	8,00	7,90	7,90
Янтарная кислота	4,00	3,50	4,50	4,20	3,80	4,00	3,90	4,20	4,00	3,90	4,00	3,40	4,60	4,10	4,20	3,70	4,00
Бензотриазол	0,25	0,35	0,40	0,50	0,45	0,25	0,25	0,50	0,25	0,50	0,25	0,25	0,40	0,20	0,60	0,25	0,50
Бикарбонат натрия	2,00	2,50	1,80	2,10	1,50	2,00	2,50	1,50	2,00	1,50	2,00	2,50	1,90	1,70	2,00	1,40	2,60
Вода	40,0	40,0	35,0	37,0	38,0	40,0	40,0	40,0	38,0	40,0	37,0	40,0	38,0	37,0	35,0	40,0	40,0
Глицерин	Остальное

Таблица 2. Результаты коррозионных испытаний заявленного состава к требованиям ГОСТ 28084 по потере в массе.
Материал	Состав	Требования ГОСТ 28084
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
Медь	0,8	1,1	1,0	0,7	1,4	2,6	0,6	1,4	1,0	0,8	0,7	0,9	1,0	3,8	1,3	1,1	1,5	3,75
Латунь	2,1	1,7	2,2	1,8	1,6	4,7	1,9	2,2	2,1	2,4	2,5	1,1	4,8	3,0	1,6	2,7	2,3	3,75
Припой	2,9	2,1	2,3	2,8	3,4	7,3	2,4	5,9	1,9	2,6	3,7	1,8	3,9	2,4	1,7	2,5	2,3	7,50
Сталь	0,2	0,3	0,2	0,1	0,0	0,4	0,0	0,1	0,4	2,9	0,0	3,3	0,1	0,0	0,1	3,9	0,1	3,75
Чугун	0,2	0,4	0,3	0,2	0,1	0,4	0,1	0,2	0,6	3,4	0,1	3,8	0,2	0,3	0,2	4,0	0,4	3,75
Алюминий	0,8	1,2	1,1	1,4	0,9	0,8	0,9	1,2	3,9	1,1	4,7	2,6	1,3	1,7	1,5	1,3	4,9	3,75

Ингибитор коррозии для низкозамерзающих жидкостей, содержащий адипиновую и бензойную кислоты, гидроокись натрия и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит янтарную кислоту, бензотриазол, бикарбонат натрия и глицерин при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Янтарная кислота	3,5-4,5
Адипиновая кислота	7,0-8,0
Бензойная кислота	2,5-3,5
Гидроокись натрия	7,5-8,5
Бензотриазол	0,25-0,50
Вода	35,0-40,0
Бикарбонат натрия	1,5-2,5
Глицерин	Остальное