ЛЕТУЧИЙ ИНГИБИТОР АТМОСФЕРНОЙ КОРРОЗИИ
VOLATILE ATMOSPHERIC CORROSION INHIBITOR

Изобретение относится к технике защиты черных и цветных металлов от атмосферной коррозии с помощью летучих ингибиторов коррозии (ЛИК).
Аналогами предлагаемого ингибитора являются амины, например бензиламин - ингибитор атмосферной коррозии черных металлов. Однако этот ингибитор не защищает медь, алюминий, цинк, латунь и малоэффективен при конденсации влаги [А.Алцыбеева, С.Левин. Ингибиторы коррозии металлов. Химия, 1968].
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому ингибитору является ЛИК ИФХАН-118 на основе смеси гетероциклического азотсодержащего соединения (аминотриазола, или толилтриазола, или бензотриазола), амина, и кетона [Н.Андреев, Ю.Кузнецов, О.Гончарова. Летучий ингибитор атмосферной коррозии. Патент РФ №2388847]. Этот ЛИК обеспечивает эффективную защиту черных и цветных металлов, в том числе при интенсивной конденсации влаги, однако не обладает в этих условиях выраженным защитным последействием.
Задачей настоящего изобретения является разработка летучего ингибитора атмосферной коррозии черных и цветных металлов, обладающего в условиях интенсивной конденсации влаги высоким защитным последействием.
Поставленная задача достигается тем, что ингибитор, содержащий гетероциклическое азотсодержащее соединение (ГАС) - аминотриазол, или толилтриазол, или бензотриазол, дополнительно содержит продукт конденсации альдегида с первичным амином (ПКАПА), бензойную кислоту (БК) или замещенную бензойную кислоту (ЗБК) и триалкоксисилан (ТАС) или замещенный триалкоксисилан (ЗТАС) при следующем соотношении компонентов (мас.%):
гетероциклическое азотсодержащее соединение
5-20
продукт конденсации альдегида с первичным амином
20-50
бензойная кислота или замещенная бензойная кислота
5-20
триалкоксисилан или замещенный триалкоксисилан
20-50
В качестве ПКАПА могут использоваться продукты конденсации бензальдегида и циклогексиламина, формальдегида и пропиламина или коричного альдегида и н-бутиламина.
В качестве ЗБК могут использоваться орто-, мета- или пара- нитробензойная, аминобензойная или оксибензойная кислота.
В качестве ТАС или ЗТАС могут использоваться триметоксисилан, винилтриэтоксисилан, амилтриэтоксисилан или аминопропилтриэтоксисилан.
Ниже приводится подробное описание изобретения, поясняющее его техническую сущность, а также примеры конкретных составов предлагаемого ингибитора.
ГАС известны как ингибиторы атмосферной коррозии цветных металлов - меди, алюминия и его сплавов, цинка и др., но не ингибируют коррозию черных металлов и малоэффективны в условиях интенсивной конденсации влаги.
ПКАПА известны как ЛИК черных и цветных металлов, однако малоэффективны в условиях интенсивной конденсации влаги.
БК и ЗБК и/или их соли известны как ингибиторы коррозии черных и цветных металлов, однако также малоэффективны в условиях интенсивной конденсации влаги.
ТАС и ЗТАС в качестве ингибиторов коррозии ранее не использовались.
При совместном введении в коррозионную среду ГАС, ПКАПА, БК или ЗБК и ТАС или ЗТАС при соблюдении указанного выше соотношения компонентов обнаружено не аддитивное, а значительное повышение эффекта антикоррозионного последействия в условиях интенсивной конденсации влаги. Этот эффект свидетельствует о взаимном усилении действия всех компонентов. Объяснить природу обнаруженного неаддитивного (синергетического) возрастания эффекта последействия в настоящее время не представляется возможным, поскольку для этого необходимо дальнейшее проведение фундаментальных общенаучных исследований.
Антикоррозионное последействие ЛИК оценивали в условиях интенсивной конденсации влаги. Исследования проводили в отношении образцов стали Ст3; чугуна СЧ-18-20; меди М-1 и цинка Ц0. Ячейка для испытаний представляла собой вакуумный эксикатор со встроенным теплообменником [Андреев Н.Н., Кузнецов Ю.И. // Коррозия: материалы, защита. 2006, №8, с.28]. Перед испытаниями плоские образцы металлов зачищали наждачной бумагой различной зернистости, обезжиривали ацетоном и помещали на теплообменник в эксикатор. На дно ячейки устанавливали стеклянный бюкс с 1 г ингибитора, в парах которого образцы экспонировали трое суток. Далее ингибитор извлекали из ячейки и помещали в нее чашку Петри с 10 мл дистиллированной воды и ежедневно в течение 3 ч по шлангам, выведенным из крышки ячейки, пропускали через теплообменник холодную воду. В ходе ежедневных осмотров образцов фиксировали время до появления на металлах первых признаков коррозии. Общая продолжительность эксперимента составляла 7 дней.
Время до появления первых признаков коррозии на всех исследованных металлах в отсутствии ингибитора, а также в присутствии бензиламина (аналог) и ЛИК ИФХАН-118 (прототип) составляло 1 сутки.
В таблице 1 приведены результаты испытаний, которые иллюстрируют синергетический эффект, наблюдающийся для ингибитора, состоящего из аминотриазола, продукта конденсации бензальдегида и циклогексиламина, бензойной кислоты и винилтриэтоксисилана, при соблюдении указанных выше соотношений компонентов (примеры №2, 3, 6, 7, 10, 11, 14, 15, 16), и его отсутствие при выходе за их рамки (примеры №1, 4, 5, 8, 9, 12, 13, 16). Время до появления первых признаков коррозии на всех металлах при соблюдении указанных в описании и формуле изобретения соотношений компонентов значительно превышает время защитного последействия ингибиторов аналога и прототипа.
Оптимальным % соотношением компонентов ингибитора является: ГАС - 15%, ПКАПА - 35%, БК или ЗБК - 15% и ТАС или ЗТАС - 35%. Ингибитор этого состава (пример №17) оказался наиболее эффективным по отношению как к черным, так и к цветным металлам. При этом данные таблицы 2 свидетельствуют, что в качестве:
- ГАС может быть использован не только аминонотриазол, но и толилтриазол или бензотриазол (примеры №18 и 19);
- ПКАПА могут быть использованы не только продукты конденсации бензальдегида и циклогексиламина, но и формальдегида и пропиламина или коричного альдегида и н-бутиламина (примеры №18 и 19);
- БК и ЗБК может быть использована не только бензойная, но и орто-, мета- и пара-нитробензойная, аминобензойная и оксибензойная кислоты (примеры №18-26);
- ТАС может быть использован не только винилтриэтоксисилан, но и триметоксисилан, или амилтриэтоксисилан, или аминопропилтриэтоксисилан (примеры №18-20).
Составленные на основе этих веществ композиции по защитному последействию значительно превосходят ингибиторы аналог и протопит.
Все входящие в состав предлагаемого ингибитора вещества производятся промышленно и не являются дефицитными.
Использование предлагаемого ЛИК позволит существенно увеличить сроки службы металлического оборудования.
Таблицы
Таблица 1
Защитное последействие ЛИК, содержащего аминотриазол, продукт конденсации бензальдегида и циклогексиламина, бензойную кислоту и винилтриэтоксисилан, при различном соотношении компонентов.
Компоненты ЛИК
Содержание компонентов, %
Аналог
Прототип
№1
№2
№3
№4
№5
№6
№7
№8
№9
№10
№11
№12
№13
№14
№15
№16
№17
Аминотриазол
2.5
5
20
22.5
20
20
10
10
17.5
15
10
7.5
20
20
10
10
15
Продукт конденсации бензальдегида и циклогексиламина
40%
40
35
35
17.5
20
50
52.5
40
40
35
35
32.5
40
30
27.5
35
Бензойная кислота
17.5
15
10
7.5
20
20
10
10
2.5
5
20
22.5
20
20
10
10
15
Винилтриэтоксисилан
40
40
35
35
32.5
40
30
27.5
40
40
35
35
17.5
20
50
52.5
35
Защищаемый металл
Время до появления первых признаков коррозии, сут
Ст3
1
>7
>7
1
1
>7
>7
1
1
>7
>7
1
1
>7
>7
1
>7
1
1
СЧ-18-20
1
5
6
1
1
4
6
1
1
6
6
1
1
7
6
1
>7
1
1
М-1
1
>7
>7
1
1
>7
>7
1
1
>7
5
1
1
>5
>7
1
>7
1
1
Ц0
1
>7
>7
1
1
4
>7
1
1
>7
>7
1
1
>7
>7
1
>7
1
1
Таблица 2
Защитное последействие ЛИК, содержащего различные ГАС (15%), ПКАПА (35%), БК или ЗБК (15%), и ТАС или ЗТАС (35%).
Компоненты ЛИК
Наличие компонента
Аналог
Прототип
№17
№18
№19
№20
№21
№22
№23
№24
№25
№26
ГАС
аминотриазол
+
+
+
+
+
+
+
+
толилтриазол
+
бензотриазол
+
ПКАПА
ПК бензальдегида и циклогексиламина
+
+
+
+
+
+
+
+
ПК формальдегида и пропиламина
+
ПК коричного альдегида и н-бутиламина
+
БК, ЗБК
бензойная кислота
+
ортонитробензойная кислота
+
метанитробензойная кислота
+
паранитробензойная кислота
+
ортоаминобензойная кислота
+
метааминобензойная кислота
+
парааминобензойная кислота
+
ортооксибензойная кислота
+
метаоксибензойная кислота
+
параоксибензойная кислота
+
ТАС, ЗТАС
триметоксисилан
+
винилтриэтоксисилан
+
+
+
+
+
+
+
амилтриэтоксисилан
+
аминопропилтриэтоксисилан
+
Защищаемый металл
Время до появления первых признаков коррозии, сут
Ст3
>7
>7
>7
>7
>7
>7
>7
>7
>7
>7
1
1
СЧ-18-20
>7
>7
>7
>7
>7
>7
>7
>7
>7
>7
1
1
М-1
>7
>7
>7
>7
>7
>7
>7
>7
>7
>7
1
1
Ц0
>7
>7
>7
>7
>7
>7
>7
>7
>7
>7
1
1