ИНГИБИРУЮЩАЯ КОРРОЗИЮ КОМПОЗИЦИЯ
CORROSION INHIBITING COMPOSITION

Информация о родственной заявке
По настоящей заявке испрашивается приоритет в соответствии с предварительной заявкой на выдачу патента США №61/412706, поданной 11 ноября 2010 года, полное содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.
Область техники, к которой относится настоящее изобретение
Настоящее изобретение относится к новым ингибиторам коррозии, которые способны связывать в хелатный комплекс ионы металла как, например, кальция и магния, и частично получены из возобновляемого углеводного сырья. Ингибиторы коррозии представляют собой смеси, содержащие одну или несколько солей гидроксикарбоновых кислот и одну или несколько подходящих солей оксокислотных анионов. Соли гидроксикарбоновых кислот можно легко получить из углеводного и другого полиолового сырья посредством химического или биологического окисления.
Предшествующий уровень техники настоящего изобретения
Гидроксикарбоновые кислоты и соли гидроксикарбоновых кислот являются общепризнанными ингибиторами коррозии, которые особенно эффективны при ингибировании коррозии металла при контакте металла с водой или водным раствором. В патенте США №2529178, Nieland et al. сообщают, что такие Гидроксикарбоновые кислоты или их соли могут содержать отдельную функциональную группу карбоновой кислоты, как в случае глюконовой кислоты (патент США №2529178), или более одной функциональной группы карбоновой кислоты, как в случае винной кислоты, гидроксикарбоновой кислоты или лимонной кислоты, гидрокситрикарбоновой кислоты (патент США №2529177), Nieland et al. также сообщают, что Гидроксикарбоновые кислоты или их соли с несколькими функциональными группами карбоновой кислоты, как, например, винная кислота (патент США №2529177), обычно демонстрируют более хорошие ингибирующие коррозию свойства, чем у сопоставимых гидроксимонокарбоновых кислот, как например, глюконовой кислоты (патент США №2529178).
Как было показано, гидроксикарбоновые кислоты также ингибируют коррозию металла в водном солевом растворе, таком как морская вода (Mor, 1971; Mor, 1976; и Wrubl, 1984), или в составленных солевых растворах (Kuczynski, 1979; Korzh, 1981; Sukhotin, 1982; и Abdallah, 1999), и некоторые из них используют для специфических применений, как, например, в системах промышленного охлаждения (Sukhotin, 1982).
В дополнение к этому, гидроксикарбоновые кислоты и соли гидроксикарбоновых кислот описаны как хелатообразующие вещества, способные связывать в хелатный комплекс ионы металла в растворе (Mehltretter, 1953; Abbadi, 1999). Соли гидроксикарбоновых кислот в качестве средств, связывающих ион металла в хелатный комплекс, для таких ионов металла, как, например, кальция и магния, как правило, имеют недостаточно хорошие эксплуатационные свойства по сравнению с общеизвестными средствами, связывающими ион металла в хелатный комплекс, такими, как триполифосфат натрия (ТПФН), этилендиаминтриацетат (ЭДТА) или нитрилотриацетат (НТА). Несмотря на низкую способность связывать ион металла в хелатный комплекс, соли гидроксикарбоновых кислот представляют интерес потому, что они, как правило, поддаются биологическому разложению, не являются токсичными, и получают их из таких возобновляемых источников, как, например, углеводы. Вследствие этого, применение солей гидроксикарбоновых кислот в качестве замены средств, связывающих ион металла в хелатный комплекс, ТПФН и ЭДТА, является предпочтительным, особенно в областях применения, где соединения можно сбрасывать в окружающую среду.
Множество химических соединений, которые традиционно применяют в качестве ингибиторов коррозии и средств, связывающих ион металла в хелатный комплекс, в основе имеют фосфор. Согласно природоохранному законодательству, применение фосфорсодержащих соединений в областях применения, где материал сбрасывают в поверхностные воды, остается регламентированным. Это природоохранное законодательство создало необходимость в приемлемых для окружающей среды материалах для применения в качестве ингибирующих коррозию средств для разнообразных областей применения. Одна особо нуждающаяся область сосредоточена вокруг ингибирующих коррозию средств, которые также способны связывать ионы металлов в хелатный комплекс, в частности ионы металлов, таких как кальций и магний, которые обычно обнаруживаются в водопроводной воде или пресной грунтовой воде и которые могут приводить к образованию отложений. В частности, средства, способные как предупреждать коррозию, так и ингибировать отложение, могут быть пригодными в качестве добавок для повышения моющего действия моющих средств или в качестве добавок для технической обработки воды, применяемой в промышленных охлаждающих башнях или котельных системах.
Одна область применения, в которой пригодны ингибиторы коррозии, которые действуют как средства, связывающие ион металла в хелатный комплекс, заключается в применении в моющих составах. Моющие средства представляют собой очищающие составы, состоящие преимущественно из поверхностно-активных веществ, добавок для повышения моющего действия, отбеливающих средств, ферментов и наполнителей. Двумя наиболее важными компонентами являются поверхностно-активные вещества и добавки для повышения моющего действия. Поверхностно-активные вещества отвечают за образование эмульсии масла и жира, в то время как добавки для повышения моющего действия добавляют для продления и улучшение очищающих свойств поверхностно-активного вещества. Добавка для повышения моющего действия может представлять собой отдельное вещество или смесь веществ и обычно выполняет множество функций. Важной функцией добавки для повышения моющего действия является связывание катионов металлов в хелатный комплекс, в основном катионов кальция и магния в жесткой воде. Добавки для повышения моющего действия действуют как смягчители воды, связывая катионы кальция и магния в хелатный комплекс и предупреждая образование нерастворимых в воде солей между металлами и поверхностно-активными веществами (мыльная пена). В случае стиральных порошков, добавки для повышения моющего действия также помогают препятствовать связыванию катионов с хлопком, что является главной причиной удерживания загрязнения на хлопковых тканях. Другие функции добавок для повышения моющего действия заключаются в увеличении щелочных свойств моющих растворов, дефлокулировании мицелл поверхностно-активных веществ и ингибировании коррозии.
Первые добавки для повышения моющего действия, применяемые в промышленных моющих средствах, представляли собой фосфатные соли и производные фосфатных солей. Триполифосфат натрия (ТПФН) в одно время был наиболее общеизвестной добавкой для повышения моющего действия в моющих средствах как бытового, так и промышленного назначения. Фосфатные добавки для повышения моющего действия также рекламируются в качестве ингибиторов коррозии для металлических поверхностей стиральных машин и посудомоечных машин. За последние 40 лет фосфаты были постепенно исключены из моющих средств, преимущественно в связи со связанными с защитой окружающей среды проблемами, относящимися к сбросу обогащенных фосфатами сточных вод в поверхностные воды, что приводит к развитию эвтрофикации и, в конечном итоге, к кислородному голоданию (Lowe, 1978). Все еще требуются обладающие высокими эксплуатационными показателями альтернативы фосфатам в моющих средствах.
Вторая область применения ингибиторов коррозии, которые служат в качестве средств, связывающих ион металла в хелатный комплекс, заключается в обработке технической воды, применяемой в промышленных и принадлежащих различным учреждениям охлаждающих системах с градирнями и бойлерных системах. Двумя основными проблемами, связанными с охлаждающими системами с градирнями и бойлерными системами, являются коррозия и накопление отложений из жесткой воды на металлических поверхностях. Коррозия уменьшает срок службы оборудования системы, в то время как образование отложений уменьшает эффективность теплопередачи через металлические поверхности. Исторически сложилось так, что фосфаты и фосфонаты до сих пор применяют в обработке воды в качестве ингибиторов коррозии и образования отложений. Как и в случае фосфатных добавок для повышения моющего действия моющих средств, существует потребность в замене основанных на фосфоре химических реагентов, применяемых для обработки воды. Таким образом, существует потребность в получении ингибитора коррозии, который также выступал бы в качестве средства, связывающего ион металла в хелатный комплекс, и который не включал бы фосфаты или химические реагенты, которые к настоящему времени признаны вредными для окружающей среды.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение относится к композиции, ингибирующей коррозию металла, которая содержит смесь по меньшей мере одной соли гидроксикарбоновой кислоты и по меньшей мере одной соли подходящего оксокислотного аниона. По меньшей мере одна соль гидроксикарбоновой кислоты обычно представляет собой соль глукаровой кислоты, соль ксиларовой кислоты, соль галактаровой кислоты или их комбинации. В частности, по меньшей мере одна соль глукаровой кислоты может включать двузамещенный глукарат натрия, глукарат натрия-калия, двузамещенный глукарат калия, глукарат цинка или их комбинации. В дополнение к этому, композиция может содержать от приблизительно 50 до приблизительно 99% по массе по меньшей мере одной соли гидроксикарбоновой кислоты и от приблизительно 1 до приблизительно 50% по массе по меньшей мере одной соли оксокислотного аниона. Композиция также может включать от приблизительно 70 до приблизительно 90% по массе по меньшей мере одной соли гидроксикарбоновой кислоты и от приблизительно 10 до приблизительно 30% по массе по меньшей мере одной соли оксокислотного аниона. Композиция может также включать от приблизительно 75 до приблизительно 85% по массе по меньшей мере одной соли гидроксикарбоновой кислоты и от приблизительно 15 до приблизительно 25% по массе по меньшей мере одной соли подходящего оксокислотного аниона.
По меньшей мере одна соль гидроксикарбоновой кислоты может включать комбинации из двух или более компонентов на основе карбоксилатных солей. Один из компонентов на основе карбоксилатных солей может включать глукараты, как, например, двузамещенный глукарат натрия, глукарат натрия-калия, двузамещенный глукарат калия, двузамещенный глукарат аммония и глукарат цинка. Компонент на основе глукаратной соли может составлять от приблизительно 30 до приблизительно 70% по массе от всей композиции. Кроме того, компонент на основе глукаратной соли может составлять от приблизительно 40 до приблизительно 60% по массе всей композиции.
Дополнительно, один из компонентов на основе карбоксилатных солей по меньшей мере одной соли гидроксикарбоновой кислоты может включать ксилараты, как, например, натрия ксиларат, ксиларат натрия-калия, двузамещенный ксиларат калия двузамещенный ксиларат аммония и ксиларат цинка. Компонент на основе ксиларатной соли может составлять от приблизительно 30 до приблизительно 70% по массе от всей композиции. Кроме того, компонент на основе глукаратной соли может составлять от приблизительно 40 до приблизительно 60% по массе от всей композиции.
Дополнительно, один из компонентов на основе карбоксилатных солей по меньшей мере одной соли гидроксикарбоновой кислоты может включать галактараты, как, например, натрия галактарат, двузамещенный галактарат натрия, галактарат натрия-калия, двузамещенный галактарат калия, двузамещенный галактарат аммония и галактарат цинка. Компонент на основе галактаратной соли может составлять от приблизительно 30 до приблизительно 70% по массе от всей композиции. Кроме того, галактаратный компонент может составлять от приблизительно 40 до приблизительно 60% по массе от всей композиции.
Что касается по меньшей мере одной соли гидроксикарбоновой кислоты, композиция может содержать от приблизительно 30 до приблизительно 75% по массе по меньшей мере одной глукаратной соли, от приблизительно 0 до приблизительно 20% по массе по меньшей мере одной глюконатной соли, от приблизительно 0 до приблизительно 10% по массе по меньшей мере одной 5-кетоглкжонатной соли, от приблизительно 0 до приблизительно 10% по массе по меньшей мере одной соли винной кислоты, приблизительно 0-10% по массе по меньшей мере одной соли тартроновой кислоты и приблизительно 0-10% по массе по меньшей мере одной гликолятной соли. В качестве альтернативы, композиция может содержать от приблизительно 40 до приблизительно 60% по массе по меньшей мере одной глукаратной соли, от приблизительно 5 до приблизительно 15% по массе по меньшей мере одной глюконатной соли, от приблизительно 3 до приблизительно 9% по массе по меньшей мере одной 5-кетоглкжонатной соли, от приблизительно 5 до приблизительно 10% по массе по меньшей мере одной соли винной кислоты и приблизительно 1-5% по массе по меньшей мере одной гликолятной соли. В качестве еще одной альтернативы, композиция может содержать от приблизительно 45 до приблизительно 55% по массе по меньшей мере одной глукаратной соли, от приблизительно 10 до приблизительно 15% по массе по меньшей мере одной глюконатной соли, от приблизительно 4 до приблизительно 6% по массе по меньшей мере одной 5-кетоглкжонатной соли, от приблизительно 5 до приблизительно 7% по массе по меньшей мере одной соли винной кислоты, приблизительно 5-7% по меньшей мере одной соли тартроновой кислоты и приблизительно 3-5% по массе по меньшей мере одной гликолятной соли. В качестве еще одной альтернативы, композиция может содержать приблизительно 50% по массе по меньшей мере одной глукаратной соли, приблизительно 15% по массе по меньшей мере одной глюконатной соли, приблизительно 4% по массе по меньшей мере одной 5-кетоглюконатной соли, приблизительно 6% по массе по меньшей мере одной соли винной кислоты и приблизительно 5% по массе по меньшей мере одной гликолятной соли.
В альтернативном варианте осуществления настоящее изобретение относится к ингибирующей коррозию металла композиции, содержащей смесь от приблизительно 75 до приблизительно 85% по массе по меньшей мере одной соли гидроксикарбоновой кислоты и от приблизительно 15% до приблизительно 25% по меньшей мере одной соли подходящего оксокислотного аниона. По меньшей мере одна соль гидроксикарбоновой кислоты может включать от приблизительно 40 до приблизительно 60% по массе соли глукаровой кислоты. В дополнение к этому, соль глукаровой кислоты может включать двузамещенный глукарат натрия, глукарат натрия-калия, двузамещенный глукарат калия, двузамещенный глукарат аммония, глукарат цинка и их комбинации.
Кроме того, по меньшей мере одна соль гидроксикарбоновой кислоты может альтернативно включать от приблизительно 30 до приблизительно 70% по массе соли ксиларовой кислоты. Соль ксиларовой кислоты может включать двузамещенный ксиларат натрия, ксиларат натрия-калия, двузамещенный ксиларат калия, двузамещенный ксиларат аммония, ксиларат цинка или их комбинации.
Дополнительно, по меньшей мере одна соль гидроксикарбоновой кислоты может включать от приблизительно 30 до приблизительно 70% по массе соли галактаровой кислоты. Соль галактаровой кислоты может включать двузамещенный глукарат натрия, глукарат натрия-калия, двузамещенный глукарат калия, глукарат цинка, двузамещенный глукарат аммония и их комбинации.
В дополнение, по меньшей мере одна применяемая в композиции соль гидроксикарбоновой кислоты может включать смесь от приблизительно 30 до приблизительно 75% по массе по меньшей мере одной глукаратной соли, от приблизительно 0 до приблизительно 20% по массе по меньшей мере одной глюконатной соли, от приблизительно 0 до приблизительно 10% по массе по меньшей мере одной 5-кетоглюконатной соли, от приблизительно 0 до приблизительно 10% по массе по меньшей мере одной соли винной кислоты, приблизительно 0-10% по массе по меньшей мере одной соли тартроновой кислоты и приблизительно 0-10% по массе по меньшей мере одной гликолятной соли. В качестве альтернативы, по меньшей мере одна применяемая в композиции соль гидроксикарбоновой кислоты может включать смесь от приблизительно 40 до приблизительно 60% по массе по меньшей мере одной глукаратной соли, от приблизительно 5 до приблизительно 15% по массе по меньшей мере одной глюконатной соли, от приблизительно 3 до приблизительно 9% по массе по меньшей мере одной 5-кетоглюконатной соли, от приблизительно 5 до приблизительно 10% по массе по меньшей мере одной соли винной кислоты, приблизительно 5-10% по массе по меньшей мере одной соли тартроновой кислоты и приблизительно 1-5% по массе по меньшей мере одной гликолятной соли. В качестве еще одной альтернативы, по меньшей мере одна соль применяемая в композиции гидроксикарбоновой кислоты может включать смесь от приблизительно 45 до приблизительно 55% по массе по меньшей мере одной глукаратной соли, от приблизительно 10 до приблизительно 15% по массе по меньшей мере одной глюконатной соли, от приблизительно 4 до приблизительно 6% по массе по меньшей мере одной 5-кетоглюконатной соли, от приблизительно 5 до приблизительно 7% по массе по меньшей мере одной соли винной кислоты, приблизительно 5-7% по массе по меньшей мере одной соли тартроновой кислоты и приблизительно 3-5% по массе по меньшей мере одной гликолятной соли. В качестве еще одной альтернативы, по меньшей мере одна соль гидроксикарбоновой кислоты может включать смесь из приблизительно 50% по массе по меньшей мере одной глукаратной соли, приблизительно 15% по массе по меньшей мере одной глюконатной соли, приблизительно 4% по массе по меньшей мере одной 5-кетоглюконатной соли, приблизительно 6% по массе по меньшей мере одной соли винной кислоты, приблизительно 6% по массе по меньшей мере одной соли тартроновой кислоты и приблизительно 5% по массе по меньшей мере одной гликолятной соли.
Подходящие соли оксокислотных анионов включают натриевые и калиевые соли борной, алюминиевой, оловянной, германиевой, молибденовой, сурьмяной кислот и их комбинации.
Подробное раскрытие настоящего изобретения
Настоящее изобретение относится к новым ингибиторам коррозии, включающим смеси солей гидроксикарбоновых кислот и подходящие соли оксокислотных анионов. Гидроксикарбоновые кислоты представляют собой соединения, которые содержат одну или несколько гидроксильных групп, а также одну или несколько функциональных групп карбоновой кислоты. Гидроксильные группы таких соединений способны образовывать сложные эфиры при объединении с подходящими солями оксокислотных анионов в воде. В дополнение к этому, такие сложные эфиры оксокислотных анионов гидроксикарбоновых кислот, как было показано, образуют стабильные, растворимые в воде комплексы с ионами металлов, такими как, например, кальций и магний, в отличие от гидроксикарбоновых кислот самих по себе, которые обычно образуют нерастворимые в воде соли с большим количеством ионов металлов. Таким образом, комбинация ингибирующих коррозию свойств и свойств связывания ионов металла в хелатный комплекс согласно настоящему изобретению делает смеси солей оксокислотных анионов и солей гидроксикарбоновых кислот перспективными для применения в качестве ингибиторов образования отложений и добавок для повышения моющего действия моющих средств.
Под используемым в настоящем документе термином "гидроксикарбоновая кислота" может в целом рассматриваться любое производное окисления углеводов или других полиолов. Термин полиол обычно определяют как любое органическое соединение с двумя или более спиртовыми гидроксильными группами. Подходящие углеводы или полиолы для окисления включают простые альдозы и кетозы, такие как глюкоза, ксилоза или фруктоза; простые полиолы, такие как глицерин, сорбит или маннит; восстанавливающие дисахариды, такие как мальтоза, лактоза или целлобиоза; восстанавливающие олигосахариды, такие как мальтотриоза, мальтотетроза или мальтотетралоза; невосстанавливающие углеводы, такие как сахароза, трегалоза и стахиоза; смеси моносахаридов и олигосахаридов (которые могут включать дисахариды); крахмальные патоки с различными эквивалентными объемами декстрозы; полисахариды, такие как, без ограничений, крахмал, целлюлоза, арабиногалактаны, ксиланы, маннаны, фруктаны, гемицеллюлозы; смеси углеводов и других полиолов, которые включают один или несколько описанных выше углеводов или полиолов. Специалист в данной области техники поймет, что соединения с двумя или более группами карбоновой кислоты обычно лучше выполняют роль ингибиторов коррозии, чем соединения, которые содержат только одну группу карбоновой кислоты. Конкретными примерами гидроксикарбоновых кислот, которые можно применять в настоящем изобретении, включают, без ограничений, глукаровую кислоту, ксиларовую кислоту, галактаровую кислоту, глюконовую кислоту, винную кислоту, тартроновую кислоту, гликолевую кислоту, глицериновую кислоту и их комбинации. В соответствии с одним вариантом осуществления, гидроксикарбоновая кислота включает глукаровую кислоту, ксиларовую кислоту и галактаровую кислоту. Кроме того, специалист в данной области техники поймет, что гидроксикарбоновые кислоты согласно настоящему изобретению охватывают все возможные стереоизомеры, включая диастереомеры и энантиомеры, в по сути чистой форме, а также в любом соотношении компонентов в смеси, включая рацематы гидроксикарбоновых кислот.
Как правило, композиции по настоящему изобретению включают от приблизительно 1 до приблизительно 99% по массе по меньшей мере одной соли гидроксикарбоновой кислоты и от приблизительно 1% до приблизительно 99% по массе по меньшей мере одной соли подходящего оксокислотного аниона. В соответствии с одним вариантом осуществления, композиция содержит от приблизительно 50 до приблизительно 99% по массе по меньшей мере одной соли гидроксикарбоновой кислоты и от приблизительно 1 до приблизительно 99% по массе по меньшей мере одной соли оксокислотного аниона. В соответствии со следующим вариантом осуществления, композиция содержит от приблизительно 60 до приблизительно 95% по массе по меньшей мере одной соли гидроксикарбоновой кислоты и от приблизительно 5 до приблизительно 40% по массе по меньшей мере одной соли оксокислотного аниона. В соответствии с еще одним вариантом осуществления, композиция содержит от приблизительно 70 до приблизительно 90% по массе по меньшей мере одной соли гидроксикарбоновой кислоты и от приблизительно 10 до приблизительно 30% по массе по меньшей мере одной соли оксокислотного аниона. В соответствии со следующим вариантом осуществления, композиция содержит от приблизительно 75 до приблизительно 85% по массе по меньшей мере одной соли гидроксикарбоновой кислоты и от приблизительно 15 до приблизительно 25% по массе по меньшей мере одной соли оксокислотного аниона. В соответствии с еще одним вариантом осуществления, композиция включает в себя приблизительно 80% по массе по меньшей мере одной соли гидроксикарбоновой кислоты и приблизительно 20% по массе по меньшей мере одной соли оксокислотного аниона. Нужно отметить, что концентрации, установленные в настоящем документе, относятся к совокупной концентрации всех карбоксилатных солей, включая по меньшей мере одну соль компонента на основе гидроксикарбоновой кислоты, и, что отдельная карбоксилатная соль (в которой компонент на основе гидроксикарбоновой соли включает две или более карбоксилатных солей) может составлять меньше установленной концентрации.
Ингибирующие коррозию композиции согласно настоящему изобретению включают солевую форму рассматриваемых в настоящем документе гидроксикарбоновых кислот. Специалист в данной области поймет, что соли в целом представляют собой соединения, которые являются результатом реакции нейтрализации кислоты или основания. Любое производное, полученное в результате окисления углевода или другого полиола, может быть включено в настоящее изобретение в форме его соли. Неограничивающие примеры солей гидроксикарбоновых кислот включают двузамещенный глукарат натрия, глукарат натрия-калия, двузамещенный глукарат калия, двузамещенный глукарат лития, глукарат лития-натрия, глукарат лития-калия, глукарат цинка, двузамещенный глукарат аммония, двузамещенный ксиларат натрия, ксиларат натрия-калия, двузамещенный ксиларат калия, двузамещенный ксиларат лития, ксиларат лития-натрия, ксиларат лития-калия, ксиларат цинка, ксиларат аммония, глюконат натрия, глюконат калия, глюконат лития, глюконат цинка, глюконат аммония, двузамещенный галактарат натрия, галактарат натрия-калия, двузамещенный галактарат калия, двузамещенный галактарат лития, галактарат лития-натрия, галактарат лития-калия, галактарат цинка, двузамещенный галактарат аммония, двузамещенный тартрат натрия, тартрат натрия-калия, двузамещенный тартрат калия, двузамещенный тартрат лития, тартрат лития-натрия, тартрат лития-калия, тартрат цинка, двузамещенный тартрат аммония, двузамещенный тартронат натрия, тартронат натрия-калия, двузамещенный тартронат калия, двузамещенный тартронат лития, тартронат лития-натрия, тартронат лития-калия, тартронат цинка, двузамещенный тартронат аммония, гликолят натрия, гликолят калия, гликолят лития, гликолят цинка, гликолят аммония, глицерат натрия, глицерат калия, глицерат лития, глицерат цинка, глицерат аммония и их комбинации. В соответствии с другим вариантом осуществления гидроксикарбоновая кислота может включать без ограничения двузамещенный глукарат натрия, глукарат натрия-калия, двузамещенный глукарат калия, глукарат ксиларат цинка, двузамещенный ксиларат натрия, ксиларат натрия-калия, двузамещенный ксиларат калия, ксиларат цинка, двузамещенный галактарат натрия, галактарат натрия-калия, двузамещенный галактарат калия, галактарат цинка, двузамещенный ксиларат аммония и их комбинации.
Согласно одному аспекту, в том, что касается по меньшей мере одной соли гидроксикарбоновой кислоты, ингибирующие коррозию композиции согласно настоящему изобретению содержат от приблизительно 30 до приблизительно 75% по массе по меньшей мере одной глукаратной соли, от приблизительно 0 до приблизительно 20% по массе по меньшей мере одной глюконатной соли, от приблизительно 0 до приблизительно 10% по массе по меньшей мере одной 5-кетоглюконатной соли, от приблизительно 0 до приблизительно 10% по массе по меньшей мере одной соли винной кислоты, приблизительно 0-10% по массе по меньшей мере одной соли тартроновой кислоты и приблизительно 0-10% по массе по меньшей мере одной гликолятной соли. В качестве альтернативы, композиция содержит от приблизительно 40 до приблизительно 60% по массе по меньшей мере одной глукаратной соли, от приблизительно 5 до приблизительно 15% по массе по меньшей мере одной глюконатной соли, от приблизительно 3 до приблизительно 9% по массе по меньшей мере одной 5-кетоглюконатной соли, от приблизительно 5 до приблизительно 10% по массе по меньшей мере одной соли винной кислоты, приблизительно 5-10% по массе по меньшей мере одной соли тартроновой кислоты и приблизительно 1-5% по массе по меньшей мере одной гликолятной соли. Согласно еще одной альтернативе, композиция содержит от приблизительно 45 до приблизительно 55% по массе по меньшей мере одной глукаратной соли, от приблизительно 10 до приблизительно 15% по массе по меньшей мере одной глюконатной соли, от приблизительно 4 до приблизительно 6% по массе по меньшей мере одной 5-кетоглюконатной соли, от приблизительно 5 до приблизительно 7% по массе по меньшей мере одной соли винной кислоты, приблизительно 5-7% по массе по меньшей мере одной соли тартроновой кислоты и приблизительно 3-5% по массе по меньшей мере одной гликолятной соли. Согласно еще одной альтернативе, композиция содержит приблизительно 50% по массе по меньшей мере одной глукаратной соли, приблизительно 15% по массе по меньшей мере одной глюконатной соли, приблизительно 4% по массе по меньшей мере одной 5-кетоглюконатной соли, приблизительно 6% по массе по меньшей мере одной соли винной кислоты, приблизительно 6% по массе по меньшей мере одной соли тартроновой кислоты и приблизительно 5% по массе по меньшей мере одной гликолятной соли.
Согласно другому аспекту, по меньшей мере одна соль гидроксикарбоновой кислоты, в ингибирующей коррозию композиции включает смесь из от приблизительно 30 до приблизительно 75% по массе по меньшей мере одной глукаратной соли, от приблизительно 0 до приблизительно 20% по массе по меньшей мере одной глюконатной соли, от приблизительно 0 до приблизительно 10% по массе по меньшей мере одной 5-кетоглюконатной соли, от приблизительно 0 до приблизительно 10% по массе по меньшей мере одной соли винной кислоты, приблизительно 0-10% по массе по меньшей мере одной соли тартроновой кислоты и приблизительно 0-10% по массе по меньшей мере одной гликолятной соли. В качестве альтернативы, по меньшей мере одна соль гидроксикарбоновой кислоты включает смесь из от приблизительно 40 до приблизительно 60% по массе по меньшей мере одной глукаратной соли, от приблизительно 5 до приблизительно 15% по массе по меньшей мере одной глюконатной соли, от приблизительно 3 до приблизительно 9% по массе по меньшей мере одной 5-кетоглюконатной соли, от приблизительно 5 до приблизительно 10% по массе по меньшей мере одной соли винной кислоты, приблизительно 5-10% по массе по меньшей мере одной соли тартроновой кислоты и приблизительно 1-5% по массе по меньшей мере одной гликолятной соли. Согласно еще одной альтернативе, по меньшей мере одна соль гидроксикарбоновой кислоты включает смесь из от приблизительно 45 до приблизительно 55% по массе по меньшей мере одной глукаратной соли, от приблизительно 10 до приблизительно 15% по массе по меньшей мере одной глюконатной соли, от приблизительно 4 до приблизительно 6% по массе по меньшей мере одной 5-кетоглюконатной соли, от приблизительно 5 до приблизительно 7% по массе по меньшей мере одной соли винной кислоты, приблизительно 5-7% по массе по меньшей мере одной соли тартроновой кислоты и приблизительно 3-5% по массе по меньшей мере одной гликолятной соли. Согласно еще одной альтернативе, по меньшей мере одна соль гидроксикарбоновой кислоты включает смесь из приблизительно 50% по массе по меньшей мере одной глукаратной соли, приблизительно 15 по массе по меньшей мере одной глюконатной соли, приблизительно 4% по массе по меньшей мере одной 5-кетоглюконатной соли, приблизительно 6% по массе по меньшей мере одной соли винной кислоты, приблизительно 6% по массе по меньшей мере одной соли тартроновой кислоты и приблизительно 5% по массе по меньшей мере одной гликолятной соли.
Гидроксикарбоновые кислоты согласно настоящему изобретению можно получить в соответствии с любыми способами, известными в настоящее время в данной области техники. Используемые в настоящее время способы получения традиционных гидроксикарбоновых кислот или их солей преимущественно представляют собой биологически индуцированные преобразования или ферментации, как, например, при получении винной кислоты (патент США №2314831), глюконовой кислоты (патент США №5017485) и лимонной кислоты (патент США №3652396). Также существуют химические способы окисления, хотя они не являются настолько широко распространенными в промышленном производстве. Некоторые способы химического окисления, подходящие для полиолового сырья, предусматривают окисление при помощи кислорода под действием металлических катализаторов (патент США №2472168) и окисление при помощи хлора или брома с аминоксильным радикалом, таким как TEMPO (патент США №6498269).
Описаны дополнительные способы (Kiely, патент США №7692041), и они предусматривают использование азотной кислоты в качестве окисляющего средства в водном растворе. Специалист в данной области поймет, что любые способы, описанные в настоящем документе, а также любую комбинацию способов можно применять для получения гидроксикарбоновой кислоты.
Окисление различного сырья, включая глюкозу, обычно будет давать смесь продуктов окисления, которая включает глюконовую кислоту, глукаровую кислоту, винную кислоту, тартроновую кислоту и гликолевые кислоты, каждая из которых представляет собой гидроксикарбоновую кислоту и подпадает под объем настоящего изобретения. Неожиданно было обнаружено, что комбинация солей гидроксикарбоновых кислот, рассматриваемых в настоящем документе, с солью борной кислоты обеспечивала ингибирующие коррозию свойства, схожие с применением комбинации солей гидроксикарбоновых кислот по отдельности. Применение гидроксикарбоновых кислот в качестве потенциального ингибитора коррозии было рассмотрено ранее (см. опубликованную заявку на патент США №2009/0250653); хотя комбинирование солей гидроксикарбоновых кислот с оксокислотным анионом, как, например, боратом, ранее не рассматривали в связи с тем, что оксокислотные анионы, как, например, борат, потенциально являются веществами, вызывающими коррозию металлов, что показано при помощи тестов на коррозию, проведенных в Примерах 3 и 4. В частности, смесь продуктов множества (или смесь из) солей гидроксикарбоновых кислот с боратом имела эксплуатационные характеристики, сравнимые с чистым глукаратом с боратом (см. пример 1, таблица 1). Еще более удивительным было то, что продукт окисления с боратом имел эксплуатационные характеристики, сравнимые с продуктом окисления без бората или чистого глукарата без бората. Такие полученные результаты были неожиданными в связи с тем, что борат сам по себе вызывает большую коррозию, чем вода, и в связи с тем, что общая концентрация солей гидроксикарбоновых кислот меньше в тестовом растворе при комбинировании с боратом, чем при тестировании по отдельности (в обоих случаях общая концентрация ингибитора в тестовом растворе составляла 0,09%).
Настоящее изобретение также относится к повышенным эффективностям в связи с тем фактом, что из смеси солей гидроксикарбоновых кислот можно исключить часть солей глукаровой кислоты, не обладающих эффектами в качестве ингибитора коррозии. Специалисту в данной области техники будет понятно, что возможность удаления глукарата будет повышать рентабельность продукта и обеспечивать большие эффективности в процессе производства.
Композиции согласно настоящему изобретению, включая смеси со множеством солей гидроксикарбоновых кислот, также оценили в качестве средства, связывающего ион кальция в хелатный комплекс (см. пример 9, таблица 4). Как видно на примере глукаратных солей, смесь в отдельности оказалась слабым средством, связывающим ион металла в хелатный комплекс. Тем не менее, в сочетании с боратными солями способность связывать ионы металла в хелатный комплекс значительно повышалась. Таким образом, композиции согласно настоящему изобретению обеспечивают ингибирование коррозии, а также свойства связывания ионов металлов в хелатный комплекс.
Соединения и способы по настоящему изобретению будут лучше понятны, исходя из следующих примеров, которые предназначены для иллюстрации, но не ограничения объема настоящего изобретения. Каждый пример иллюстрирует по меньшей мере один способ получения различных промежуточных соединений и дополнительно иллюстрирует каждый промежуточный продукт, используемый в общем способе. Это определенные предпочтительные варианты осуществления, которые не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения. С другой стороны, настоящее изобретение охватывает все альтернативы, модификации и эквиваленты, которые могут быть включены в объем формулы изобретения и постановки стандартного эксперимента.
Пример I - Приготовление тестовых растворов ингибитора коррозии
Тестирование на коррозийную агрессивность выполняли с применением стальных образцов для испытаний, погруженных в тестовые растворы, которые описаны ниже. Тестовые растворы готовили с применением деионизированной воды. Что касается ингибированных тестовых растворов, то ингибиторы коррозии вносили до получения 0,09% концентрации по сухой массе. Растворы, содержащие ингибиторы коррозии на основе соли гидроксикарбоновой кислоты/соли оксокислотного аниона, готовили в различных массовых соотношениях соответствующей соли оксокислотного аниона к соли гидроксикарбоновой кислоты.
Пример 2 - Способы тестирования на коррозийную агрессивность
Соединения и смеси соединений оценивали в качестве ингибиторов коррозии в водных растворах с применением модифицированной версии лабораторного испытания с погружением образца по Стандарту TM0169-95 Национальной ассоциации инженеров по коррозии (НАИК). Дистиллированную воду применяли для приготовления каждого раствора и в качестве контрольного стандарта. Эффективность каждой смеси ингибитора коррозии измеряли как в дистиллированной воде, так и в 3% растворе хлорида натрия (NaCl). При измерении ингибитора коррозии в солевом растворе 3% раствор NaCl в дистиллированной воде (300 г) применяли в качестве солевого контрольного образца. Каждый тестовый раствор готовили путем растворения ингибитора коррозии (270 мг) в 300 мл либо дистиллированной воды, либо 3% раствора NaCl с получением 0,09% раствора ингибитора. pH тестовых растворов ингибитора делали основным (pH 9-10) при помощи добавления 5% гидроксида натрия.
3
В тестировании на коррозийную агрессивность использовали проштампованные и пронумерованные образцы для испытаний из стали от TSI, которые соответствуют критериям типа 1 F436 АОИМ (Американского общества по испытанию материалов) с твердостью по шкале Роквелла C 38-45. Средние размеры образца для испытаний составляли 3,50 см наружного диаметра, 1,52 см внутреннего диаметра и 0,25 см в толщину с плотностью 7,85 г/см. Перед тестированием образцы для испытаний помещали в герметичный контейнер на роторный вращающийся барабан с неабразивным моющим средством на 30 минут для удаления с поверхности жира и примесей, затем протирали ацетоном для удаления любого дополнительного жира, прополаскивали деионизированной водой и протравливали 18,5% раствором HCl в течение примерно 3 мин. Образцы для испытания прополоскивали деионизированной водой, вытирали насухо, помещали в хлороформ на 15 минут и затем позволяли высохнуть на воздухе в вентилируемом колпаке в течение 1 ч. Каждый образец для испытания взвешивали в наибольшем приближении к 0,1 мг по меньшей мере два раза для подтверждения однородной массы. Три очищенных и взвешенных образца для испытания закрепляли на пластиковую пластинку, подвешенную в закрытой пробкой 500 мл конической колбе Эрленмейера при помощи тонкой ленты через отверстие в пробке. Устройство с хронометром поднимало и опускало тестовые образцы для испытаний так, чтобы они погружались в тестовый раствор на 10 мин каждый час в течение 72 часового периода. Тесты проводили при комнатной температуре.
После 72 часового тестового периода образцы для испытаний извлекали из раствора, прополаскивали под водопроводной водой и тщательно вытирали для удаления какого-либо материала коррозии на поверхности. Образцы для испытаний затем помещали в чистящий раствор концентрированной соляной кислоты, содержащий 5% хлористого олова и 2% хлорида сурьмы. Спустя 15 мин образцы для испытаний извлекали из кислотного раствора, тщательно прополаскивали под водопроводной водой и возвращали в чистящий раствор на дополнительные 15 мин. Образцы для испытаний снова извлекали из кислотного раствора, прополаскивали под водопроводной водой, прополаскивали под деионизированной водой, вытирали насухо и помещали в сосуд, содержащий хлороформ, на 10 мин. Образцы для испытаний извлекали из хлороформа и позволяли им высохнуть на воздухе под вентилируемым колпаком в течение 1 ч перед началом взвешивания до приблизительно 0,1 мг. Каждый образец для испытаний взвешивали два раза и массу усредняли. Степень корродирования в милах в год (MPY) рассчитали из измеренной потери массы каждого образца для испытаний с применением следующего уравнения:
<mrow><mi>M</mi><mi>P</mi><mi>Y</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>п</mi><mi>о</mi><mi>т</mi><mi>е</mi><mi>р</mi><mi>я</mi><mtext> </mtext><mi>м</mi><mi>а</mi><mi>с</mi><mi>с</mi><mi>ы</mi><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>м</mi><mi>г</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo><mn>534</mn></mrow><mrow><mi>п</mi><mi>л</mi><mi>о</mi><mi>щ</mi><mi>а</mi><mi>д</mi><mi>ь</mi><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>с</mi><msup><mi>м</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo><mi>в</mi><mi>р</mi><mi>е</mi><mi>м</mi><mi>я</mi><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mi>ч</mi><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo><mi>п</mi><mi>л</mi><mi>о</mi><mi>т</mi><mi>н</mi><mi>о</mi><mi>с</mi><mi>т</mi><mi>ь</mi><mtext> </mtext><mi>м</mi><mi>е</mi><mi>т</mi><mi>а</mi><mi>л</mi><mi>л</mi><mi>а</mi></mrow></mfrac></mrow>
3
плотность металла = 7,85 г/см;
время = 72 ч.
2
1
Значения MPY каждого из трех образцов для испытаний в тестовом растворе усредняли для определения значения MPY всего тестового раствора. Также рассчитывали среднюю степень корродирования для контрольного раствора дистиллированной HO и вычитали из значения MPY у каждого испытываемого раствора с получением скорректированного значения MPY, которое записывали как MPY.
Пример 3 - Ингибирование коррозии у смесей солей гидроксикарбоновых кислот и солей оксокислотных анионов в воде.
Эффективность смесей солей гидроксикарбоновых кислот и солей оксокислотных анионов протестировали в дистиллированной воде и результаты сравнили с солями гидроксикарбоновых кислот без солей оксокислотных анионов (таблица 1). Тестовые растворы ингибиторов коррозии готовили с борной кислотой и однозамещенным D-глукаратом калия (MKG) и pH тестовых растворов делали основным при помощи гидроксида натрия. Борнокислый натрий готовили путем нейтрализации борной кислоты гидроксидом натрия до pH 9. Во всех случаях общая концентрация ингибитора коррозии в тестовом растворе составляла 0,09%.
ТАБЛИЦА 1
Степени корродирования (MPY) и скорректированные степени корродирования (MPY<sup>1</sup>) у ингибиторов коррозии в дистиллированной воде
Ингибитор коррозии
MPY
MPY<sup>1</sup>
Отсутствует (H<sub>2</sub>O контроль)
1,97
0,000
100% борнокислый натрий
2,97
1,00
100% однозамещенный D-глукарат калия (MKG)
0,98
0,99
80% MKG/20% борной кислоты
1,01
0,96
50% MKG/50% борной кислоты
2,22
0,25
1
1
1
Борнокислый натрий не является эффективным ингибитором коррозии и обладает более высокой степенью корродирования MPY, чем дистиллированная вода, давая, таким образом, скорректированную степень MPY больше нуля. Нейтрализованный MKG является эффективным ингибитором коррозии со значением MPY меньше нуля. Удивительным результатом было то, что комбинации глукарата и бората также выступают в качестве эффективных ингибиторов коррозии, дающих отрицательные значения MPY, несмотря на тот факт, что количество глукарата в смеси составляет менее 100%, и что борат вызывает более сильную коррозию, чем вода. В случае нейтрализованного 80% MKG и 20% борной кислоты эффективность ингибирования коррозии сопоставима с нейтрализованным MKG самим по себе.
Пример 4 - Ингибирование коррозии у смесей солей гидроксикарбоновых кислот и солей оксокислотных анионов в 3% хлориде натрия.
Эффективность смесей солей гидроксикарбоновых кислот и солей оксокислотных анионов протестировали в 3% хлориде натрия и результаты сравнили с солями гидроксикарбоновых кислот без солей оксокислотных анионов (Таблица 2). Тестовые растворы ингибиторов коррозии готовили с бурой (борнокислый натрий), молибденовокислым натрием, алюминиевокислым натрием или их смесями в качестве компонента на основе соли оксокислотных анионов, и с однозамещенным D-глукаратом калия (MKG), глукаратом цинка, глукаратом натрия, ксиларовой кислотой, в качестве компонента на основе солей гидроксикарбоновых кислот. В каждом случае pH тестовых растворов делали основными при помощи гидроксида натрия, и общая концентрация ингибитора коррозии в тестовом растворе составляла 0,09%.
ТАБЛИЦА 2
Степени корродирования (MPY) и скорректированные степени корродирования (MPY<sup>1</sup>) у ингибиторов коррозии в 3% растворе хлорида натрия
Ингибитор коррозии
MPY
MPY<sup>1</sup>
H<sub>2</sub>O (контроль)
3,28
0,000
NaCl (контроль)
58,04
54,76
100% борнокислый натрий
61,54
58,26
100% однозамещенный D-глукарат калия (MKG)
24,87
21,59
80% MKG/20% борнокислого натрия
28,99
25,71
Ингибитор коррозии
MPY
MPY<sup>1</sup>
80% глукарат цинка/20% бората
14,67
11,39
80% MKG/20% молибденовокислого натрия
24,96
21,68
50% MKG/50% молибденовокислого натрия
30,75
27,47
64% MKG/16% молибденовокислого натрия/20% борнокислого натрия
25,00
21,72
100% алюминиевокислый натрий
30,56
27,28
67% MKG/33% алюминиевокислого натрия
29,29
26,01
100% глюконат натрия
29,56
26,28
80% глюконата натрия/20% натрия бората
31,82
28,54
100% ксиларовая кислота
32,33
29,05
80% ксиларовой кислоты/20% борнокислого натрия
34,06
30,78
100% галактаровая кислота
25,92
22,64
80% галактаровой кислоты/20% борнокислого натрия
28,27
24,99
Как видно из таблицы 2, борнокислый натрий не является эффективным ингибитором коррозии в хлориде натрия и фактически вызывает большую коррозию, чем 3% хлорид натрия в отдельности. Все смеси борнокислого натрия и различных солей гидроксикарбоновых кислот демонстрируют немного более высокие, но сравнимые степени корродирования по сравнению с солями гидроксикарбоновых кислот в отдельности. В этом случае также неожиданным результатом было то, что смеси солей гидроксикарбоновых кислот и бората также выступают в качестве эффективных ингибиторов коррозии, несмотря на тот факт, что смесь содержит меньшее количество соли гидроксикарбоновой кислоты, и что борат является вызывающим коррозию веществом. Смеси солей гидроксикарбоновых кислот и бората обладают дополнительным преимуществом обеспечения намного более сильных свойств связывания ионов кальция в хелатный комплекс по сравнению с солями гидроксикарбоновых кислот в отдельности (таблица 4). Результаты из таблицы 2 также иллюстрируют применение глукарата цинка в комбинации с борнокислым натрием в качестве ингибитора коррозии. Соли цинка являются известными ингибиторами коррозии, хотя применение глукарата цинка ограничено в связи с его низкой растворимостью в воде. Добавление бората повышает растворимость в воде глукарата цинка и, вследствие этого, повышает ингибирующие коррозию свойства смеси.
Алюминиевокислый натрий в отдельности является ингибитором коррозии, и смеси с глукаратом также демонстрируют ингибирующие коррозию свойства. Смеси, тем не менее, обладают дополнительным преимуществом высоких эксплуатационных характеристик в качестве веществ, связывающих ионы кальция в хелатный комплекс, по сравнении либо с глукаратом, либо с алюминатом в отдельности (таблица 4).
Пример 5 - Приготовление глукаратной смеси 1.
Глукаратную смесь 1 готовили при помощи окисления азотной кислотой глюкозы, как описано в патенте США №7692041. После удаления азотной кислоты из окислительной смеси продукты на основе органической кислоты нейтрализовывали при помощи гидроксида натрия с получением глукаратной смеси 1. Количества натриевых солей глукаровой кислоты, глюконовой кислоты и винной кислоты в глукаратной смеси 1 приведены в таблице 3.
Пример 6 - Приготовление глукаратной смеси 2.
Декстрозу окисляли и азотную кислоту отделяли как описано в патенте США №7692041. Полученную в результате смесь продуктов окисления нейтрализовали до pH 3,5 при помощи водного гидроксида калия с выпадением осадка. Твердый осадок выделили фильтрацией и фильтрат нейтрализовали водным гидроксидом натрия до pH 9 с получением глукаратной смеси 2. Количества натриевых солей глукаровой кислоты, глюконовой кислоты и винной кислоты в глукаратной смеси 2 приведены в таблице 3.
Пример 7 - Приготовление глукаратной смеси 3.
Глюконат натрия (0,27 г) добавляли к глукаратной смеси 2 (10,1 г, 20% по массе) с получением глукаратной смеси 3. Количества натриевых солей глукаровой кислоты, глюконовой кислоты и винной кислоты в глукаратной смеси 3 приведены в таблице 3.
Пример 8 - Ингибирование коррозии смесями из множества солей гидроксикарбоновых кислот и соли оксокислотного аниона.
Эффективность смесей из множества солей гидроксикарбоновых кислот и солей оксокислотных анионов тестировали в дистиллированной воде и в 3% хлориде натрия и результаты сравнивали со смесями из множества солей гидроксикарбоновых кислот без солей оксокислотных анионов (таблица 3). Тестовые растворы ингибиторов коррозии готовили либо с бурой (борнокислым натрием), либо с алюминиевокислым натрием в качестве компонента на основе соли оксокислотного аниона и с глукаратными смесями 1-4 (см. пример 5-7) в качестве компонента на основе соли гидроксикарбоновой кислоты. В каждом случае тестовый раствор делали основным при помощи гидроксида натрия, и общая концентрация ингибитора коррозии в тестовом растворе составляла 0,09%.
ТАБЛИЦА 3
Ингибирование коррозии смесями из множества солей гидроксикарбоновых кислот и бората.
Образец
% глукаратной соли
% глюконатной соли
% соли винной кислоты
% соли оксокислотного аниона
MPY
H<sub>2</sub>O
0
0
0
0
3,28
Глукаратная смесь 1
60
25
5
0
1,13<sup>a</sup>
Глукаратная смесь 1 / борнокислый натрий
48
20
4
20
0,45<sup>a</sup>
Глукаратная смесь 1 / борнокислый натрий
42
18
3,5
30
0,67<sup>a</sup>
Глукаратная смесь 1
60
25
5
0
24,10<sup>b</sup>
Глукаратная смесь 1 / борнокислый натрий
48
20
4
20
29,31<sup>b</sup>
Глукаратная смесь 1 / алюминиевокислый натрий
42
18
3,5
30
31,32<sup>b</sup>
Глукаратная смесь 2
50
30
6
0
27,06<sup>b</sup>
Глукаратная смесь 2 / борнокислый натрий
40
24
5
20
32,50<sup>b</sup>
Глукаратная смесь 3 / борнокислый натрий
20
62
2
10
30,53<sup>b</sup>
3% NaCl
0
0
0
0
58,04
<sup>a</sup> степень корродирования, измеренная в дистиллированной воде.
<sup>b</sup> степень корродирования, измеренная в 3% растворе хлорида натрия
Результаты в таблице 5 демонстрируют эффективность смесей из солей гидроксикарбоновых кислот, включая глукарат, глюконат и тартрат, в качестве ингибиторов коррозии. Такие результаты также демонстрируют синергетическую взаимосвязь между глукаратом, глюконатом и тартратом с боратом в растворе. В целом, смеси с более высокими уровнями глукарата имеют лучшие эксплуатационные характеристики, чем те, у которых меньшее количество глукарата; однако, глукаратная смесь 1 показала повышенное ингибирование коррозии в растворе хлорида натрия по сравнению с раствором чистого глукарата (таблица 2). Кроме того, результаты по корродированию для всех растворов сходны с теми, которые получили при помощи раствора чистого глукарата, что позволяет сделать предположение, что замена некоторого количества глукарата на другие гидроксикарбонаты, как, например, глюконат и тартрат, обеспечивают пригодную альтернативу ингибирующим коррозию растворам, содержащим чистый глукарат. Даже растворы, включающие борат, продемонстрировали сходную эффективность в отношении ингибирования коррозии, что было неожиданным, учитывая тот факт, что борат известен как средство, вызывающее коррозию, и что уровень глукарата был уменьшен в этих смесях.
Пример 9 - Способность связывать кальций в хелатный комплекс.
3
3
Хелатообразующая способность с кальцием у различных соединений и смесей определяли общепринятым способом (Wilham, 1971). Вкратце, средство, связывающее ион металла в хелатный комплекс, (1,0 г сухой массы) растворяли в деионизированной воде и разбавляли до 50 мл. рН раствора доводили до 10 при помощи 45% водного гидроксида натрия с последующим добавлением 2% водного оксалата натрия (2 мл). Тестовый раствор титровали до слабого помутнения 1% водным ацетатом кальция. Каждый мл 1% ацетата кальция эквивалентен 6,32 мг СаСО. Результаты тестирования способности связывания ионов в хелатный комплекс предоставлены в таблице 4. Из результатов в таблице 4 видно, что соли гидроксикарбоновых кислот в отдельности являются неэффективными средствами, связывающими ионы кальция в хелатный комплекс, с учетом низких значений на мг СаСО на г средства, связывающего ион металла в хелатный комплекс; однако, в результате добавления подходящих солей оксокислотных анионов, как, например, борнокислый натрий, способность связывать ион металла в хелатный комплекс значительно увеличилась.
Средства, связывающие ион металла в хелатный комплекс
мг CaCO<sub>3</sub> / г соединения
90% SPG/10% борнокислого натрия
158
80% SPG/20% борнокислый натрия
219
60% SPG/40% борнокислый натрия
190
20% SPG/80% борнокислый натрия
64,5
80% SPG/20% алюминиевокислого натрия
303<sup>a</sup>
70% SPG/30% алюминиевокислого натрия
315<sup>a</sup>
90% глукаратной смеси 1/10% борнокислого натрия
114
85% глукаратной смеси 1/15% борнокислого натрия
145
80% глукаратной смеси 1/20% борнокислого натрия
150
75% глукаратной смеси 1/25% борнокислого натрия
138
70% глукаратной смеси 1/30% борнокислого натрия
139
60% глукаратной смеси 1/40% борнокислого натрия
129
20% глукаратной смеси 1/80% борнокислого натрия
63,2
70% глукаратной смеси 1/30% алюминиевокислого натрия
235<sup>a</sup>
80% глукаратной смеси 2/20% борнокислого натрия
140
60% глукаратной смеси 2/40% борнокислого натрия
121
20% глукаратной смеси 2/80% борнокислого натрия
62,4
<sup>a</sup> способность связывания ионов кальция в хелатный комплекс, измеренная при pH 11