緩蝕劑（防止或減緩材料腐蝕的化學(xué)物質(zhì)）
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緩蝕劑
防止或減緩材料腐蝕的化學(xué)物質(zhì)
基本信息
| 中文名 | 緩蝕劑 |
| 外文名 | anti-corrosive corrosive inhibiter |
| 別名 | 緩蝕阻垢劑 |
| 外觀 | 液體或固體 |
| 應(yīng)用 | 電廠、煉鋼等 |
| 安全性描述 | 一般都有腐蝕性 |
收起
產(chǎn)品概述
基本概念
在美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)《關(guān)于腐蝕和腐蝕試驗(yàn)術(shù)語(yǔ)的標(biāo)準(zhǔn)定義》中，緩蝕劑是“一種以適當(dāng)?shù)臐舛群托问酱嬖谟诃h(huán)境（介質(zhì)）中時(shí)，可以防止或減緩腐蝕的化學(xué)物質(zhì)或幾種化學(xué)物質(zhì)的混合物。”一般來(lái)說(shuō)，緩蝕劑是指那些用在金屬表面起防護(hù)作用的物質(zhì)，加入微量或少量這類(lèi)化學(xué)物質(zhì)可使金屬材料在該介質(zhì)中的腐蝕速度明顯降低直至為零。同時(shí)還能保持金屬材料原來(lái)的物理、力學(xué)性能不變。合理使用緩蝕劑是防止金屬及其合金在環(huán)境介質(zhì)中發(fā)生腐蝕的有效方法。緩蝕劑技術(shù)由于具有良好的效果和較高的經(jīng)濟(jì)效益，已成為防腐蝕技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的方法之一。尤其在石油產(chǎn)品的生產(chǎn)加工、化學(xué)清洗、大氣環(huán)境、工業(yè)用水、機(jī)器、儀表制造及石油化工生產(chǎn)過(guò)程中，緩蝕技術(shù)已成為主要的防腐蝕手段之一。
緩蝕劑的英文專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)：anti-corrosive.corrosion inhibitor。也可以稱(chēng)為腐蝕抑制劑。它的用量很小(0.1%～1%)，但效果顯著。主要用于中性介質(zhì)（鍋爐用水、循環(huán)冷卻水）、酸性介質(zhì)（除鍋垢的鹽酸，電鍍前鍍件除銹用的酸浸溶液）和氣體介質(zhì)（氣相緩蝕劑）。緩蝕效率愈大，抑制腐蝕的效果愈好。有時(shí)較低劑量的幾種不同類(lèi)緩蝕劑配合使用可獲得較好的緩蝕效果，這種作用稱(chēng)為協(xié)同效應(yīng)；相反地，若不同類(lèi)型緩蝕劑共同使用時(shí)反而降低各自的緩蝕效率，則稱(chēng)為拮抗效應(yīng)。緩蝕劑可按作用機(jī)理或保護(hù)被膜特性進(jìn)行分類(lèi)。
常見(jiàn)類(lèi)型
CAS No.149-30-30
別名：水溶性巰基苯駢噻唑
Methybenzotriazole (TTA)，CAS No.29385-43-1，分子式：CHN，相對(duì)分子質(zhì)量：133.16
銅緩蝕劑TTA可以作為有色金屬銅和銅合金的緩蝕劑，對(duì)黑色金屬也有緩蝕作用。銅緩蝕劑TTA吸附在金屬表面形成一層很薄的膜，保護(hù)銅及其它金屬免受大氣及水中有害介質(zhì)的腐蝕。銅緩蝕劑TTA成膜更均勻，和巰基苯駢噻唑 (MBT)復(fù)合使用效果更佳。
4.鹽酸酸洗緩蝕劑
Corrosion Inhibitor for Hydrochloric Acid Cleaning
酸洗緩蝕劑為系列產(chǎn)品，屬咪唑啉類(lèi)。在用鹽酸清洗金屬時(shí)，加入鹽酸酸洗緩蝕劑，即可抑制鹽酸對(duì)鋼材的腐蝕。
產(chǎn)品分類(lèi)
緩蝕劑有多種分類(lèi)方法，可從不同的角度對(duì)緩蝕劑分類(lèi)。
控制部位
根據(jù)緩蝕劑對(duì)電化學(xué)腐蝕的控制部位分類(lèi)，分為陽(yáng)極型緩蝕劑，陰極型緩蝕劑和混合型緩蝕劑。
① 陽(yáng)極型緩蝕劑
陽(yáng)極型緩蝕劑多為無(wú)機(jī)強(qiáng)氧化劑，如鉻酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽、釩酸鹽、亞硝酸鹽、硼酸鹽等。它們的作用是在金屬表面陽(yáng)極區(qū)與金屬離子作用，生成氧化物或氫氧化物氧化膜覆蓋在陽(yáng)極上形成保護(hù)膜。這樣就抑制了金屬向水中溶解。陽(yáng)極反應(yīng)被控制，陽(yáng)極被鈍化。硅酸鹽也可歸到此類(lèi)，也是通過(guò)抑制腐蝕反應(yīng)的陽(yáng)極過(guò)程來(lái)達(dá)到緩蝕目的。
陽(yáng)極型緩蝕劑要求有較高的濃度，以使全部陽(yáng)極都被鈍化，一旦劑量不足，將在未被鈍化的部位造成點(diǎn)蝕。
抑制電化學(xué)陰極反應(yīng)的化學(xué)藥劑，稱(chēng)為陰極型緩蝕劑。
鋅的碳酸鹽、磷酸鹽和氫氧化物，鈣的碳酸鹽和磷酸鹽為陰極型緩蝕劑。陰極型緩蝕劑能與水中、與金屬表面的陰極區(qū)反應(yīng)，其反應(yīng)產(chǎn)物在陰極沉積成膜，隨著膜的增厚，陰極釋放電子的反應(yīng)被阻擋。在實(shí)際應(yīng)用中，由于鈣離子、碳酸根離子和氫氧根離子在水中是天然存在的，所以只需向水中加入可溶性鋅鹽或可溶性磷酸鹽。
③混合型緩蝕劑
某些含氮、含硫或羥基的、具有表面活性的有機(jī)緩蝕劑，其分子中有兩種性質(zhì)相反的極性基團(tuán)，能吸附在清潔的金屬表面形成單分子膜，它們既能在陽(yáng)極成膜，也能在陰極成膜。阻止水與水中溶解氧向金屬表面的擴(kuò)散，起了緩蝕作用，巰基苯并噻唑、苯并三唑、十六烷胺等屬于此類(lèi)緩蝕劑。
保護(hù)膜類(lèi)
除了中和性能的水處理劑，大部分水處理用的緩蝕劑的緩蝕機(jī)理是在與水接觸的金屬表面形成一層將金屬和水隔離的金屬保護(hù)膜，以達(dá)到緩蝕目的。根據(jù)緩蝕劑形成的保護(hù)膜的類(lèi)型，緩蝕劑可分為氧化膜型、沉積膜型和吸附膜型緩蝕劑。
①氧化膜型緩蝕劑
鉻酸鹽、亞硝酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽、釩酸鹽、正磷酸鹽、硼酸鹽等均被看作氧化膜型緩蝕劑。鉻酸鹽和亞硝酸鹽都是強(qiáng)氧化劑，無(wú)需水中溶解氧的幫助即能與金屬反應(yīng)，在金屬表面陽(yáng)極區(qū)形成一層致密的氧化膜。其余的幾種，或因本身氧化能力弱，或因本身并非氧化劑，都需要氧的幫助才能在金屬表面形成氧化膜。由于這些氧化膜型緩蝕劑是通過(guò)阻抑腐蝕反應(yīng)的陽(yáng)極過(guò)程來(lái)達(dá)到緩蝕的，這些陽(yáng)極緩蝕劑能在陽(yáng)極與金屬離子作用形成氧化物或氯氧化物。沉積覆蓋在陽(yáng)極上形成保護(hù)膜，以鉻酸鹽為例，它在陽(yáng)極反應(yīng)形成Cr(OH)和Fe(OH)，脫水后成為CrO和FeO的混合物（主要是γ-FeO）在陽(yáng)極構(gòu)成保護(hù)膜。因此有時(shí)又被稱(chēng)作陽(yáng)極型緩蝕劑或危險(xiǎn)型緩蝕劑，因?yàn)樗鼈円坏﹦┝坎蛔悖▎为?dú)緩蝕時(shí)，處理1L水，所需劑量往往高達(dá)幾百、甚至上千毫克）就會(huì)造成點(diǎn)蝕，使本來(lái)不太嚴(yán)重的腐蝕問(wèn)題，反而變得更加嚴(yán)重。氯離子、高溫及高的水流速都會(huì)破壞氧化膜，故在應(yīng)用時(shí)，要根據(jù)工藝條件，適當(dāng)改變緩蝕劑的濃度。硅酸鹽也可粗略地歸到這一類(lèi)里來(lái)，因?yàn)樗饕彩峭ㄟ^(guò)阻抑腐蝕反應(yīng)的陽(yáng)極過(guò)程來(lái)達(dá)到緩蝕的。但是，它不是通過(guò)與金屬鐵本身、而可能是由二氧化硅與鐵的腐蝕產(chǎn)物相互作用，以吸附機(jī)制來(lái)成膜的。
②沉淀膜型緩蝕劑
鋅的碳酸鹽、磷酸鹽和氫氧化物，鈣的碳酸鹽和磷酸鹽是最常見(jiàn)的沉淀膜型緩蝕劑。由于它們系由鋅、鈣陽(yáng)離子與碳酸根、磷酸根和氫氧根陰離子在水中、于金屬表面的陰極區(qū)反應(yīng)而沉積成膜，所以又被稱(chēng)作陰極型緩蝕劑。陰極緩蝕劑能與水中有關(guān)離子反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物在陰極沉積成膜；以鋅鹽為例，它在陰極部位產(chǎn)生Zn(OH)沉淀，起保護(hù)膜的作用。鋅鹽與其他緩蝕劑復(fù)合使用可起增效作用，在有正磷酸鹽存在時(shí)，則有Zn(PO)或(Zn,Fe)(PO)沉淀出來(lái)并緊緊粘附于金屬表面，緩蝕效果更好。在實(shí)際應(yīng)用中，由于鈣離子、碳酸根和氫氧根在水中是天然地存在的，一般只需向水中加入可溶性鋅鹽（例如：硝酸鋅、硫酸鋅或氯化鋅，提供鋅離子）或可溶性磷酸鹽（例如：正磷酸鈉或可水解為正磷酸鈉的聚合磷酸鈉，提供磷酸根），因此，通常就把這些可溶性鋅鹽和可溶性磷酸鹽稱(chēng)為沉積膜型緩蝕劑或陰極型緩蝕劑。這樣，可溶性磷酸鹽（包括聚合磷酸鹽）就既是氧化膜型緩蝕劑，又是沉積膜型緩蝕劑。另外，一些含磷的有機(jī)化合物，如有機(jī)磷酸（鹽）、有機(jī)磷酸酯和有機(jī)磷羧酸，也可歸到這類(lèi)緩蝕劑中，大約與其最終能水解為正磷酸鹽不無(wú)關(guān)系。由于沉淀型緩蝕膜沒(méi)有和金屬表面直接結(jié)合，而且是多孔的，往往出現(xiàn)在金屬表面附著不好的現(xiàn)象，緩蝕效果不如氧化型膜。
③吸附膜型緩蝕劑
吸附膜型緩蝕劑多為有機(jī)緩蝕劑，它們具有極性基因，可被金屬的表面電荷吸附，在整個(gè)陽(yáng)極和陰極區(qū)域形成一層單分子膜，從而阻止或減緩相應(yīng)電化學(xué)的反應(yīng)。如某些含氮、含硫或含羥基的、具有表面活性的有機(jī)化合物，其分子中有兩種性質(zhì)相反的基團(tuán)；親水基和親油基。這些化合物的分子以親水基（例如，氨基）吸附于金屬表面上，形成一層致密的憎水膜，保護(hù)金屬表面不受水腐蝕。牛脂胺、十六烷胺和十八烷胺等被稱(chēng)作“膜胺”的胺類(lèi)，就是水處理中常見(jiàn)的吸附膜型緩蝕劑。巰基苯并噻唑、苯并三唑和甲基苯并三唑等是有色金屬（尤其是銅）的理想緩蝕劑。它們雖然與銅金屬本身作用成膜，但與上述典型的氧化膜型緩蝕劑不同，不是通過(guò)氧化，而是通過(guò)與金屬表面的銅離子形成絡(luò)合物，以化學(xué)吸附成膜的。當(dāng)金屬表面為清潔或活性狀態(tài)時(shí)，此類(lèi)緩蝕劑能形成緩蝕效果令人滿意的吸附膜。但如果金屬表面有腐蝕產(chǎn)物或有垢沉積的情況下，就很難形成效果良好的緩蝕膜，此時(shí)可適當(dāng)加入少量表面活性劑，以幫助此類(lèi)緩蝕劑成膜。
由于緩蝕劑的緩蝕機(jī)理在于成膜，故迅速在金屬表面上形成一層密而實(shí)的膜，乃獲得緩蝕成功之關(guān)鍵。為了迅速，水中緩蝕劑的濃度應(yīng)該足夠高，等膜形成后，再降至只對(duì)膜的破損起修補(bǔ)作用的濃度；為了密實(shí)，金屬表面應(yīng)十分清潔，為此，成膜前對(duì)金屬表面進(jìn)行化學(xué)清洗除油、除污和除垢，是必不可少的步驟。
上述各類(lèi)緩蝕劑，除中和胺與膜胺主要用于鍋爐凝水處理、硅酸鹽用于飲用水處理外，其他各類(lèi)則常用于冷卻水處理。若單就對(duì)碳鋼的緩蝕效果而言，鉻酸鹽，尤其是配合以聚磷酸鹽和鋅鹽的鉻酸鹽，至今仍然是循環(huán)冷卻水處理緩蝕劑中最為理想者。美國(guó)在相當(dāng)程度上仍在應(yīng)用著它。應(yīng)用時(shí)，一般將水的pH值控制為微酸性，以阻抑致垢鹽結(jié)垢。但鉻酸鹽（六價(jià)的）有毒，雖然它對(duì)循環(huán)冷卻水中的菌、藻等有害微生物有殺滅作用，但對(duì)環(huán)境造成污染。因此，在世界范圍內(nèi)已逐漸為（聚）磷酸鹽所取代。這標(biāo)志著循環(huán)冷卻水堿性處理時(shí)代的開(kāi)始。這一概念就是對(duì)水的pH值不再著意控制，而是聽(tīng)其自然。水中致垢鹽的結(jié)垢問(wèn)題則依靠有機(jī)磷酸（鹽）和聚丙烯酸（鹽）等這些高效阻垢劑、分散劑來(lái)解決。但是，磷酸鹽是水中微生物的營(yíng)養(yǎng)源，它的排放會(huì)造成水體富營(yíng)養(yǎng)化，結(jié)果，從另一方面對(duì)環(huán)境造成污染。于是，在不允許使用鉻酸鹽和（聚）磷酸鹽的地方，其他幾類(lèi)緩蝕劑得到了應(yīng)用機(jī)會(huì)。但是，鉬酸鹽等應(yīng)用成本高；亞硝酸鹽不宜作敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的緩蝕劑，除非有特效殺生劑有效在控制住能使它分解失效的微生物；硅酸鹽緩蝕效果差（由于成膜時(shí)間長(zhǎng)，有時(shí)，在金屬表面形成一層較完整的膜，需2～3個(gè)星期），而且，一旦有垢產(chǎn)生，就很難去掉；鋅鹽中的鋅與鉻一樣，也是重金屬，也對(duì)水體中的生物造成威脅。因此，人們對(duì)含磷量較少的有機(jī)緩蝕劑的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，表現(xiàn)出濃厚的興趣，進(jìn)而導(dǎo)致了“全有機(jī)配方”水處理劑的上市。不過(guò)，迄今為止，在緩蝕劑的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用上，還沒(méi)有出現(xiàn)像過(guò)去由使用聚磷酸鹽轉(zhuǎn)為使用鉻酸鹽，或由使用鉻酸鹽復(fù)轉(zhuǎn)為使用聚磷酸鹽那樣的突破性的進(jìn)展。用“全有機(jī)配方”緩蝕劑，水的腐蝕條件不能太苛刻，否則，必須以無(wú)機(jī)緩蝕劑予以補(bǔ)救。
產(chǎn)品特色
BTA
銅銀緩蝕劑BTA可以吸附在金屬表面形成一層很薄的膜，保護(hù)銅及其它金屬免受大氣及有害介質(zhì)的腐蝕；銅緩蝕劑BTA在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中可與多種阻垢劑、殺菌滅藻劑配合使用，對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)緩蝕效果良好，在循環(huán)水中用量為2-4mg/L。BTA也可以作為銅銀的防變色劑、汽車(chē)?yán)鋮s液、潤(rùn)滑油添加劑。
MBT
銅緩蝕劑MBT可以作為循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的銅緩蝕劑。銅緩蝕劑MBT緩蝕作用主要依靠和金屬銅表面上的活性銅原子或銅離子產(chǎn)生一種化學(xué)吸附作用；或進(jìn)而發(fā)生螯合作用從而形成一層致密而牢固的保護(hù)膜，使銅材設(shè)備得到良好的保護(hù)，使用量一般為4mg/L，MBT也可以用作增塑劑、酸性鍍銅光度劑等使用。
TTA
銅緩蝕劑TTA用醇或堿溶解后加入到循環(huán)水中，水中本品濃度為2-10mg/L，若水系統(tǒng)中的有色金屬已嚴(yán)重腐蝕，可以按正常濃度5—10倍加入本品以使系統(tǒng)迅速鈍化。
配方示例
成分 | 代號(hào) | 含量 | 說(shuō)明 |
羥基乙叉二膦酸 | HEDP | 20-25% | |
羥基乙叉二膦酸.2鈉 | HEDP.2Na | 3-6% | |
聚丙烯酸 | PAA | 1-3% | 分子量3000左右 |
水 | 余量 |
工業(yè)的危害
工業(yè)循環(huán)水中多有用聚磷酸鹽，雖說(shuō)緩蝕劑用量在0.1%～1%，但作為工業(yè)用水來(lái)說(shuō)，因?yàn)樗看?，其外排到水環(huán)境中的P的量還是相當(dāng)可觀的，大量P的進(jìn)入水體，極容易引發(fā)水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題。故工業(yè)除垢防垢須用其他更為有效的方法。
緩蝕劑的緩蝕效果與它的使用濃度以及介質(zhì)的pH值、溫度、流速等密切相關(guān)，因此應(yīng)根據(jù)被保護(hù)的對(duì)象、環(huán)境條件嚴(yán)格選擇。緩蝕劑可能帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題已引起關(guān)注，對(duì)緩蝕劑選擇的注意力已轉(zhuǎn)移到不含重金屬的類(lèi)型。根據(jù)情況有時(shí)可選用特殊的緩蝕劑，例如氣相緩蝕劑是第二次世界大戰(zhàn)時(shí)期發(fā)展起來(lái)的，在金屬器械裝運(yùn)、貯存時(shí)使用的緩蝕劑。它們是有一定的揮發(fā)性，可以存在于金屬表面的濕膜中，并具有強(qiáng)烈吸附性的物質(zhì)，如亞硝酸二環(huán)己烷基銨，一般制成片劑或浸漬在包裝紙上。
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