ИНГИБИТОР КОРРОЗИИ ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ Российский патент 2003 года по МПК C23F11/02 

Изобретение относится к химии и может быть использовано в получении маслорастворимых ингибиторов коррозии черных металлов сульфонатного типа, которые применяются в качестве добавок в моторные масла, смазочно-охлаждающие жидкости, а также в качестве антикоррозийных и консервационных материалов.

Известны ингибиторы коррозии черных металлов на основе магнийсодержащих комплексов (см. патенты США 4094801, МПК С 10 М 001/44, опубл. 13.06.1978; 4253976, МПК С 10 М 001/44, опубл. 03.03.1981; 4260500, МПК С 10 М 001/44, опубл. 07.04.1981; 4322478, МПК В 32 В 009/00, опубл. 30.03.1982). Данные ингибиторы коррозии черных металлов содержат оксид или гидроксид магния, сульфоновую кислоту, фосфорную кислоту, смесь их с органической кислотой, или смесь их эфиров, или их солей, воду и органический растворитель.

Недостатком данных ингибиторов коррозии черных металлов является низкая защитная способность при атмосферном воздействии.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является ингибитор коррозии черных металлов на основе магнезиальных оксидкарбоксилатных комплексов (см. патент США 4322479, МПК В 35 В 009/00, опубл. 30.03.82). Данный ингибитор коррозии черных металлов содержит оксид или гидроксид магния, жирорастворимый органический реагент, включающий алкилбензосульфокислоту или смесь, состоящую преимущественно из указанной кислоты с добавлением сульфоновой кислоты или фосфорной кислоты, или их эфиров, или их солей щелочных или щелочноземельных металлов, органический растворитель и воду.

Недостатком данного ингибитора коррозии черных металлов является низкая защитная способность при атмосферном воздействии. Так, при использовании данного ингибитора коррозии черных металлов при атмосферном воздействии его защитная способность характеризуется следующими показателями:
- время до появления первых признаков коррозии при повышенных значениях относительной влажности и температуры воздуха (без конденсации) составляет 200 ч,
- время до появления первых признаков коррозии при постоянном погружении в электролит составляет 36 ч,
- площадь пораженной поверхности при воздействии соляного тумана в течение 48 ч составляет 50%.

Технической задачей, решаемой заявляемым ингибитором коррозии черных металлов, является повышение защитной способности при атмосферном воздействии.

Поставленная техническая задача решается за счет того, что ингибитор коррозии черных металлов, включающий оксид или гидроксид магния, жирорастворимый органический реагент, алкилбензосульфокислоту и органический растворитель, согласно изобретения в качестве жирорастворимого органического реагента содержит природный жир и дополнительно содержит алканоламин при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Оксид или гидроксид магния - 0,21-3,70
Природный жир - 3,65-72,03
Алкилбензосульфокислота - 3,43-74,10
Алканоламин - 1,10-27,49
Органический растворитель - Остальное
причем в качестве природного жира содержит растительный или животный жир.

Содержание указанных компонентов в составе ингибитора коррозии черных металлов обеспечивает повышение защитной способности при атмосферном воздействии за счет получения комбинированного ингибитора коррозии черных металлов, а именно совмещения получения сульфоната металла с синтезом моно- и диглицеридов и сложных эфиров жирных кислот и алканоламина.

При этом
- в результате взаимодействия оксида или гидроксида магния с алкилбензосульфокислотой происходит образование алкилбензолсульфоната магния - компонента комбинированного ингибитора коррозии черных металлов,
- в результате взаимодействия природного жира и алканоламина происходит реакция переэтерификации с образованием смеси моно- и диглицеридов жирных кислот, сложного эфира жирной кислоты и алканоламина - компонентов комбинированного ингибитора коррозии черных металлов,
- в результате полимеризации по ненасыщенным связям моно- и диглицеридов жирных кислот, сложного эфира жирной кислоты и алканоламина усиливается защитная способность ингибитора коррозии черных металлов,
- в результате комплексообразования алкилбензолсульфоната магния моноглицеридами, диглицеридами, сложным эфиром жирной кислоты и алканоламина происходит образование донорно-акцепторных связей Me-О, Me-N, и усиливается защитная способность ингибитора коррозии черных металлов.

Содержание указанных компонентов в составе исходной смеси обеспечивает повышение защитной способности готового продукта при атмосферном воздействии за счет возникновения синергетического эффекта при его получении, связанного с образованием комбинированного ингибитора коррозии черных металлов и влиянием на его свойства процессов полимеризации и комплексообразования.

Для осуществления заявляемого изобретения готовились следующие составы ингибитора коррозии черных металлов, отличающиеся друг от друга содержанием компонентов, а именно: состав 1 - при оптимальном соотношении компонентов с использованием оксида магния и растительного масла в качестве жира, состав 2 - при оптимальном соотношении компонентов с использованием гидроксида магния и растительного масла в качестве жира, составы 3 и 4 - при граничных значениях компонентов с использованием оксида магния и растительного масла в качестве жира, составы 5 и 6 - при граничных значениях компонентов с использованием гидрооксида магния и растительного масла в качестве жира, состав 7 - при оптимальном соотношении компонентов с использованием оксида магния и свиного жира в качестве жира, состав 8 - при оптимальном соотношении компонентов с использованием гидроксида магния и свиного жира в качестве жира, составы 9 и 10 - при граничных значениях компонентов с использованием оксида магния и свиного жира в качестве жира, составы 11 и 12 - при граничных значениях компонентов с использованием гидрооксида магния и свиного жира в качестве жира. В составах 1-12 в качестве алканоламина использовали триэтаноламин "ч" (см. ТУ 6-09-14-1553-78). В составе 13 в качестве алканоламина использовали технический продукт "Триэтаноламин технический" (см. ТУ-6-02-916-79) при оптимальном соотношении компонентов с использованием оксида магния и растительного масла в качестве жира.

Для приготовления составов 1 - 13 использовали алкилбензосульфокислоту производства ПО "КИНЕФ", марки "А" (средняя молекулярная масса - 320) - г. Кириши, Ленинградской области. Для составов 1, 2, 4, 6, 7, 8, 10, 12, 13 в качестве органического растворителя использован - алкилбензол, находящийся в составе исходной алкилбензолсульфокислоты. Для составов 3, 5, 9, 11 в качестве органического растворителя использована смесь алкилбензола, находящегося в составе исходной алкилбензолсульфокислоты и индустриального масла И-20А по ГОСТ 20799-88.

Для получения ингибитора коррозии черных металлов из состава 1 в реактор, снабженный мешалкой и прямым холодильником, помещали 100 г алкилбензосульфокислоты и 300 г растительного масла, перемешивали и прибавляли 7 г оксида магния, при дальнейшем перемешивании реакционную массу нагревали до 90^oС и вели реакцию в течение 0,5 часа, после чего в реактор приливали 100 г триэтаноламина "ч", поднимали температуру до 180^oС и продолжали перемешивание в течение 2 ч до получения однородной массы и полного растворения оксида магния. Аналогично получали ингибитор коррозии черных металлов из составов 2-13. Массовые проценты и эквивалентные весовые количества ингредиентов для приготовления составов 1-13 приведены в таблице 1.

Полученный ингибитор коррозии металлов представляет собой мазеподобный продукт красно-коричневого цвета различной вязкости. Каждый состав ингибитора коррозии металлов испытывали стандартными методами по ГОСТ 9.054-75. Для каждого состава заявляемого ингибитора коррозии черных металлов определяли следующие показатели:
- время до появления первых признаков коррозии при повышенных значениях относительной влажности и температуры воздуха (без конденсации),
- время до появления первых признаков коррозии при постоянном погружении в электролит,
- площадь пораженной поверхности при воздействии соляного тумана в течение 48 ч.

Известный ингибитор коррозии черных металлов, принятый за прототип, моделировали в соответствии с описанием изобретения (см. патент США 4 322479, МПК В 35 В 009/00, опубл. 30.03.82, пример 3) при одном и том же молекулярном соотношении "алкилбензосульфокислота : смесь гидрированных жирных кислот "Hydrex-440" и молекулярном сооотношении "оксид магния" : (алкилбензосульфокислота + смесь гидрированных жирных кислот "Нуdrех-440")".

Результаты испытаний заявляемого ингибитора коррозии металлов для составов 1-6, а также соответствующие показатели известного ингибитора коррозии черных металлов, принятого за прототип, приведены в таблице 2. Результаты испытаний заявляемого ингибитора коррозии металлов для составов 7-13, а также соответствующие показатели известного ингибитора коррозии черных металлов, принятого за прототип, приведены в таблице 3.

Анализ результатов проведенных испытаний позволяет сделать следующие выводы.

- Заявляемый ингибитор коррозии черных металлов обеспечивает достижение следующих показателей защитной способности при атмосферном воздействии: время до появления первых признаков коррозии при повышенных значениях относительной влажности и температуры воздуха (без конденсации) составляет 720 ч, время до появления первых признаков коррозии при постоянном погружении в электролит составляет 180 ч, площадь пораженной поверхности при воздействии соляного тумана в течение 48 ч составляет 5%, при оптимальном соотношении компонентов и использовании триэтаноламина "ч" в качестве алканоламина (см. табл. 2, 3 для составов 1, 2, 7, 8). При этом значение вязкости конечного продукта обеспечивает возможность его применения в качестве ингибитора коррозии черных металлов.

- Заявляемый ингибитор коррозии черных металлов обеспечивает достижение следующих показателей защитной способности при атмосферном воздействии: время до появления первых признаков коррозии при повышенных значениях относительной влажности и температуры воздуха (без конденсации) составляет 600 - 528 ч, время до появления первых признаков коррозии при постоянном погружении в электролит составляет 150 ч, площадь пораженной поверхности при воздействии соляного тумана в течение 48 ч составляет 15%, при максимально допустимом содержании оксида или гидроксида магния и алкилбензосульфокислоты и минимально допустимом содержании природного жира и алканоламина и использовании триэтаноламина "ч" в качестве алканоламина (см. табл. 2, 3 для составов 3, 4, 9, 10). При этом значение вязкости конечного продукта повышается, что ведет к технологическим затруднениям его применения в качестве ингибитора коррозии черных металлов, хотя применение возможно.

- Заявляемый ингибитор коррозии черных металлов обеспечивает достижение следующих показателей защитной способности при атмосферном воздействии: время до появления первых признаков коррозии при повышенных значениях относительной влажности и температуры воздуха (без конденсации) составляет 360 - 300 ч, время до появления первых признаков коррозии при постоянном погружении в электролит составляет 100 ч, площадь пораженной поверхности при воздействии соляного тумана в течение 48 ч составляет 30%, при минимально допустимом содержании оксида или гидроксида магния и алкилбензосульфокислоты и максимально допустимом содержании природного жира и алканоламина и использовании триэтаноламина "ч" в качестве алканоламина (см. табл. 2, 3 для составов 4, 6, 10, 12). Полученные значения защитной способности заявляемого ингибитора коррозии черных металлов при атмосферном воздействии соответствуют нижнему пределу эксплуатационных требований.

- Заявляемый ингибитор коррозии черных металлов обеспечивает достижение следующих показателей защитной способности при атмосферном воздействии: время до появления первых признаков коррозии при повышенных значениях относительной влажности и температуры воздуха (без конденсации) составляет 840 ч, время до появления первых признаков коррозии при постоянном погружении в электролит составляет 200 ч, площадь пораженной поверхности при воздействии соляного тумана в течение 48 ч составляет менее 5%, при оптимальном соотношении компонентов и использовании технического продукта "триэтаноламин технический" в качестве алканоламина (см. табл. 3 для состава 13). Приведенные значения защитной способности заявляемого ингибитора коррозии черных металлов при атмосферном воздействии соответствуют лучшему варианту эксплуатационных требований, при этом значение вязкости конечного продукта обеспечивает возможность его применения в качестве ингибитора коррозии черных металлов.

Использование заявляемого ингибитора коррозии черных металлов обеспечивает следующие технико-экономические преимущества:
- повышение защитной способности при атмосферном воздействии, а именно:
- время до появления первых признаков коррозии при повышенных значениях относительной влажности и температуры воздуха (без конденсации) составляет не менее 720 ч,
- время до появления первых признаков коррозии при постоянном погружении в электролит составляет не менее 180 ч,
- площадь пораженной поверхности при воздействии соляного тумана в течение 48 ч составляет 5%,
- исключение содержания воды в конечном продукте,
- исключение содержания летучих растворителей в конечном продукте,
- повышение содержания основных солей магния в конечном продукте,
- упрощение способа получения ингибитора черных металлов за счет обеспечения возможности проведения его в одну стадию.

Изобретение относится к химии и может быть использовано при получении маслорастворимых ингибиторов коррозии черных металлов сульфонатного типа, которые применяются в качестве добавок в моторные масла, смазочно-охлаждающие жидкости, а также в качестве антикоррозийных и консервационных материалов. Техническим результатом, решаемым заявляемым ингибитором коррозии черных металлов, является повышение защитной способности при атмосферном воздействии. Ингибитор коррозии черных металлов содержит оксид или гидроксид магния, жирорастворимый органический реагент - природный жир, алкилбензосульфокислоту и органический растворитель, а также алканоламин при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксид или гидроксид магния - 0,21-3,70; природный жир - 3,65-72,03; алкилбензосульфокислота - 3,43-74,10; алканоламин - 1,10-27,49; органический растворитель - остальное. В качестве природного жира ингибитор коррозии черных металлов содержит растительный или животный жир. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Ингибитор коррозии черных металлов, включающий оксид или гидроксид магния, жирорастворимый органический реагент, алкилбензосульфокислоту и органический растворитель, отличающийся тем, что в качестве жирорастворимого органического реагента он содержит природный жир и дополнительно содержит алканоламин при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Оксид или гидроксид магния - 0,21-3,70
Природный жир - 3,65-72,03
Алкилбензосульфокислота - 3,43-74,10
Алканоламин - 1,10-27,49
Органический растворитель - Остальное. 2. Ингибитор коррозии черных металлов по п. 1, отличающийся тем, что в качестве природного жира содержит растительный жир. 3. Ингибитор коррозии черных металлов по п. 1, отличающийся тем, что в качестве природного жира содержит животный жир.