N芳基苄基膦酸的合成及对钢铁的缓蚀研究.doc

⑧  硕士学位论文 Ｍ＾ＳＴＥＲ’Ｓ ＴＨＥＳｆＳ  摘  要  。Ｈ０＼Ｚ…ＶＨ √§。 １鬻却 １ ∞盼地跨。铲砷／ 硕士学住论文 ｍＳＲ’Ｓ ＴｔｌＥＳＩＳ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉ！鬻彤 ＨＯ ＼ Ｉ ， ＨＯ 。Ｈ…令Ｈ：兮Ｈ弋Ｈ霉Ｈ ∞ ◇佣 第一章文献综述与课题提出 现代工业的高速发展对工业防腐提出了更高要求。在工业设备中金属是运 用最多的水冷换热设备材料，这些金属设备会常常遭到腐蚀。由于冷却水在工 业用水中占有量达到９３％叫，工业水处理主要是冷却水处理。冷却水系统可分 为直流冷却水和循环冷却水系统。在循环冷却水中添加缓蚀剂是最现实有效的 控制金属腐蚀的措施，因为缓蚀剂可以被反复循环使用皤［“。缓蚀剂不仅可以 避免金属设备遭到腐蚀，还可以改善水质，提高工业生产的效率，减少环境污 染。因此金属缓蚀剂的开发及应用前景是十分广阔的。 第一节文献概述 一、缓蚀剂的研究概况 根据现代工业和环境保护的要求，金属缓蚀剂必须具备下列条件：与冷却 水中存在的各种物质（如Ｃａ”、Ｍ矿＋、ｓＯ：一、ＨＣＯ，一、ＣＩ一、Ｏ：、ＣＯ。等）以及加人 冷却水中的阻垢剂，分散剂和杀生剂是相容的，甚至有协同作用；不会造成换热 设备金属表面传热系数的降低；在冷却水ｐＨ范围内（６．０－－９．５）有较好的缓蚀 效果；原料以及合成、使用成本是经济划算的，最后要符合现代工业绿色环保的 趋势。 工业上常用的缓蚀剂主要有络酸盐、锌盐、磷酸盐、聚磷酸盐、硅酸盐、亚硝 酸盐、钼酸盐、苯并三唑、巯基苯并噻唑、硫酸亚铁和有机多元膦酸盐以及丙烯 酸酯共聚物等等。这些化合物都有各自的特点，例如络酸盐、亚硝酸盐本身有 毒，产生环境污染｝钼酸盐虽然无毒，但缓蚀效果不如络酸盐，它主要起协同作 用；锌盐是一种阴极性缓蚀剂，能迅速形成保护膜，成本低，与其它缓蚀剂联合 使用时效果很好，但在冷水中不够稳定，锌离子在高ｐＨ值（ｐＨ＞８．ｏ）时易析出 以致降低或失去缓蚀作用，因此单独使用效果很差；聚磷酸盐如六偏磷酸钠和 】 ⑧  硕士荦位论文 ＭＡｓＴＥＲ’Ｓ ＴＨＥＳＩＳ  三聚磷酸钠，它们的缓蚀效果好，用量少、成本低，兼有阻垢作用，但聚磷酸盐易 于水解，生成磷酸钙垢，同时易促进藻类的生长，并对铜和铝有侵蚀性；有机多 元膦酸及其盐类除了具备聚磷酸盐优良的缓蚀性能外，不易水解，特别适用于 高硬、高ｐＨ、高湿、高碱、高浓缩倍数的水质条件。有机膦酸及其盐类品种很多， 八十年代已开发出ＥＤＴＭＰ（Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’一乙二胺四甲撑基膦酸），ＨＤＴＰ（１，６ 一已二胺四甲撑基膦酸），ＮＴＰ（氮三甲撑基三膦酸），ＨＥＤＰ（羟乙叉基二膦 酸）［４１【ｓ］，这种含氮烃基膦酸具删Ａ＞ＮＣＨ。ＣＯＯＨ的结构，因而对金属有较好 的螯合性，尤其在与聚丙烯酸衍生物配合使用时，缓蚀阻垢效果相当好嘲［７］。氨 基烃基瞵酸在水中对钢铁的缓蚀主要是通过化学吸附的一种酸一碱电子交换 结果导致形成一种五员环的金属络合物聚集在金属表面抑制金属的腐蚀啪，同 时氨基膦酸在水溶液中能离解成多个正、负离子，能与水中的钙、镁离子形成多 元螯合物，这种螯合物以分散的方式分散于水中，使钙、镁等垢的正常结晶遭到 破坏，对水中的碳酸钙、硅酸镁、硫酸钙等具有较好的阻垢作用。由此可见氨基 膦酸类缓蚀剂的研制将具有较好的开发应用价值。 二、氨基瞵酸国内外研究概况 １９６６年Ｐｒｏｃｔｅｒ合成羟基烃基膦酣…ＲＣＨＰＯ（ＯＨ）：，同年Ｋｕｒｔ又合成了 ０Ｈ Ｏ ｌ 烃基氨基甲撑基膦酸ＲＮ［ＣＨ：６０（ｏｍ。］： ［１０１  ，这两种化合物与金属的络合物性 能优良，如与碱土金属Ｃａ、Ｍｇ与过渡金属Ｆｅ、ｚｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ，以及稀有金属 Ｌａ、ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｙｂ等Ｉｔ０］［“］，所以他们广泛应用于金属测定、饮料、洗相、稀有金 属的萃取、医药等等。１９７０年德国的Ｈａｓｓ Ｇｅｆｆｅｒｓ Ｃｌｏｌｏｇｕｅ也开始了有机膦酸 盐的研制，并首先应用于对啤酒厂的水处理［”］１９７７年Ｌｕｋｓｚｏ和他的同事Ｔｙｋａ Ｒｏｍａｏ以亚胺与亚磷酸酯合成烃基取代的ａ一氨基膦酸酯再水解成酸ｎ３］。 ＨＰＯ（ＯＥｔ）：＋ＸＣ‘Ｈ．ＣＨ—ＮＲ—ＸＣ‘Ｈ‘ＣＨＮＨＲ里ＸＣ６Ｈ．ＣＨＮＨＲ Ｐ０（ＯＥｔ）２ ＰＯ（ＯＨ）： ⑧  硕士学位论文 ＭＡＳ旺Ｒ’Ｓ ＴＨｆＳＩＳ  随后Ｒｕｄｏｖｉｋ Ｒｅｄｍｏｒｅ又以亚磷酸与Ｓｅｈｉｆｆ碱或亚胺的加成反麻［“３合成 出Ｎ一烃基氨基烃基膦酸。 ＨＰＯ（ＯＨ）２＋ＸＣＢＨ‘ＣＨ—ＮＲ—ＸＣ。Ｈ．ＣＨＮＨＲ ＰＯ（ＯＨ）： １ ９７８年Ｋｕｄｚｉｎ和Ｓｔｅｅ用卤代烃和亚磷酸酯合成了烃基膦酸酯后水解、以 环氧丙烷调节ｐＨ值ｍ１，而Ｊａｍ，Ｐａｗｅｌ等人则采用生成硅基醋后再水解的方 法㈨。这