一种抗腐蚀性能优异的复合融雪缓蚀剂及其应用

本发明属于融雪处理领域，具体涉及一种组分简单、价格低廉、融雪高效、抗腐蚀性能优异的复合缓蚀型融雪剂配方及其应用。

背景技术：

1、我国北方的冬季，受降雪影响，因公路路面存在积雪甚至结冰导致交通事故频频发生，严重影响人们的出行安全。目前除冰雪的方法包括人工除雪、机械除雪和撒布融雪剂三类。其中人工除雪效率低，且成本较高；机械除雪容易对路面产生破坏，因此，多采用撒布融雪剂的方法进行除雪。

2、随着社会的不断发展和进步，工业生产规模和人们生活水平的不断提高，我国的融雪剂生产与使用越来越多。传统氯盐型融雪剂中氯离子腐蚀性强，该类融雪剂的大量使用，造成了绿化植物的大量死亡，路面、桥面腐蚀严重，地下水源污染，盐水的喷洒还造成大气臭氧层的破坏，使用1吨融雪剂引发经济损失高达803美元。融雪剂成为加速道路金属腐蚀的原因之一，当融雪剂融化冰雪后的液体从路面渗入桥体钢筋混凝土结构，流入下水管道，与金属类路政设施直接接触，汽车行驶过程中溅至机动车底部金属附件上时，都会对其产生腐蚀性影响，缩短了其使用寿命，造成不必要的经济损失。因此，研制一种组分简单、价格低廉、融雪高效、抗腐蚀性能优异的复合缓蚀型融雪剂具有重要的实际意义。

3、金属腐蚀过程是发生在金属与介质界面上的复杂多相反应，一般情况下腐蚀从表面开始逐渐地侵入其内部，使其所起作用减弱，寿命降低。金属发生腐蚀时，一般也同时发生外貌变化以及内部变化，外貌变化通常表现为溃疡斑、小孔、表面有腐蚀产物或金属材料变薄等；内部变化主要是指金属的机械性能、组织结构发生变化，如金属变脆、强度降低、金属中某种元素的含量发生变化或金属组织结构发生变化。按腐蚀过程的机理不同可分为电化学腐蚀和化学腐蚀两大类。电化学腐蚀指金属表面与介质发生至少一种电极反应的电化学作用而产生的破坏，化学腐蚀指金属表面与环境介质发生化学作用而产生破坏。其中电化学腐蚀是最普遍、最常见的腐蚀，腐蚀过程中，由于两个半电池发生作用，铁被氧化成铁离子；阳极电离出fe2+，阴极反应释放oh-，总反应产生fe(oh)2，并且fe(oh)2被进一步氧化为fe(oh)3，最终干燥分解为fe2o3，即铁锈。

4、目前常用的复合型融雪剂以低廉的氯盐为主要成分，试图通过缓蚀剂等的添加复配实现融雪剂配方的优化改进，降低氯盐型融雪剂的金属腐蚀性。复合型融雪剂配方优化技术关键在于廉价高效缓蚀剂的开发，针对缓蚀剂与氯盐融雪剂匹配性的技术难题，在不影响融雪剂的融雪化冰性能的前提下，降低氯离子对钢筋的腐蚀和对道路桥梁及植被的破坏。常用的化学缓蚀剂有磷酸二氢钠、硅酸盐等无机缓蚀剂和硫脲等有机缓蚀剂。融雪剂类型的多样性导致缓蚀剂匹配性能的复杂性。

5、发展组分简单、价格低廉、融雪高效、抗腐蚀性能优异的复合缓蚀型融雪剂是融雪剂缓蚀技术领域的重要研究课题。本发明基于这一理念，拟向氯盐类融雪剂中加入几种成本低廉、且具有缓蚀性能的成分，通过正交试验方法，设计复合融雪剂成分筛选实验过程，得到一种缓蚀型复合融雪剂。通过几种缓蚀组分的协同作用，使复合缓蚀型融雪剂达到优异的缓蚀效果，同时能够保证高效的融雪性能。

技术实现思路

1、针对上述研究现状，本发明的目的是提出一种组分简单、价格低廉、抗腐蚀性能优异的复合缓蚀型融雪剂，所要解决的技术问题是氯盐类融雪剂对道路、桥梁及周边金属设施的腐蚀，同时给出复合融雪剂的配方。

2、本发明所公开的缓蚀剂配方如下：

3、一种复合缓蚀型融雪剂，其特征在于该组分及其质量百分比，葡萄糖酸钠的质量百分比为0.28％、浓度为8g/l的脂肪醇聚氧乙烯(15)醚的质量百分比为0.05％。

4、本发明所述的复合缓蚀型融雪剂对酸碱性不敏感。缓蚀剂能减缓融雪剂腐蚀金属是由于配方中的有机物组成，其缓蚀机理是，在整个腐蚀过程中，氧气扮演十分重要的角色。如果将氧气的移动限制在一个较低的水平，则腐蚀速率将会大大降低。限制氧气移动的措施之一是引入缓蚀剂，它们能吸附在金属表面，覆盖金属表面被电离的区域，并且在其表面形成保护膜，改变金属表面性质，阻止金属与氧气的接触从而也就防止了腐蚀的发生，提高了道路、桥梁的安全性和使用寿命。

5、本发明通过静态挂片法验证了融雪剂配方的缓蚀效果，其最高缓蚀率达到90.87％，具有最高缓蚀率的融雪剂配方为：葡萄糖酸钠的质量百分比为0.28％、浓度为8g/l的脂肪醇聚氧乙烯(15)醚的质量百分比为0.05％。

6、本发明进一步公开了缓蚀剂配方组成量变化对缓蚀效果的影响，验证缓蚀率的实验方法，其按如下的步骤进行：

7、(1)氯盐类融雪剂水样配制：将215.122克氯化钠溶于1升水中，对应的水样总硬度为0mmol/l，碱度为0mmol/l；

8、(2)复合缓蚀剂配方配制：将质量百分比为0.28％的葡萄糖酸钠，质量百分比为0.05％的脂肪醇聚氧乙烯(15)醚溶解在上述配制的水样中；

9、(3)缓蚀效果评价静态挂片试验：取添加不同缓蚀剂配方的融雪剂水样100ml放入100ml烧杯中，在锥形瓶中悬挂20＃碳钢标准腐蚀试片(28.0cm2)挂片，在40度的恒温水浴槽中保持48小时。称量挂片腐蚀前后的质量，计算腐蚀速率，通过与空白水样中挂片腐蚀速率对比计算缓蚀率。

10、(4)缓蚀效果计算公式如下：

11、腐蚀速率计算公式：

12、

13、其中：δw为挂片实验前后试片重量变化，g；s为挂片面积，m2；t为浸泡时间，h。

14、缓蚀率a

15、

16、其中：m′1和m1分别为空白试验前后挂片的质量，g；m′2和m2分别为添加缓蚀剂试验前后挂片的质量，g；δm1为空白试验挂片的锈蚀量，g；δm2为添加缓蚀剂的挂片锈蚀量，g。

17、本发明公开的一种新型高效、环境友好的复合缓蚀型融雪剂配方与现有的氯盐类融雪剂配方相比所具有的积极效果在于：

18、(1)采用复合纯有机组分，通过缓蚀剂的协同作用，吸附在金属表面形成保护膜，防止金属腐蚀的发生。

19、(2)本发明配方组成简单，所用原料成本低，有利于将来的规模化应用。

技术特征：

1.一种用于氯化钠融雪剂的复合缓蚀剂，其特征在于该缓蚀剂组分包括葡萄糖酸钠、脂肪醇聚氧乙烯(15)醚。

2.包含权利要求1所述的复合缓蚀剂的融雪剂配方：葡萄糖酸钠的质量百分比为0.14-0.32％，浓度为8g/l的脂肪醇聚氧乙烯(15)醚的质量百分比为0.02-0.14％，余量为氯化钠。

3.权利要求1和2所述的复合缓蚀型融雪剂保证氯盐类融雪剂在高效融雪方面的应用。

4.权利要求1和2所述的复合缓蚀型融雪剂在抑制氯盐类融雪剂造成金属腐蚀提高缓蚀率方面的应用。

技术总结本发明公开了一种组分简单、价格低廉、抗腐蚀性能优异的用于氯化钠融雪剂的复合缓蚀剂及其应用。缓蚀剂配方主要包括葡萄糖酸钠和脂肪醇聚氧乙烯(15)醚(脂肪醇聚氧乙烯(15)醚的浓度为8g/L)。通过模拟氯盐类融雪剂的融雪环境，测试配方中含不同质量百分比缓蚀剂组成的缓蚀效果，缓蚀率均超过80％。优化出缓蚀率最高的配方组成，其最高缓蚀率达到90.87％。本配方的优点是通过两种缓蚀组分的协同作用，在保证氯盐类融雪剂高效融雪性能的同时，能有效减缓氯盐类融雪剂在融雪过程造成的金属腐蚀。技术研发人员：张敬波,刘宗晟,于艺卓,张俊伟,魏亚娟,张晨曦受保护的技术使用者：天津师范大学技术研发日：技术公布日：2024/7/15