国标-》新型抗卤素铜缓蚀材料的开发研究

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1、新型抗卤素铜缓蚀材料的开发研究程龙春(通用电器(中国)研究开发中心有限公司，上海)〔摘要】由十制和制合金优良的传热性能，它们被广泛地应用于■工业冷却系统中•但点冷却水系统中必须添加制缓蚀剂來防止设备的腐蚀和损耗.更篁要的圧，防止铜的腐烛町减少挙性铜化合物向环境的卄倣•腔类化合物，如苯并三腕(Bcnzotriazolc,BZT)和甲苯并三腔(TolyJtriazole,TTA)均被广泛用ft制的缓蚀刑。但足工业冷却系统中常使用卤素类氧化型杀菌剂米冇效控微生物生长，而BZT和TTA在卤索类氧化型杀菌剂存在的情况下并不能对铜及铜合金起到良好的保沪作用.血素类掘化型杀菌剂打BZT或TTA代水中起化学

2、反应从而破坏英缓谀性能.近年來，一种新型胜类衍生物得到研究开发.这种新型腔类衍生物在卤素类氧化塑杀菌剂存在的情况下不易降解.对铜和铜合金有极好的保护作用.本文将讨论这一研发•工作的新进展.主要集中讨论几个更新更有效的抗卤素钢缓蚀剂的研究和开发.这些新型铜缓蚀剂有极强的抗氯性.在氯存在的动态模拟实验中，这些新型铜缓蚀剂表现出优良的舸缓蚀效能.增强铜的保护大大减少了铜引起的混合金厲系统中低碳钢点蚀.貝中一个化合物，5•苯甲基•苯并三胜(5-benzyl-benzotriazole,BenzylBZT),可在铜的段面形成特别稳定的保护履.这种材料町冲击投加•与市场上通用的铜缓蚀剂相比，在淡水和海水

3、中均表现出更优良的缓读性.腐蚀可被定义为材料因与周边环境反应引起的材料老化或毁坏。腐蚀带来的损失非常巨大。据估计仅仅在美国每年因腐蚀造成的经济损失高达3000亿美元⑴。除了腐蚀引起的停机、维修和损坏设备更换等直接损失外，腐蚀还造成了大量的能量和自然资源的消耗。铜及铜合金在工业系统中被广泛应用。其原因是由于铜材优良的热交换性能，以及其与碳钢相比较好的抗腐蚀性。由于上述优点，铜和铜合金也常被用于工业冷却水系统中。然而，铜的腐蚀在工业冷却水系统中仍不可忽视。冷却水中必须添加铜缓蚀剂以防止设备损坏。同时也力图降低铜化合物向环境排放，减少对水生物的负面彩响。19们年，苯并二胖(Benzotriazol

4、e,BZT)被发现可用來作铜的缓蚀剂⑵。这个化合物以及其他膛类化合物如甲苯并三腔(Tolyltriazole,TTA)在铜表面形成保护膜己被广泛研究“⑼。成膜的机理被认为是腔类化合物首先吸附在氧化亚铜上，然后膛类化合物与Cu(I)在同液界面形成具有保护作用的Cu(I)•苯并三腔大分子络合物⑴~叫胜类化合物在-定条件下是很有效的铜缓蚀剂。在冷却水中很低浓度（1〜3mg/I,）即能给予铜材良好的保护。在BZT和TTA被广泛应用于冷却水系统铜材缓蚀的同时，这两种腔类化合物也表现出在实际应用中的严堪局限和不足。当它们与非常有效的卤素类氧化型杀菌剂共同便用时，BZT和1TA的缺点便显得特别突岀。卤素类

5、氧化型杀菌剂包括氯气，渙，次卤酸及其碱性溶液（次氯酸盐和次澡酸盐）。当表面用BZT或TTA保护的铜材暴露在含卤素类氧化型杀菌剂的水溶液里，防腐蚀保护膜便被破坏小•⑸。更具破坏性的是新的防腐蚀保护膜不能再生，因为卤素类氧化型杀菌剂在水溶液中与BZT或TTA在接起化学反庙•从而大大降低有效浓度和缓蚀效能。当氮气或次氯酸钠作为杀菌剂应用于用TTA处理的冷却水系统时，系统中会产生一种特殊气味。这种气味便是含氯冷却水中TTA分解产物的表征少）。随着防腐蚀保护膜便被破坏及腔类化合物水中化学分解，铜的腐蚀速增加。因此使得溶性铜及铜化合物浓度升高，导致铜在碳钢表面沉积。从而引起碳钢点蚀。在这种情形下，高浓度

6、BZT或TTA也不能充分克服铜保护层破坏性造成的损失。除了腐蚀问题，卤素类氧化型杀菌剂与腔类化合物的过度反应使冷却系统中余氯浓度变得极不稳定而且难以控制。常常导致加氯过程不稳定和预想不到的微生物生长。近年来，一种腔类衍生物被发现能抵抗卤素类氧化型杀菌剂卩7~2叽这种抗卤素腔类化合物（HalogenResistantAzole,HRA）在含氯冷却系统里表现出极其优异的铜缓蚀性能。它对铜材的保护大大超过BZT或TTAo到目前为止已有大逐现场应用HRA的成功案例0U。研究还发现其它BZT或TTA的卤素衍生物也可以改变铜表面成膜过程。它们中有一些在卤素氧化物存在的情况下对铜材的保护也优于BZT或TT

7、A（23,o本文将讨论新一代铜缓蚀材料的研究和开发。这些新材料包括非卤素取代的含氮芳香化合物。它们具有更优良的抗卤素性能。在卤素类氧化型杀菌剂存在情况下，铜和铜合金的保护极为有效。尤其是近来人们对军团菌越来越多的关注，使这些新型缓蚀剂优异的抗氯性能变得更为重要。许多国家政府和权威机构建议提高冷却水中余氯浓度来灭绝军团菌以）。在这些新型缓蚀剂中，5•苯甲基•苯并三腔（5-ben2yl-benzotriazole