[发明专利]抑制腐蚀和结垢的组合物和方法

说明书

一种抑制水系统中的组件上的腐蚀、白锈和结垢形成的组合物和方法。该组合物优选包含氨基酸基聚合物(最优选聚天冬氨酸或其盐)、羟基膦酰乙酸和第二膦酸(优选膦酰羧酸)，并且不需要使用受管制的金属。该组合物即使在杀生物剂存在下也是有效的。抑制白锈的优选方法包括向水系统中添加氨基酸基聚合物或羟基膦酰乙酸或这两者。抑制腐蚀、白锈和结垢形成的优选方法包括将氨基酸基聚合物、羟基膦酰乙酸和膦酰羧酸添加到水系统中。当加入到水系统中的一定体积的水中时，优选氨基酸基聚合物和羟基膦酰乙酸的活性浓度每个都至少3ppm。

相关申请的引证

本申请要求享有2017年6月27日提交的美国申请号15/634,416的优先权。

技术领域

本发明涉及抑制低LSI(朗格勒(Langelier)饱和指数)水系统中的金属组件上的腐蚀或白锈和抑制高LSI水系统中结垢形成的处理组合物和方法。

背景技术

各种水处理组合物用于减少与水系统如开放式再循环系统、闭环冷却或加热系统、冷却塔和锅炉中的水性溶液接触的金属组件上的腐蚀、矿物垢和白锈形成，并帮助保护这些系统的金属组件。这些水系统中通常使用的金属包括铁金属，包括镀锌钢、铝及其合金，铜及其合金，铅和焊料。许多已知的腐蚀抑制剂包含受管制的有毒金属，如锌，铬酸盐和钼酸盐，它们对环境有害并且会增加成本。锌通常在具有高腐蚀性水(低LSI)的水系统中用作腐蚀抑制剂。然而，由于毒性问题，其使用是不合乎需要的，并且在某些地方其使用面临法规。锡也已被用作锌的无毒替代品，但其价格更昂贵。

许多已知的腐蚀和阻垢剂的性能也受到杀生物剂使用的不利影响，杀生物剂通常在水系统中用于控制微生物的生长。在美国专利号5,523,023中公开了聚天冬氨酸和单种膦酸即使在膦酸为2-膦酰基丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTC)时在存在杀生物剂的情况下也有效抑制腐蚀和结垢的使用。'023专利中优选的膦酸是PBTC，但其他膦酸，包括1-羟基乙烷1,1-二膦酸和羟基膦酰乙酸(HPA)也被认为是合适的。'023专利中基于聚天冬氨酸和PBTC的使用所证实的腐蚀速率结果优于其他腐蚀抑制剂，但尤其是在存在杀生物剂的情况下，仍然需要更大的腐蚀抑制能力。'023专利中基于聚天冬氨酸和PBTC的使用所证实的结垢形成结果与单独使用PBTC所获得的结果大致相同，这表明采用'023专利的双组分配方并未获得抑垢作用的实质性改进。

当前用于防止白锈的解决方案包括用碳酸锌钝化金属表面和控制水化学而减少形成白锈的可能性。已知的处理方法包括使用无机磷酸盐、硫代氨基甲酸盐、有机磷化合物和单宁酸。例如，美国专利号5,407,597和6,468,470公开了包含有机磷化合物(包括PBTC)，钼、钛、钨或钒的碱金属盐以及氨基甲酸酯化合物或单宁化合物的组合物。美国专利号6,183,649公开了一种包含PBTC、聚丙烯酸钠、甲苯三唑钠、碱金属钼酸盐和碱金属溴化物而用于处理循环水系统的白锈处理组合物。′649专利还公开了以25lb/1,000加仑水/周的速率向循环水系统中添加1.5％癸基硫代乙基醚胺(DTEA)水溶液之后在加入DTEA后的10个循环内以600ppm/循环的速率添加白锈处理组合物。

对于能够用于抑制水系统中的腐蚀、白锈和结垢而无需单独处理的有效的多合一处理组合物和方法(因为它们可能会彼此产生不利的相互作用)，仍存需要。对于更加环境友好并能够与杀生物剂一起充分发挥作用的有效多合一处理，也仍存需要。

发明内容

根据本发明的一个优选实施方式，一种改进的腐蚀抑制剂、白锈抑制剂和阻垢剂组合物包含氨基酸基聚合物(AAP)、羟基膦酰乙酸(HPA)或其水溶性盐和另一种膦酸或其水可溶性盐。羟基膦酰乙酸具有以下通用结构：

最优选氨基酸基聚合物是聚天冬氨酸或其水溶性盐，但也可以使用其他化合物如聚甘氨酸、聚谷氨酸及其盐。最优选的是，氨基酸基聚合物具有下式：