CN103993321A - 一种适用于海水腐蚀介质的复配型缓蚀剂及其制备方法 - Google Patents

一种适用于海水腐蚀介质的复配型缓蚀剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于海水腐蚀介质的复配型缓蚀剂及其制备方法，该复配型缓蚀剂由亚麻籽油酰胺、葡萄糖酸钠、七水硫酸锌、钼酸钠和异丙醇组成，其质量分数分别为：亚麻籽油曼尼希碱季铵盐40％-60％、葡萄糖酸钠1％-5％、七水硫酸锌2％-10％、钼酸钠5％-10％、异丙醇20％-40％，各组份百分含量之和为100％。本发明有益效果是：成本低，环保，缓蚀效果好。

Description

一种适用于海水腐蚀介质的复配型缓蚀剂及其制备方法
技术领域
本发明属于金属材料腐蚀与防护领域，具体涉及一种适用于海水腐蚀介质的复配型缓蚀剂及其制备方法。
背景技术
金属材料在海水中受化学因素、物理因素和生物因素的作用而发生破坏，其腐蚀结果使得材料变薄，强度降低，有时发生局部穿孔或断裂，甚至使结构破坏。海水腐蚀给海洋石油开采与桥梁结构带来了巨大的危害。缓蚀剂是一种在很低的浓度下，能抑制金属在腐蚀介质中的破坏过程的物质。
常用的海水介质的缓蚀剂有胺类、醛类、杂环类、季铵盐类、炔醇类、咪唑啉类等。近年来，由于人们环保意识的加强，积极开发绿色高效缓蚀剂成为必然趋势。葡萄糖酸根易与铁离子形成螯合物，成膜需要一定时间，并且需要较高浓度，单独投加时效果并不理想，Zn2+可以在阴极区形成Zn(OH)2沉淀膜，但吸附不牢固，易产生局部腐蚀。钼酸钠具有优异的抗点蚀性能，但需要较高浓度才能达到较好的效果，浓度较低时反而加速金属材料腐蚀。基于亚麻籽油的缓蚀剂已见文献报道《金属表面防护性涂层评价及缓蚀剂技术研究》，然而该文献中合成的亚麻籽油咪唑啉季铵盐缓蚀剂主要针对于酸性介质，在海水介质中的缓蚀效果并未探讨。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种成本低，环保，缓蚀效果好的适用于海水腐蚀介质的复配型缓蚀剂及其制备方法。
这种适用于海水腐蚀介质的复配型缓蚀剂，该复配型缓蚀剂由亚麻籽油酰胺、葡萄糖酸钠、七水硫酸锌、钼酸钠和异丙醇组成，其质量分数分别为：亚麻籽油曼尼希碱季铵盐40％-60％、葡萄糖酸钠1％-5％、七水硫酸锌2％-10％、钼酸钠5％-10％、异丙醇20％-40％，各组份百分含量之和为100％；所述亚麻籽油酰胺的分子结构式为：
其中R包括R1、R2、R3和R4；
这种适用于海水腐蚀介质的复配型缓蚀剂的应用，按照每100g腐蚀介质中含有0.01–0.1g复配型缓蚀剂的比例将复配型缓蚀剂添加到腐蚀介质中。
作为优选：所述的腐蚀介质为海水介质。
这种适用于海水腐蚀介质的复配型缓蚀剂的制备方法：包括以下几个步骤：
步骤一：亚麻籽油酰胺的合成；
于250ml四口瓶中按摩尔比例1:1–1:3亚麻籽油和三乙烯四胺溶于二甲苯溶剂，每摩尔亚麻籽油加入二甲苯体积为20–40ml，在氮气保护下缓慢加热到100-150℃，同时加入浓硫酸催化剂，在100-150℃下反应3–4小时，所述的催化剂的加入量为每摩尔亚麻籽油中加入0.1–0.5ml，反应结束后蒸馏出二甲苯；冷却降温至室温；得到淡黄色粘稠状液体，溶于水，纯度为90％以上；
反应方程式为：
R包括R1、R2、R3和R4；
步骤二：复配型缓蚀剂的制备；
将亚麻籽油酰胺、葡萄糖酸钠、七水硫酸锌、钼酸钠和异丙醇按其质量分数分别为40％-60％、1％-5％、2％-10％、5％-10％和20％-40％进行混合，各组份百分含量之和为100％，即得到复配型缓蚀剂。
本发明的有益效果是：
1.本发明提供一种适用于海水腐蚀介质的复配型缓蚀剂及其制备方法，其中亚麻籽油酰胺缓蚀剂的生产工艺较简单，原料来源广泛且亚麻籽油为绿色植物油，具有环境友好性且最终复配型缓蚀剂水溶性较好；
2.本发明提供一种适用于海水腐蚀介质的复配型缓蚀剂及其制备方法，通过缓蚀剂复配增效的方法，充分发挥各组分的协同作用，进而在海水介质(蒸馏水+2.5％NaCl+0.2％CaCl2+0.6％MgCl2.6H20+0.5％Na2SO4+0.15％NaHC03+0.08％KCl)中具有优异的缓蚀效果，使用温度范围在5-50℃时，缓蚀效率均达到90％以上。
3.本发明提供一种适用于海水腐蚀介质的复配型缓蚀剂及其制备方法，其中复配方法简单，且葡萄糖酸钠使用浓度明显降低，钼酸钠在较低浓度时仍能起到较好的抗点蚀效果。
4.本发明提供一种适用于海水腐蚀介质的复配型缓蚀剂及其制备方法，亚麻籽油酰胺通过分子结构中的N原子与金属基底Fe原子的空d轨道结合，快速化学吸附于基底表面，形成稳定的保护膜。
5.本发明提供一种适用于海水腐蚀介质的复配型缓蚀剂及其制备方法，葡萄糖酸根与铁离子形成螯合物后覆盖于亚麻籽油酰胺膜上，促使膜层更加致密。
6.本发明提供一种适用于海水腐蚀介质的复配型缓蚀剂及其制备方法，锌盐使用浓度较低，生产成本明显降低。复配缓蚀剂不影响设备正常作业。
附图说明
图1：碳钢在未加入复配型缓蚀剂的海水介质中浸泡4天的外观照片；
图2：碳钢在加入复配型缓蚀剂的海水介质中浸泡4天的外观照片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述。虽然本发明将结合较佳实施例进行描述，但应知道，并不表示本发明限制在所述实施例中。相反，本发明将涵盖可包含在有附后权利要求书限定的本发明的范围内的替换物、改进型和等同物。
实施例1：
本发明提出一种适用于海水腐蚀介质的复配型缓蚀剂的制备方法，具体包括以下几个步骤：
步骤一：亚麻籽油酰胺的合成。
于250ml四口瓶中按摩尔比例1:1–1:3亚麻籽油和三乙烯四胺溶于二甲苯溶剂，每摩尔亚麻籽油加入二甲苯体积为20–40ml，在氮气保护下缓慢加热到100-150℃，同时加入浓硫酸催化剂，在100-150℃下反应3–4小时，所述的催化剂的加入量为每摩尔亚麻籽油中加入0.1–0.5ml，反应结束后蒸馏出二甲苯。冷却降温至室温。
得到淡黄色粘稠状液体，溶于水，纯度为90％以上。
其中，亚麻籽油原料购于张家口市馨特植物油有限公司，其主要成份见下表：
脂肪酸种类 含量
饱和脂肪酸 9％-11％
油酸 13％-29％
亚油酸 15％-30％
亚麻酸 40％-60％
反应方程式为：
R包括R1、R2、R3和R4；
步骤二：复配型缓蚀剂的制备。
将亚麻籽油酰胺、葡萄糖酸钠、七水硫酸锌、钼酸钠和异丙醇按其质量分数分别为40％、5％、10％、5％和40％进行混合，各组份百分含量之和为100％，即得到复配型缓蚀剂。
将得到的复配型缓蚀剂按照每100g海水介质中加入复配型缓蚀剂0.01g的比重加入到海水溶液中，所加入的海水溶液成分为：蒸馏水+2.5％NaCl+0.2％CaCl2+0.6％MgCl2.6H20+0.5％Na2SO4+0.15％NaHC03+0.08％KCl。并在加入及未加入复配型缓蚀剂的海水溶液中均放置碳钢试片，在40℃浸泡4天进行失重测试，结果如图1和图2以及表1所示，加入缓蚀剂后，碳钢的失重明显降低，说明缓蚀剂具有优异的缓蚀效果。
表1
实施例2：
本实施例与实施例1的主要区别在于步骤二，具体为：
将亚麻籽油曼尼希碱季铵盐、硫脲、钼酸钠和异丙醇按其质量分数分别为50％、1％、2％、10％和37％进行混合，即得到复配型缓蚀剂。
将得到的复配型缓蚀剂按照每100g海水介质中加入复配型缓蚀剂0.1g的比重加入到海水溶液中，并在加入及未加入复配型缓蚀剂的海水溶液中均放置碳钢试片，在40℃浸泡4天进行失重测试，加入缓蚀剂后，碳钢的失重量明显减小，且碳钢表面非常光亮，说明缓蚀剂具有优异的缓蚀效果。
实施例3：
本实施例与实施例1的主要区别在于步骤二，具体为：
将亚麻籽油曼尼希碱季铵盐、硫脲、钼酸钠和异丙醇按其质量分数分别为60％、5％、7％、8％和20％进行混合，即得到复配型缓蚀剂。
将得到的复配型缓蚀剂按照每100g海水介质中加入复配型缓蚀剂0.04g的比重加入到海水溶液中，并在加入及未加入复配型缓蚀剂的海水溶液中均放置碳钢试片，在40℃浸泡4天进行失重测试，加入缓蚀剂后，碳钢的失重量明显减小，且碳钢表面非常光亮，说明缓蚀剂具有优异的缓蚀效果。

Claims (4)

1.一种适用于海水腐蚀介质的复配型缓蚀剂，其特征在于：该复配型缓蚀剂由亚麻籽油酰胺、葡萄糖酸钠、七水硫酸锌、钼酸钠和异丙醇组成，其质量分数分别为：亚麻籽油曼尼希碱季铵盐40％-60％、葡萄糖酸钠1％-5％、七水硫酸锌2％-10％、钼酸钠5％-10％、异丙醇20％-40％，各组份百分含量之和为100％；所述亚麻籽油酰胺的分子结构式为：
其中R包括R1、R2、R3和R4；
2.一种权利要求1所述的适用于海水腐蚀介质的复配型缓蚀剂的应用，其特征在于：按照每100g腐蚀介质中含有0.01–0.1g复配型缓蚀剂的比例将复配型缓蚀剂添加到腐蚀介质中。
3.根据权利要求2所述的适用于海水腐蚀介质的复配型缓蚀剂的应用，其特征在于：所述的腐蚀介质为海水介质。
4.一种权利要求1所述的适用于海水腐蚀介质的复配型缓蚀剂的制备方法，其特征在于：包括以下几个步骤：
步骤一：亚麻籽油酰胺的合成；
于250ml四口瓶中按摩尔比例1:1–1:3亚麻籽油和三乙烯四胺溶于二甲苯溶剂，每摩尔亚麻籽油加入二甲苯体积为20–40ml，在氮气保护下缓慢加热到100-150℃，同时加入浓硫酸催化剂，在100-150℃下反应3–4小时，所述的催化剂的加入量为每摩尔亚麻籽油中加入0.1–0.5ml，反应结束后蒸馏出二甲苯；冷却降温至室温；得到淡黄色粘稠状液体，溶于水，纯度为90％以上；
反应方程式为：
R包括R1、R2、R3和R4；
步骤二：复配型缓蚀剂的制备；
将亚麻籽油酰胺、葡萄糖酸钠、七水硫酸锌、钼酸钠和异丙醇按其质量分数分别为40％-60％、1％-5％、2％-10％、5％-10％和20％-40％进行混合，各组份百分含量之和为100％，即得到复配型缓蚀剂。
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