CN105315460A - 水溶性聚苯胺纳米粒子缓蚀剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水溶性聚苯胺纳米粒子缓蚀剂的制备方法，其首先向模板剂中加入去离子水，在超声作用下使模板剂完全溶解；然后向溶解完全的模板剂中加入苯胺，在室温下搅拌均匀后得溶液一；最后向溶液一中加入氧化剂，苯胺在氧化剂的作用下发生氧化聚合反应，反应温度为0-2℃，反应结束后，精制并干燥，得终产物聚苯胺纳米粒子。与现有技术相比，本发明缓蚀剂不含亚硝酸盐，且使用方法简单，加水稀释既用，实现了本产品的安全环保特性；本发明制备得到的缓蚀剂需加水稀释50-300倍后使用；当缓蚀剂的浓度为0.5g/L时，对碳钢缓蚀率高达95.6％。
Description
技术领域
本发明涉及金属防腐技术领域，具体涉及一种水溶性聚苯胺纳米粒子缓蚀剂的制备方法。
背景技术
《中国腐蚀调查报告》表明，2003年我国腐蚀总损失达4979亿元以上，约为当年GDP的5％，我国2014年GDP约为61.1万亿元，按最低比例3％计算，腐蚀造成的直接经济损失将高达1.8万亿元。著名海洋防护专家、工程院院士侯保荣先生和北京科技大学李晓刚教授在2013年海洋防护材料与工程应用研讨会上同时指出，全国每年因腐蚀带来的直接和间接经济损失比台风、地震、旱灾、水灾和火灾带来经济损失之和还要大。随着石油资源日益枯竭以及人们环保意识的增强，加之油质不易分解等问题的存在，使得开发水基防锈剂具有重要意义。
1980年以前，国内外大量采用铬酸盐、亚硝酸盐作为水溶性缓蚀剂，虽然防锈效果比较好，但铬酸盐污染环境，亚硝酸盐会对工作人员存在严重的健康隐患。美、日等国明令禁止亚硝酸钠在水性溶液中的使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水溶性聚苯胺纳米粒子缓蚀剂的制备方法，该缓蚀剂的缓释时间长，适合于锅炉、油罐、管道等酸洗时使用，同时清洗容易。
其技术解决方案包括：
一种水溶性聚苯胺纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：
a、向模板剂中加入去离子水，在超声作用下使模板剂完全溶解；
b、向溶解完全的模板剂中加入苯胺，在室温下搅拌均匀后得溶液一；
c、向所述溶液一中加入氧化剂，苯胺在氧化剂的作用下发生氧化聚合反应，反应温度为0-2℃，反应结束后，精制并干燥，得终产物聚苯胺纳米粒子。
作为本发明的一个优选方案，步骤a中，所述的模板剂是聚乙烯基吡咯烷酮，所述聚乙烯基吡咯烷酮与去离子水的质量体积比为3.89～4.06:50～60g/mL。
作为本发明的另一个优选方案，步骤b中，所述模板剂与苯胺的质量体积比为3.89～4.06：2g/mL。
优选的，步骤c中，所述的氧化剂是过硫酸胺和盐酸的混合液，过硫酸胺与盐酸的质量体积比为2.04～3.21:40g/mL，反应时间为4～5h。
优选的，步骤c中，精制步骤包括，在离心机上离心30min，去除上清液后，然后用稀氨水溶液中和氧化剂中的多余盐酸，无水乙醇和去离子水清洗至溶液呈中性，在60℃真空干燥。
上述制备方法制备得到的聚苯胺纳米粒子作为缓蚀剂的应用，聚苯胺纳米粒子配制成浓度为0.5g/L的盐酸洗液。
所述聚苯胺纳米粒子配制成浓度为0.5g/L的盐酸洗液。
本发明所带来的有益技术效果：
与现有技术相比，本发明缓蚀剂不含亚硝酸盐，且使用方法简单，加水稀释既用，实现了本产品的安全环保特性。
本发明制备得到的缓蚀剂需加水稀释50-300倍后使用；当缓蚀剂的浓度为0.5g/L时，对碳钢缓蚀率高达95.6％。
本缓蚀剂的缓释时间长，适合于锅炉、油罐、管道等酸洗时使用，同时清洗容易。
本发明涉及的制备方法简单，且所用原料来源广泛，使用量少，适用于大规模生产。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明：
图1为本发明制备得到的聚苯胺纳米粒子的红外光谱图；
图2为本发明制备得到的聚苯胺纳米粒子的扫描电镜图；
图3为本发明制备得到的聚苯胺纳米粒子的粒径分布图；
图4为碳钢在含有不同浓度聚苯胺纳米粒子缓释的1mol/LHCl溶液中浸泡2小时后的极化曲线图(25℃)。
具体实施方式
本发明提出了一种水溶性聚苯胺纳米粒子缓蚀剂的制备方法，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例做详细说明。
首先对本发明所选用主要原料的理化性质做简要说明：
聚乙烯基吡咯烷酮，简称PVP，是N-乙烯基-2-吡咯烷酮发生聚合生成的高分子化合物，聚乙烯吡咯烷酮是白色有吸湿性的粉末，无臭或微臭，可溶于水、乙醇、氯仿和多数有机溶剂，不溶于乙醚。
本发明水溶性聚苯胺纳米粒子缓蚀剂的制备方法，具体包括以下步骤：
首先向模板剂PVP中加入去离子水，采用超声波清洗仪使模板剂完全溶解；然后向溶解完全的模板剂中加入苯胺，在室温下搅拌均匀后得溶液一；向溶液一中加入氧化剂，氧化剂是选用硫酸胺和盐酸的混合液，苯胺在氧化剂的作用下发生氧化聚合反应，反应温度为2℃，反应结束后，在离心机上离心30min，去除上清液后，然后用稀氨水溶液中和氧化剂中的多余盐酸，无水乙醇和去离子水清洗至溶液呈中性，在60℃真空干燥，得终产物聚苯胺纳米粒子。
上述聚苯胺纳米粒子的氧化聚合反应，如下式(1)所示，
下面结合具体实施例对本发明做详细说明。
实施例1：
本发明，水溶性聚苯胺纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、在装有搅拌桨的250mL三口烧瓶中加入4.06g聚乙烯基吡咯烷酮和60mL去离子水，采用超声波清洗仪超声至完全溶解，加入2mL苯胺，在室温下搅拌1h，得溶液一；
步骤2、称取2.04g过硫酸铵与40mL的1mol/L盐酸溶液配制成氧化剂溶液，缓慢滴加到溶液一中，在2℃下搅拌5h，反应式见式(1)；
步骤3、反应结束后，在离心机(AXTG16G)上离心30min，去除上清液后，然后用稀氨水溶液中和多余盐酸，无水乙醇和去离子水清洗至溶液呈中性，在60℃真空干燥，取少量聚苯胺粉末与溴化钾混合研磨压片，在红外光谱仪(NICOLET6700,Thermo)上测试红外吸收光谱(见图1)，并利用电子扫描电镜(见图2)和激光粒度仪测量聚苯胺的粒径和粒径分布(见图3)。
实施例2：
本发明，水溶性聚苯胺纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：称取3.89g聚乙烯基吡咯烷酮和50mL去离子水加入到250mL的三口烧瓶中，采用超声波清洗仪超声至完全溶解，加入2mL苯胺，在室温下搅拌1h，得溶液一；
步骤2、称取3.21g过硫酸铵与40mL的1mol/L磷酸溶液配制成氧化剂溶液，缓慢滴加到溶液一中，在0℃下搅拌4h；
步骤3、反应结束后，采用碳酸氢钠溶液中和后，离心清洗后，配制成缓蚀剂的浓度为0.5g/L的盐酸洗液，对碳钢在2h后的缓释效率高达95.6％，极化曲线(见图4)。
上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现。
需要说明的是，在本说明书的教导下本领域技术人员所做出的任何等同方式，或明显变型方式均应在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种水溶性聚苯胺纳米粒子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、向模板剂中加入去离子水，在超声作用下使模板剂完全溶解；
b、向溶解完全的模板剂中加入苯胺，在室温下搅拌均匀后得溶液一；
c、向所述溶液一中加入氧化剂，苯胺在氧化剂的作用下发生氧化聚合反应，反应温度为0-2℃，反应结束后，精制并干燥，得终产物聚苯胺纳米粒子。
2.根据权利要求1所述的水溶性聚苯胺纳米粒子的制备方法，其特征在于：步骤a中，所述的模板剂是聚乙烯基吡咯烷酮，所述聚乙烯基吡咯烷酮与去离子水的质量体积比为3.89～4.06:50～60g/mL。
3.根据权利要求1所述的水溶性聚苯胺纳米粒子的制备方法，其特征在于：步骤b中，所述模板剂与苯胺的质量体积比为3.89～4.06：2g/mL。
4.根据权利要求1所述的水溶性聚苯胺纳米粒子的制备方法，其特征在于：步骤c中，所述的氧化剂是过硫酸胺和盐酸的混合液，过硫酸胺与盐酸的质量体积比为2.04～3.21:40g/mL，反应时间为4～5h。
5.根据权利要求2或3或4所述的水溶性聚苯胺纳米粒子的制备方法，其特征在于：步骤c中，精制步骤包括，在离心机上离心30min，去除上清液后，然后用稀氨水溶液中和氧化剂中的多余盐酸，并用无水乙醇和去离子水清洗至溶液呈中性，在60℃真空干燥。
6.根据权利要求5所述的制备方法制备得到的聚苯胺纳米粒子作为缓蚀剂的应用，其特征在于：所述聚苯胺纳米粒子配制成浓度为0.5g/L的盐酸洗液。
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