CN106978603B

CN106978603B - 一种植物复配缓蚀剂及其制备方法与应用

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Publication number: CN106978603B
Application number: CN201710234673.7A
Authority: CN
Inventors: 邓书端; 李向红; 付惠
Original assignee: Southwest Forestry University
Current assignee: Southwest Forestry University
Priority date: 2017-04-12
Filing date: 2017-04-12
Publication date: 2019-06-07
Anticipated expiration: 2037-04-12
Also published as: CN106978603A

Abstract

本发明公开了一种植物复配缓蚀剂及其制备方法与应用，所述的植物复配缓蚀剂包括植物提取物0.03~1.5 g/L，阴离子表面活性剂0.05~0.1 g/L，氮杂环化合物0.01~0.05 g/L，余量为酸洗液。本发明能适用于钢材在酸中酸洗，可广泛应用于钢材设备的清洗，具有缓蚀效率高、相互之间协同作用明显、适应性强、后效性好、耐高温等优势且明显抑制了酸对钢的腐蚀作用，本发明缓蚀剂使用方便、安全、操作简单、见效快且对环境友好无污染。

Description

一种植物复配缓蚀剂及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于金属缓蚀剂技术领域，具体涉及一种植物复配缓蚀剂及其制备方法与应用。

背景技术

金属材料在现代工农业、机械、交通、运输、国防和科学技术等部门占有非常重要的地位。钢具有价格低廉、机械加工性能良好、产量大等优点，是选材、用材过程中首先考虑的金属，也是目前用量最大、应用最广的金属之一。然而，金属材料极易发生腐蚀，危害十分严重。据估计，全世界每年因腐蚀而报废的钢铁量相当于年产量的1/4 - 1/3；每年由腐蚀引起的损失占国民经济生产总值（GDP）的3.1% ~ 4.5%。缓蚀剂以其使用方便、适用范围广、投资少、见效快等优点，已成为最有效的防腐蚀技术之一。

化工生产中酸被广泛应用于酸洗、酸浸、酸沾和油井酸化等操作。常用的酸为无机酸如盐酸（HCl）、硫酸（H₂SO₄）和磷酸（H₃PO₄）。实践中，需添加缓蚀剂来抑制各项酸处理工艺中金属构件在酸溶液中的腐蚀。20世纪80年代以前曾开发出令人满意的无机盐缓蚀剂：铬酸盐、亚硝酸盐、汞盐、砷化物，但由于这些无机盐会致癌和污染环境，故应用受到一定的限制。进入20世纪80年代后，人们开始主要集中在有机物缓蚀剂的研究，缓蚀效果理想的有三唑类衍生物、吩噻嗪及衍生物、喹啉及其衍生物、吡咯衍生物、吡唑衍生物、噻唑类衍生物、有机磷类缓蚀剂。然而，这类有机缓蚀剂成本偏高，且水溶性差，特别是有机磷类缓蚀剂的排放会造成水富营养化，严重阻碍了缓蚀剂的开发和应用。目前工业使用的缓蚀剂大多为两种或两种以上的复配缓蚀剂，主要利用它们之间的协同效应来提高缓蚀效果。与单一缓蚀剂相比，复配缓蚀剂具有缓蚀效果好、性能稳定、互补缓蚀剂之间的不足等优点；此外，随着环保意识的加强，研究和开发出成本低廉的环境友好型缓蚀剂为国内外广泛关注。近年来，从植物中提取制备出的植物缓蚀剂具有来源广、成本低廉、环境友好等特点。综上，研究开发出成本低廉效果显著的植物复配缓蚀剂为当务之急。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种植物复配缓蚀剂；第二目的在于提供一种植物复配缓蚀剂的制备方法；第三目的在于提供一种植物复配缓蚀剂的应用。

本发明的第一目的是这样实现的，所述的植物复配缓蚀剂包括植物提取物0.03~1.5 g/L，阴离子表面活性剂0.05~0.1 g/L，氮杂环化合物0.01~0.05 g/L，余量为酸洗液。

本发明的第二目的是这样实现的，包括以下步骤：

A、原料准备：制备植物提取物备用，准备酸洗液、阴离子表面活性剂、氮杂环化合物备用；

B、配制：按原料配比将植物提取物、阴离子表面活性剂、氮杂环化合物加入到酸洗液中搅拌混匀即得到目标物。

本发明的第三目的是这样实现的，所述的应用为所述的植物复配植物缓蚀剂在钢材酸洗中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明克服现有钢的酸洗缓蚀剂复配植物缓蚀剂体系缺乏，大多采用成本偏高的有机合成缓蚀剂的问题，而采用成本低廉的从槐米中提取制备出的槐米提取物为主要缓蚀剂，加入阴离子表面活性剂月桂酸钠（起增溶、分散作用的同时也与槐米提取物之间存在一定程度的缓蚀协同效应），N-杂环化合物为2-氨基吡啶（起维持缓蚀后效性作用的同时也与槐米提取物之间存在一定程度的缓蚀协同效应），余量酸洗液制备得到的酸洗缓蚀剂因而存在显著协同增效作用，缓蚀率可高达95%以上。

2、本发明能适用于钢在较大浓度酸范围内的酸洗，可广泛应用于石油化工设备、锅炉、管道的清洗，具有缓蚀效率高、相互之间协同作用明显、适应性强、后效性好、耐高温等优势且明显抑制了酸对钢材的腐蚀作用，本发明缓蚀剂使用方便、安全、操作简单、见效快且对环境友好无污染。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

本发明所述的植物复配缓蚀剂，包括植物提取物0.03~1.5 g/L，阴离子表面活性剂0.05~0.1 g/L，氮杂环化合物0.01~0.05 g/L，余量为酸洗液。

所述的植物提取物为槐米提取物。

所述的阴离子表面活性剂为月桂酸钠。

所述的氮杂环化合物为2-氨基吡啶。

所述的槐米提取物是按以下步骤制备：

A、前处理：收集槐米后，风干后放于烘箱中，于50~70℃恒温干燥36~60h，取出自然冷却至室温后粉碎，得到粒径为300~1000 μm的槐米粉；

B、提取：将步骤A得到的槐米粉加浓度为10~80%乙醇溶液10~30℃浸泡1~4h，固液比1：20~30，然后在50~80℃水浴回流提取2~5h；

C、浓缩：将回流得到的乙醇提取液真空抽滤，以除去其中含有的槐米残渣粉末，然后取其在40~80℃将溶液旋转蒸发浓缩至1/2~1/3体积；

D、萃取：将经过步骤C浓缩后的乙醇提取液中加入现有体积2~5倍的石油醚，充分震荡后静置12~48小时，将上层的石油醚与下层的提取液分开，回收上层石油醚，在下层提取液中再次加入现有体积2~3倍石油醚，充分震荡静置分层10~30分钟后分离，多次重复，直到分层后上层石油醚到无色为止；

E、后处理：将经过步骤D处理的下层提取液进行旋转蒸发，蒸到40~60ml，蒸发过的液体放到蒸发皿中，置于鼓风干燥箱中于50~70℃干燥12~24h，用结晶铲铲下固体，即为目标槐米提取物。

所述的槐米提取物的主要成分为黄酮类化合物。

所述的酸洗液的酸为盐酸、硫酸、磷酸中的任何一种或多种，其酸洗液的浓度为1~ 5 mol/L。

本发明所述的植物复配缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：

本发明所述的植物复配缓蚀剂的应用为所述的植物复配植物缓蚀剂在钢材酸洗中的应用。

本发明所述的植物复配缓蚀剂的应用为所述的植物复配植物缓蚀剂在制备钢材设备清洗剂中的应用。

所述的钢材设备包括石油化工设备、锅炉、管道。

实施例1

一种植物复配缓蚀剂，包括植物提取物0.03g/L，阴离子表面活性剂0.05g/L，氮杂环化合物0.01g/L，余量为酸洗液。所述的酸洗液的酸为盐酸，其酸洗液的浓度为1 mol/L。

实施例2

一种植物复配缓蚀剂，包括植物提取物1.5 g/L，阴离子表面活性剂0.1 g/L，氮杂环化合物0.05 g/L，余量为酸洗液。所述的酸洗液的酸为硫酸，其酸洗液的浓度为5 mol/L。

实施例3

一种植物复配缓蚀剂，包括槐米提取物0.03g/L，月桂酸钠0.05g/L，2-氨基吡啶0.01g/L，余量为酸洗液。所述的槐米提取物的主要成分为黄酮类化合物；所述的酸洗液的酸为盐酸，其酸洗液的浓度为1mol/L。

实施例4

一种植物复配缓蚀剂，包括槐米提取物1.5 g/L，月桂酸钠0.1 g/L，2-氨基吡啶0.05 g/L，余量为酸洗液。所述的槐米提取物的主要成分为黄酮类化合物；所述的酸洗液的酸为盐酸，其酸洗液的浓度为3 mol/L。

实施例5

一种植物复配缓蚀剂，包括槐米提取物0.1 g/L，月桂酸钠0.06 g/L，2-氨基吡啶0.02 g/L，余量为酸洗液。所述的酸洗液的酸为磷酸，其酸洗液的浓度为2mol/L。

实施例6

一种植物复配缓蚀剂，包括槐米提取物0.3 g/L，月桂酸钠0.07g/L，2-氨基吡啶0.03g/L，余量为酸洗液。所述的酸洗液的酸为盐酸和硫酸，其酸洗液的浓度为3 mol/L。

实施例7

一种植物复配缓蚀剂，包括槐米提取物0.5 g/L，月桂酸钠0.08 g/L，2-氨基吡啶0.04 g/L，余量为酸洗液。所述的酸洗液的酸为硫酸，其酸洗液的浓度为1mol/L。

实施例8

一种植物复配缓蚀剂，所述的植物复配缓蚀剂包括槐米提取物0.8 g/L，月桂酸钠0.09 g/L，2-氨基吡啶0.025 g/L，余量为酸洗液。所述的酸洗液的酸为硫酸，其酸洗液的浓度为5mol/L。

实施例9

一种植物复配缓蚀剂，包括槐米提取物1 g/L，月桂酸钠0.065 g/L，2-氨基吡啶0.045 g/L，余量为酸洗液。所述的槐米提取物的主要成分为黄酮类化合物；所述的酸洗液的酸为盐酸、硫酸、磷酸，其酸洗液的浓度为3mol/L。

实施例10

一种植物复配缓蚀剂，包括槐米提取物1.2 g/L，月桂酸钠0.08 g/L，2-氨基吡啶0.04 g/L，余量为酸洗液。所述的槐米提取物的主要成分为黄酮类化合物；所述的酸洗液的酸为磷酸，其酸洗液的浓度为3 mol/L。

实施例11

所述的槐米提取物是按以下步骤制备：

A、前处理：收集槐米后，风干后放于鼓风烘箱中，于50℃恒温干燥36h，取出自然冷却至室温后粉碎，粒径为300~1000 μm的槐米粉；

B、提取：将步骤A得到的槐米粉加浓度为10%乙醇溶液10℃浸泡1h，固液比1:20，然后在50℃水浴回流提取2h；

C、浓缩：将回流得到的乙醇提取液真空抽滤，以除去其中含有的槐米残渣粉末，然后取其在旋转蒸发仪上40℃把溶液旋转蒸发浓缩至1/2体积；

D、萃取：将浓缩后的乙醇提取液中加入体积2倍的石油醚，充分震荡后静置12小时，将上层的石油醚与下层的提取液分开，回收上层液，下层液体再次加入分液漏斗中并加体积2倍石油醚，充分震荡静置分层，每隔10分钟换一次石油醚，直到上层液体到无色为止；

E、后处理：将萃取后的下层提取液进行旋转蒸发，蒸到40ml，蒸发过的液体放到蒸发皿中，置于鼓风干燥箱中于50℃干燥12h，用结晶铲铲下固体，即为目标槐米提取物。

实施例12

所述的槐米提取物是按以下步骤制备：

A、前处理：收集槐米后，风干后放于烘箱中，于70℃恒温干燥60h，取出自然冷却至室温后粉碎，得到粒径为300~1000 μm的槐米粉；

B、提取：将步骤A得到的槐米粉加浓度为80%乙醇溶液30℃浸泡4h，固液比1：30，然后在80℃水浴回流提取5h；

C、浓缩：将回流得到的乙醇提取液真空抽滤，以除去其中含有的槐米残渣粉末，然后取其在80℃将溶液旋转蒸发浓缩至1/3体积；

D、萃取：将经过步骤C浓缩后的乙醇提取液中加入现有体积5倍的石油醚，充分震荡后静置48小时，将上层的石油醚与下层的提取液分开，回收上层石油醚，在下层提取液中再次加入现有体积3倍石油醚，充分震荡静置分层30分钟后分离，多次重复，直到分层后上层石油醚到无色为止；

E、后处理：将经过步骤D处理的下层提取液进行旋转蒸发，蒸到60ml，蒸发过的液体放到蒸发皿中，置于鼓风干燥箱中于70℃干燥24h，用结晶铲铲下固体，即为目标槐米提取物。

实施例13

所述的槐米提取物是按以下步骤制备：

A、前处理：收集槐米后，风干后放于烘箱中，于60℃恒温干燥48h，取出自然冷却至室温后粉碎，得到粒径为300~1000 μm的槐米粉；

B、提取：将步骤A得到的槐米粉加浓度为45%乙醇溶液20℃浸泡2.5h，固液比1：25，然后在65℃水浴回流提取3h；

C、浓缩：将回流得到的乙醇提取液真空抽滤，以除去其中含有的槐米残渣粉末，然后取其在60℃将溶液旋转蒸发浓缩至1/2~1/3体积；

D、萃取：将经过步骤C浓缩后的乙醇提取液中加入现有体积3倍的石油醚，充分震荡后静置24小时，将上层的石油醚与下层的提取液分开，回收上层石油醚，在下层提取液中再次加入现有体积2.5倍石油醚，充分震荡静置分层20分钟后分离，多次重复，直到分层后上层石油醚到无色为止；

E、后处理：将经过步骤D处理的下层提取液进行旋转蒸发，蒸到50ml，蒸发过的液体放到蒸发皿中，置于鼓风干燥箱中于60℃干燥18h，用结晶铲铲下固体，即为目标槐米提取物。

实施例14

一种植物复配缓蚀剂的制备，取实施例11制备的槐米提取物，按实施例3的原料配比，将槐米提取物、月桂酸钠、2-氨基吡啶加入酸洗液至1L，搅拌均匀即得。

实施例15

一种植物复配缓蚀剂的制备，取实施例12制备的槐米提取物，按实施例4的原料配比，将槐米提取物、月桂酸钠、2-氨基吡啶加入酸洗液至1L，搅拌均匀即得。

实施例16

一种植物复配缓蚀剂的制备，取实施例13制备的槐米提取物，按实施例7的原料配比，将槐米提取物、月桂酸钠、2-氨基吡啶加入酸洗液至1L，搅拌均匀即得。

实施例17

一种植物复配缓蚀剂的制备，取实施例13制备的槐米提取物，按实施例10的原料配比，将槐米提取物、月桂酸钠、2-氨基吡啶加入酸洗液至1L，搅拌均匀即得。

实施例18

一种植物复配缓蚀剂的应用，所述的应用为实施例14得到的植物复配植物缓蚀剂在钢材酸洗中的应用。

实施例19

一种植物复配缓蚀剂的应用，所述的应用为实施例16得到的植物复配植物缓蚀剂在制备钢材设备清洗剂中的应用。

试验例1——钢铁材料的酸洗

钢铁材料选择为冷轧钢片，将实施例14复配好的缓蚀剂注入，混合均匀，缓蚀性能在不同温度（20 ~ 50℃）不同腐蚀浸泡时间（6 ~156 h）均能在96.4%以上。表1为1.0 mol/LHCl试验数据，方法为失重法。

表1 植物复配缓蚀剂对冷轧钢在1.0 mol/L HCl中的缓蚀率

试验例2——钢铁材料的酸洗

钢铁材料选择为冷轧钢片，将实施例15复配好的缓蚀剂注入，混合均匀，缓蚀性能在不同温度（20 ~ 50℃）不同腐蚀浸泡时间（6 ~156 h）均能在95%以上。表2为3.0 mol/LHCl试验数据，方法为失重法。

表2 植物复配缓蚀剂对冷轧钢在3.0 mol/L HCl中的缓蚀率

试验例3 ——钢铁材料的酸洗

钢铁材料选择为冷轧钢片，将实施例16复配好的缓蚀剂注入，混合均匀，缓蚀性能在不同温度（20 ~ 50℃）不同腐蚀浸泡时间（6 ~96 h）均能在95%以上。表3为1.0 mol/LH₂SO₄试验数据，方法为失重法。

表3 植物复配缓蚀剂对冷轧钢在1.0 mol/L H₂SO₄中的缓蚀率

试验例4——钢铁材料的酸洗

钢铁材料选择为冷轧钢片，将实施例17复配好的缓蚀剂注入，混合均匀，缓蚀性能在不同温度（20 ~ 50℃）不同腐蚀浸泡时间（6 ~120 h）均能在95%以上。表4为3.0 mol/LH₃PO₄试验数据，方法为失重法。

表4 复配植物缓蚀剂对冷轧钢在3.0 mol/L H₃PO₄中的缓蚀率

Claims

1.一种植物复配缓蚀剂，其特征在于所述植物复配缓蚀剂由槐米提取物0.03~1.5g/L、月桂酸钠0.05~0.1g/L、2-氨基吡啶0.01~0.05g/L以及余量酸洗液组成；所述酸洗液的酸为盐酸、硫酸、磷酸中的任何一种或多种，其酸洗液的浓度为1~5mol/L；所述槐米提取物是按以下步骤制备：

A、前处理：收集槐米后，风干后放于烘箱中，于50~70℃恒温干燥36~60h，取出自然冷却至室温后粉碎，得到粒径为300~1000μm的槐米粉；

B、提取：将步骤A得到的槐米粉加浓度为10~80%乙醇溶液10~30℃浸泡1~4h，固液比1:20~30，然后在50~80℃水浴回流提取2~5h；

E、后处理：将经过步骤D处理的下层提取液进行旋转蒸发，蒸到40~60ml，蒸发过的液体放到蒸发皿中，置于鼓风干燥箱中于50~70℃干燥12~24h，用结晶铲铲下固体，即为目标槐米提取物、主要成分为黄酮类化合物。

2.一种根据权利要求1所述植物复配缓蚀剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

A、原料准备：制备槐米提取物备用，准备酸洗液、月桂酸钠、2-氨基吡啶备用；

B、配制：按原料配比将槐米提取物、月桂酸钠、2-氨基吡啶加入到酸洗液中搅拌混匀即得到目标物。

3.一种权利要求1所述植物复配缓蚀剂在钢材酸洗中的应用。

4.一种权利要求1所述植物复配缓蚀剂在制备钢材设备清洗剂中的应用。