CN109023380A - 一种适用于海水介质的b30铜镍合金的复配缓蚀剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于金属材料腐蚀与防护领域，涉及一种适用于海水介质的B30铜镍合金的复配缓蚀剂及其制备方法。本发明提出的适用于海水介质的B30铜镍合金的复配缓蚀剂由苯并三唑亚麻籽油酰胺衍生物、葡萄糖酸钠、七水硫酸锌和无水乙醇组成。具有如下优点：一方面缓蚀剂主剂苯并三唑亚麻籽油酰胺衍生物原料来源广泛且亚麻籽油为绿色植物油，具有环境友好性；合成方法简单，产物无须纯化后处理。另一方面缓蚀剂主剂苯并三唑亚麻籽油酰胺衍生物兼具对铜和镍单独的优良的缓蚀性能。再次与其它试剂复配可使其缓蚀效率达到95％以上。

Description

一种适用于海水介质的B30铜镍合金的复配缓蚀剂及其制备 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介质的B30铜镍合金的复配缓蚀剂及其制备方法。

背景技术

近年来，铜镍合金B30在国民经济的应用越来越广泛，特别是在我国和其他国家作为发电机组的重要组成部分－凝汽器，其管材大部分都采用铜镍合金B30，然而受到各种因素的影响，会造成凝汽器铜镍合金管的腐蚀，这已经成为电厂能否安全和经济运行的突出问题。

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。目前有报道《新型缓蚀剂3-氨基-1,2,4-三氮唑及复配对铜的缓蚀研究》采用三氮唑类衍生物作为B10白铜对模拟海水腐蚀介质的缓蚀剂，然而缓蚀效果并不理想（最大为78.75%）；也有报道复配聚天冬氨酸以及钨酸钠作为B30铜镍合金的缓蚀剂，同样有采用聚环氧琥珀酸与钨酸钠复配作为B30铜镍合金的缓蚀剂，虽然这些复配缓蚀剂均有一定的缓蚀效果，但是腐蚀介质（测试时采用3% NaCl溶液或模拟水溶液）与实际海水腐蚀介质并不一样。

随着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。以亚麻籽油为原料合成咪唑啉类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》及专利201410238332.3以及201410238349.9，然而该文献或专利中报道的亚麻籽油缓蚀剂均是针对于钢铁在不同介质（酸性、污水、海水）的缓蚀保护，且纯化过程十分复杂，且单一的亚麻籽油缓蚀剂缓蚀效率不高，不利于工业化应用。而复配型缓蚀剂缓蚀效果一般高于单一组分缓蚀剂，因此，研制一种绿色环保且高效率的针对B30铜镍合金应用于海水腐蚀介质的复配型缓蚀剂具有重要经济意义和社会意义。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种高效的、环保的适用于B30铜镍合金在海水腐蚀介质的复配型缓蚀剂及其制备方法，该复配型缓蚀剂尤其适用于B30铜镍合金在海水腐蚀介质中的防护。

本发明提出一种适用于B30铜镍合金在海水腐蚀介质的复配型缓蚀剂，该复配型缓蚀剂由苯并三唑亚麻籽油酰胺衍生物、葡萄糖酸钠、七水硫酸锌和无水乙醇组成，其质量分数分别为：苯并三唑亚麻籽油酰胺衍生物55% - 65%、葡萄糖酸钠10% - 20%、七水硫酸锌10% - 20%、无水乙醇15% - 25%，各组份百分含量之和为100%。所述苯并三唑亚麻籽油酰胺衍生物的分子结构式为：

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，其特征在于：按照每100g腐蚀介质中含有5 – 10 mg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：所述的腐蚀介质为模拟海水腐蚀介质东海海水检测结果：蒸馏水+2.5% NaCl+0.2 % CaCl2+0.6 % MgCl2.6H20+0.5 % Na2SO4+0.15 % NaHC03+0.08 % KCl。

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：苯并三唑亚麻籽油酰胺衍生物的制备。

于250 ml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 – 40 ml，在氮气保护下缓慢加热到100 - 150°C，同时加入浓硫酸催化剂，在100 - 150°C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 – 0.5 ml，反应结束后蒸馏出二甲苯。冷却降温至室温得到产物为亚麻籽油酰胺衍生物。

于250 ml四口瓶中按摩尔比例1:1 – 1:1.05加入亚麻籽油酰胺衍生物和苯并三唑钠，对四口瓶磁力搅拌加热到60－80°C，并缓慢滴加80%的醋酸溶液，所述的醋酸溶液的加入量为每摩尔亚麻籽油酰胺衍生物中加入15.2 g，反应结束后用蒸馏水洗涤，再真空蒸馏，最后得到透明的液态产物即为苯并三唑亚麻籽油酰胺衍生物。

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：

反应方程式为：

步骤二：复配型缓蚀剂的制备。

将苯并三唑亚麻籽油酰胺衍生物、葡萄糖酸钠、七水硫酸锌和无水乙醇组成按其质量分数分别为55% - 65%、10% - 20%、10% - 20%和15% - 25%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介质的B30铜镍合金的复配缓蚀剂及其制备方法，其中制备的苯并三唑亚麻籽油酰胺衍生物兼具对铜和镍单独的优良的缓蚀性能，苯并三唑亚麻籽油酰胺衍生物可同时与铜和镍空d轨道结合，快速化学吸附于基底表面，形成稳定的保护膜。；

2. 本发明提供一种适用于海水介质的B30铜镍合金的复配缓蚀剂及其制备方法，其中各原料来源广泛且亚麻籽油为绿色植物油，具有环境友好性；

3. 本发明提供一种适用于海水介质的B30铜镍合金的复配缓蚀剂及其制备方法，其中使用的多元胺为三乙烯四胺，活性较二乙烯三胺更高；

4. 本发明提供一种适用于海水介质的B30铜镍合金的复配缓蚀剂及其制备方法，合成的最终产物苯并三唑亚麻籽油酰胺衍生物缓蚀剂不需要纯化处理，副产物对缓蚀效率基本无影响；

5. 本发明提供一种适用于海水介质的B30铜镍合金的复配缓蚀剂及其制备方法，单纯的苯并三唑亚麻籽油酰胺衍生物水溶性并不好，与无水乙醇复配明显提高其溶解性与分散性；

6. 本发明提供一种适用于海水介质的B30铜镍合金的复配缓蚀剂及其制备方法，Zn2+可以在阴极区形成Zn(OH)2沉淀膜，起到保护基底的作用；

7. 本发明提供一种适用于海水介质的B30铜镍合金的复配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，进而在模拟海水腐蚀介质（东海海水检测结果：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，缓蚀效率均达到95%以上。

8. 本发明提供一种适用于海水介质的B30铜镍合金的复配缓蚀剂及其制备方法，其中复配方法简单，且协同效应使复配缓蚀剂中各缓蚀剂用量较单一使用时明显降低，因而生产成本较低；复配缓蚀剂具有环境友好的特点，复配缓蚀剂不影响设备正常作业。

附图说明

图1：B30铜镍合金在未加入复配型缓蚀剂的模拟海水中的电化学阻抗测试结果；

图2：B30铜镍合金在加入复配型缓蚀剂的模拟海水中的电化学阻抗测试结果；

图3：B30铜镍合金在未加入复配型缓蚀剂的模拟海水中浸泡24 h后的极化曲线测试结果；

图4：B30铜镍合金在加入复配型缓蚀剂的模拟海水中浸泡24 h后的表极化曲线测试结果。

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介质的B30铜镍合金的复配缓蚀剂及其制备方法，具体包括以下几个步骤：

步骤一：苯并三唑亚麻籽油酰胺衍生物的制备。

于250 ml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 – 40 ml，在氮气保护下缓慢加热到100 - 150°C，同时加入浓硫酸催化剂，在100 - 150°C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 – 0.5 ml，反应结束后蒸馏出二甲苯。冷却降温至室温得到产物为亚麻籽油酰胺衍生物。

于250 ml四口瓶中按摩尔比例1:1 – 1:1.05加入亚麻籽油酰胺衍生物和苯并三唑钠，对四口瓶磁力搅拌加热到60－80°C，并缓慢滴加80%的醋酸溶液，所述的醋酸溶液的加入量为每摩尔亚麻籽油酰胺衍生物中加入15.2 g，反应结束后用蒸馏水洗涤，再真空蒸馏，最后得到透明的液态产物即为苯并三唑亚麻籽油酰胺衍生物。

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：

步骤二：复配型缓蚀剂的制备。

将苯并三唑亚麻籽油酰胺衍生物、葡萄糖酸钠、七水硫酸锌和无水乙醇按其质量分数分别为55%、10%、10%和25%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 模拟海水介质（东海海水检测结果：蒸馏水+2.5 % NaCl+0.2 % CaCl2+0.6 % MgCl2.6H20+0.5 % Na2SO4+0.15 % NaHC03+0.08 %KCl）中加入复配型缓蚀剂5 mg的比重加入到模拟海水腐蚀溶液中，并在加入及未加入复配型缓蚀剂的模拟海水溶液中均放置B30铜镍合金试片，在室温25°C浸泡24小时后进行电化学阻抗测试，结果如图1和图2以及表1所示，加入此复配缓蚀剂后，B30铜镍合金的电荷转移电阻明显增大，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：

将苯并三唑亚麻籽油酰胺衍生物、葡萄糖酸钠、七水硫酸锌和无水乙醇按其质量分数分别为65%、10%、10%和15%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 模拟海水介质（东海海水检测结果：蒸馏水+2.5 % NaCl+0.2 % CaCl2+0.6 % MgCl2.6H20+0.5 % Na2SO4+0.15 % NaHC03+0.08 %KCl）中加入复配型缓蚀剂5 mg的比重加入到模拟海水腐蚀溶液中，并在加入及未加入复配型缓蚀剂的模拟海水溶液中均放置B10铜镍合金试片，在室温25°C浸泡24小时后进行极化曲线测试，结果如图3和图4以及表2所示，加入此缓蚀剂后，自腐蚀电流明显降低，说明缓蚀剂具有优异的缓蚀效果。

表2

实施例3：

将苯并三唑亚麻籽油酰胺衍生物、葡萄糖酸钠、七水硫酸锌和无水乙醇按其质量分数分别为55%、15%、15%和15%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 模拟海水介质（东海海水检测结果：蒸馏水+2.5 % NaCl+0.2 % CaCl2+0.6 % MgCl2.6H20+0.5 % Na2SO4+0.15 % NaHC03+0.08 %KCl）中加入复配型缓蚀剂10 mg的比重加入到模拟海水腐蚀溶液中，并在加入及未加入复配型缓蚀剂的模拟海水溶液中均放置B30铜镍合金试片，在室温25°C浸泡24小时后进行失重测试，结果如表3所示，加入缓蚀剂后，B30铜镍合金基本无失重，说明缓蚀剂具有优异的缓蚀效果。

表3

条件	平均失重(g)	缓蚀效率η%
			未加缓蚀剂	0.8124
加入缓蚀剂	0.0084	98.9%

Claims (4)

1.一种适用于海水介质的B30铜镍合金的复配缓蚀剂及其制备方法，其特征在于：该复配型缓蚀剂由苯并三唑亚麻籽油酰胺衍生物、葡萄糖酸钠、七水硫酸锌和无水乙醇组成，其质量分数分别为：苯并三唑亚麻籽油酰胺衍生物55% - 65%、葡萄糖酸钠10% - 20%、七水硫酸锌10% - 20%、无水乙醇15% - 25%，各组份百分含量之和为100%；所述苯并三唑亚麻籽油酰胺衍生物的分子结构式为：

其中R包括R1、R2、R3和R4；

。

2.一种权利要求1所述的适用于B30铜镍合金在海水腐蚀介质的复配型缓蚀剂及其制备方法，其特征在于：按照每100g腐蚀介质中含有5 – 10 mg复配型缓蚀剂的比例将复配型缓蚀剂添加到模拟海水腐蚀介质中。

3.根据权利要求2所述的适用于B30铜镍合金在海水腐蚀介质的复配型缓蚀剂及其制备方法，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B30铜镍合金在海水腐蚀介质的复配型缓蚀剂及其制备方法，其特征在于：包括以下几个步骤：

步骤一：苯并三唑亚麻籽油酰胺衍生物的制备：

于250 ml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 – 40 ml，在氮气保护下缓慢加热到100 - 150°C，同时加入浓硫酸催化剂，在100 - 150°C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 – 0.5 ml，反应结束后蒸馏出二甲苯，冷却降温至室温得到产物为亚麻籽油酰胺衍生物，

于250 ml四口瓶中按摩尔比例1:1 – 1:1.05加入亚麻籽油酰胺衍生物和苯并三唑钠，对四口瓶磁力搅拌加热到60－80°C，并缓慢滴加80%的醋酸溶液，所述的醋酸溶液的加入量为每摩尔亚麻籽油酰胺衍生物中加入15.2 g，反应结束后用蒸馏水洗涤，再真空蒸馏，最后得到透明的液态产物即为苯并三唑亚麻籽油酰胺衍生物，

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：

将苯并三唑亚麻籽油酰胺衍生物、葡萄糖酸钠、七水硫酸锌和无水乙醇按其质量分数分别为55% - 65%、10% - 20%、10% - 20%和15% - 25%进行混合，各组份百分含量之和为100%，即得到复配型缓蚀剂。