CN109082667A - 一种金属缓蚀剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种金属缓蚀剂，属于缓蚀剂制备技术领域。本发明先将红薯淀粉和双氧水混合后与氯磺酸搅拌改性，随后对混合物喷雾干燥后与聚谷氨酸桃胶在氮气保护下搅拌反应，再加入蒸馏水、甲基三丁酮肟基硅烷等反应，经冷却出料后过滤，收集过滤液冻干并与异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯、山梨糖醇熔融共混，最后收集混合物，即可得金属缓蚀剂，本发明制得的金属缓蚀剂能有效降低金属腐蚀速率，作用于金属表面，起到较好的缓蚀效果，且本发明缓蚀剂原料绿色环保，使用浓度低，使用量少，在节约成本的同时不会对环境和操作人员的身体健康造成任何危害，具有较好的使用前景。
Description
技术领域
本发明公开了一种金属缓蚀剂的制备方法，属于缓蚀剂制备技术领域。
背景技术
在现代工业中，钢铁仍是最重要的材料之一，广泛应用于海、陆、空交通运输、桥梁、车辆、机械设备、石油化工、城市建设等诸多领域，但是金属腐蚀一直困扰着人们，据报道，每年由于金属腐蚀而造成的经济损失占国民生产总值的1.5～2.4%。金属腐蚀就是指金属在外界环境的作用下引起的破坏或变质。腐蚀时，在金属的界面上发生了化学或电化学多相反应，使金属转入氧化（离子）状态。这会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能，破坏金属构件的几何形状，增加零件间的磨损，恶化电学和光学等物理性能，缩短设备的使用寿命，甚至造成火灾、爆炸等灾难性事故。腐蚀不仅影响了原有金属的光泽，而且带来了很大的经济损失。为了应对金属腐蚀，人们对金属缓蚀剂的使用越来越多。
缓蚀剂是一种防腐蚀化学品，一般为采用化学药品进行配制的有机物或无机物。它少量加入环境介质中，就可以和金属表面发生物理或化学作用，从而显著地降低金属的腐蚀速度。缓蚀剂的使用不需要特殊设备，也不需要改变金属构件的性质，具有经济有效、适应性强的优点，广泛应用于工业生产各过程中，成为一种重要的防腐蚀技术手段。
目前市场上采用的多为传统型缓蚀剂，如：磺酸盐型缓蚀剂、单咪唑啉型缓蚀剂，这些种类的缓蚀剂虽然也取得了一定了效果，但是由于这些金属缓蚀剂或多或少都含有毒物质，易对人体和环境造成危害，同时现有缓蚀剂无法满足油水介质的强腐蚀性，在强腐蚀环境下的缓蚀速率较低，且在使用过程中使用不当，易造成新腐蚀问题。
随着科学技术不断发展，生态环境却在逐步恶化。因此，人们的环保意识不断增强，可持续发展被广泛提及，在地球生态环境日益恶化的今天，环境友好型缓蚀剂的开发己成为中外缓蚀剂方面学者的共识。
发明内容
本发明主要解决的技术问题：针对传统金属缓蚀剂含有毒物质，易对人体和环境造成危害，同时在强腐蚀环境下的缓蚀速率较低，使用不当，还会造成新腐蚀的缺陷，提供一种使用双氧水对红薯淀粉进行氧化处理，通过氯磺酸进行磺化处理，随后以氧化铂作为催化剂，甲基三丁酮肟基硅烷作为结合剂，将改性后的红薯淀粉与聚谷氨酸、桃胶进行结合，增加与金属表面的结合力，提高形成膜的致密性，最后与山梨糖醇等添加剂混合制备得金属缓蚀剂的方法，本发明先将红薯淀粉和双氧水混合后与氯磺酸搅拌改性，随后对混合物喷雾干燥后与聚谷氨酸、桃胶在氮气保护下搅拌反应，再加入蒸馏水、甲基三丁酮肟基硅烷等反应，经冷却出料后过滤，收集过滤液冻干并与异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯、山梨糖醇熔融共混，最后收集混合物，即可得金属缓蚀剂，本发明制得的金属缓蚀剂能有效降低金属腐蚀速率，作用于金属表面，起到较好的缓蚀效果，且本发明缓蚀剂原料绿色环保，使用浓度低，使用量少，在节约成本的同时不会对环境和操作人员的身体健康造成任何危害，具有较好的使用前景。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）按质量比1:3，取红薯淀粉和质量分数为20%的双氧水放入容器中，设定温度为65～70℃，以160r/min搅拌1～2h，再加入红薯淀粉质量4～7%的氯磺酸，以200r/min搅拌改性3～4h，自然冷却至室温，对容器中的混合物进行喷雾干燥，收集干燥物；
（2）按重量份数计，取60～65份蒸馏水、30～35上述干燥物、18～20份聚谷氨酸、13～16份桃胶、4～6份甲基三丁酮肟基硅烷及1～3份氧化铂，首先将干燥物、聚谷氨酸及桃胶放入反应釜中，使用氮气保护，设定温度为130～160℃，以170r/min搅拌40～50min；
（3）在上述搅拌结束后，向反应釜中加入上述重量份数中的蒸馏水，继续搅拌10～15min，随后降温至90～105℃，依次向反应釜中加入上述重量份数中的甲基三丁酮肟基硅烷及氧化铂，再升压至0.3～0.5MPa，搅拌反应12～15h，自然冷却至室温，出料收集出料物，并进行过滤，收集过滤液；
（4）将上述过滤液进行冷冻干燥，收集冷冻干燥物，按质量比1:3:13～1:3:15，取异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯、山梨糖醇及冷冻干燥物放入密炼机中，设定温度为140～150℃，熔融共混7～10min，收集混合物，即可得金属缓蚀剂。
本发明的应用方法是：首先将锈蚀的黄铜挂片用砂纸初步打磨、清洗干净，随后将处理后的黄铜挂片放入质量分数为10～16%的硫酸溶液中浸泡5～10min，去除表面氧化膜，再将本发明制得的金属缓蚀剂加入到硫酸溶液中，添加量为硫酸溶液质量的0.8～1.2%，随后以80～100r/min搅拌混合3～5min，将黄铜挂片继续浸泡2～5min，待浸泡完成后，将黄铜挂片取出，并用35～40℃水冲洗2～3次，最后取出黄铜挂片晾干即可。经检测，本发明制得的金属缓蚀剂缓蚀效果好，使用后黄铜挂片表面光亮，没有腐蚀痕迹，同时工件的腐蚀速率降低至0.0004～0.0016mm/a，缓蚀率达91.2～98.6%，同时在强腐蚀环境下，缓蚀速率仍能达88%以上，且本发明金属缓蚀剂不含对人体及环境有害的物质，使用后不会造成污染，具有较好的使用效果。
本发明的有益效果是：
（1）本发明制得的金属缓蚀剂能满足在强腐蚀性环境下的使用要求，可有效地减缓金属的腐蚀速率，且在保护金属的机械强度、加工性能方面具有一定的效果；
（2）本发明制得的金属缓蚀剂具有较好的缓蚀效果，可更全面起到防护金属的作用，同时减少对环境和人体的危害，具有广阔的应用前景，值得大力推广和应用。
具体实施方式
首先按质量比1:3，取红薯淀粉和质量分数为20%的双氧水放入容器中，设定温度为65～70℃，以160r/min搅拌1～2h，再加入红薯淀粉质量4～7%的氯磺酸，以200r/min搅拌改性3～4h，自然冷却至室温，对容器中的混合物进行喷雾干燥，收集干燥物；随后按重量份数计，取60～65份蒸馏水、30～35上述干燥物、18～20份聚谷氨酸、13～16份桃胶、4～6份甲基三丁酮肟基硅烷及1～3份氧化铂，首先将干燥物、聚谷氨酸及桃胶放入反应釜中，使用氮气保护，设定温度为130～160℃，以170r/min搅拌40～50min；在上述搅拌结束后，向反应釜中加入上述重量份数中的蒸馏水，继续搅拌10～15min，随后降温至90～105℃，依次向反应釜中加入上述重量份数中的甲基三丁酮肟基硅烷及氧化铂，再升压至0.3～0.5MPa，搅拌反应12～15h，自然冷却至室温，出料收集出料物，并进行过滤，收集过滤液；最后将上述过滤液进行冷冻干燥，收集冷冻干燥物，按质量比1:3:13～1:3:15，取异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯、山梨糖醇及冷冻干燥物放入密炼机中，设定温度为140～150℃，熔融共混7～10min，收集混合物，即可得金属缓蚀剂。
实例1
首先按质量比1:3，取红薯淀粉和质量分数为20%的双氧水放入容器中，设定温度为65℃，以160r/min搅拌1h，再加入红薯淀粉质量4%的氯磺酸，以200r/min搅拌改性3h，自然冷却至室温，对容器中的混合物进行喷雾干燥，收集干燥物；随后按重量份数计，取60份蒸馏水、30上述干燥物、18份聚谷氨酸、13份桃胶、4份甲基三丁酮肟基硅烷及1份氧化铂，首先将干燥物、聚谷氨酸及桃胶放入反应釜中，使用氮气保护，设定温度为130℃，以170r/min搅拌40min；在上述搅拌结束后，向反应釜中加入上述重量份数中的蒸馏水，继续搅拌10min，随后降温至90℃，依次向反应釜中加入上述重量份数中的甲基三丁酮肟基硅烷及氧化铂，再升压至0.3MPa，搅拌反应12h，自然冷却至室温，出料收集出料物，并进行过滤，收集过滤液；最后将上述过滤液进行冷冻干燥，收集冷冻干燥物，按质量比1:3:13，取异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯、山梨糖醇及冷冻干燥物放入密炼机中，设定温度为140℃，熔融共混7min，收集混合物，即可得金属缓蚀剂。
本实例操作简便，使用时，首先将锈蚀的黄铜挂片用砂纸初步打磨、清洗干净，随后将处理后的黄铜挂片放入质量分数为10%的硫酸溶液中浸泡5min，去除表面氧化膜，再将本发明制得的金属缓蚀剂加入到硫酸溶液中，添加量为硫酸溶液质量的0.8%，随后以80r/min搅拌混合3min，将黄铜挂片继续浸泡2min，待浸泡完成后，将黄铜挂片取出，并用35℃水冲洗2次，最后取出黄铜挂片晾干即可。经检测，本发明制得的金属缓蚀剂缓蚀效果好，使用后黄铜挂片表面光亮，没有腐蚀痕迹，同时工件的腐蚀速率降低至0.0004mm/a，缓蚀率达91.2%，同时在强腐蚀环境下，缓蚀速率仍能达89%，且本发明金属缓蚀剂不含对人体及环境有害的物质，使用后不会造成污染，具有较好的使用效果。
实例2
首先按质量比1:3，取红薯淀粉和质量分数为20%的双氧水放入容器中，设定温度为68℃，以160r/min搅拌1h，再加入红薯淀粉质量6%的氯磺酸，以200r/min搅拌改性3h，自然冷却至室温，对容器中的混合物进行喷雾干燥，收集干燥物；随后按重量份数计，取63份蒸馏水、33上述干燥物、19份聚谷氨酸、15份桃胶、5份甲基三丁酮肟基硅烷及2份氧化铂，首先将干燥物、聚谷氨酸及桃胶放入反应釜中，使用氮气保护，设定温度为145℃，以170r/min搅拌45min；在上述搅拌结束后，向反应釜中加入上述重量份数中的蒸馏水，继续搅拌13min，随后降温至98℃，依次向反应釜中加入上述重量份数中的甲基三丁酮肟基硅烷及氧化铂，再升压至0.4MPa，搅拌反应14h，自然冷却至室温，出料收集出料物，并进行过滤，收集过滤液；最后将上述过滤液进行冷冻干燥，收集冷冻干燥物，按质量比1:3:14，取异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯、山梨糖醇及冷冻干燥物放入密炼机中，设定温度为145℃，熔融共混9min，收集混合物，即可得金属缓蚀剂。
首先将锈蚀的黄铜挂片用砂纸初步打磨、清洗干净，随后将处理后的黄铜挂片放入质量分数为13%的硫酸溶液中浸泡8min，去除表面氧化膜，再将本发明制得的金属缓蚀剂加入到硫酸溶液中，添加量为硫酸溶液质量的1.0%，随后以90r/min搅拌混合4min，将黄铜挂片继续浸泡4min，待浸泡完成后，将黄铜挂片取出，并用38℃水冲洗2次，最后取出黄铜挂片晾干即可。经检测，本发明制得的金属缓蚀剂缓蚀效果好，使用后黄铜挂片表面光亮，没有腐蚀痕迹，同时工件的腐蚀速率降低至0.0012mm/a，缓蚀率达94.8%，同时在强腐蚀环境下，缓蚀速率仍能达90%，且本发明金属缓蚀剂不含对人体及环境有害的物质，使用后不会造成污染，具有较好的使用效果。
实例3
首先按质量比1:3，取红薯淀粉和质量分数为20%的双氧水放入容器中，设定温度为70℃，以160r/min搅拌2h，再加入红薯淀粉质量7%的氯磺酸，以200r/min搅拌改性4h，自然冷却至室温，对容器中的混合物进行喷雾干燥，收集干燥物；随后按重量份数计，取65份蒸馏水、35上述干燥物、20份聚谷氨酸、16份桃胶、6份甲基三丁酮肟基硅烷及3份氧化铂，首先将干燥物、聚谷氨酸及桃胶放入反应釜中，使用氮气保护，设定温度为160℃，以170r/min搅拌50min；在上述搅拌结束后，向反应釜中加入上述重量份数中的蒸馏水，继续搅拌15min，随后降温至105℃，依次向反应釜中加入上述重量份数中的甲基三丁酮肟基硅烷及氧化铂，再升压至0.5MPa，搅拌反应15h，自然冷却至室温，出料收集出料物，并进行过滤，收集过滤液；最后将上述过滤液进行冷冻干燥，收集冷冻干燥物，按质量比1:3:15，取异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯、山梨糖醇及冷冻干燥物放入密炼机中，设定温度为150℃，熔融共混10min，收集混合物，即可得金属缓蚀剂。
本实例操作简便，使用时，首先将锈蚀的黄铜挂片用砂纸初步打磨、清洗干净，随后将处理后的黄铜挂片放入质量分数为16%的硫酸溶液中浸泡10min，去除表面氧化膜，再将本发明制得的金属缓蚀剂加入到硫酸溶液中，添加量为硫酸溶液质量的1.2%，随后以100r/min搅拌混合5min，将黄铜挂片继续浸泡5min，待浸泡完成后，将黄铜挂片取出，并用40℃水冲洗3次，最后取出黄铜挂片晾干即可。经检测，本发明制得的金属缓蚀剂缓蚀效果好，使用后黄铜挂片表面光亮，没有腐蚀痕迹，同时工件的腐蚀速率降低至0.0016mm/a，缓蚀率达98.6%，同时在强腐蚀环境下，缓蚀速率仍能达91%，且本发明金属缓蚀剂不含对人体及环境有害的物质，使用后不会造成污染，具有较好的使用效果。
Claims (1)
1.一种金属缓蚀剂，其特征在于，采用如下的制备方法制得：
首先按质量比1:3，取红薯淀粉和质量分数为20%的双氧水放入容器中，设定温度为68℃，以160r/min搅拌1h，再加入红薯淀粉质量6%的氯磺酸，以200r/min搅拌改性3h，自然冷却至室温，对容器中的混合物进行喷雾干燥，收集干燥物；
随后按重量份数计，取63份蒸馏水、33上述干燥物、19份聚谷氨酸、15份桃胶、5份甲基三丁酮肟基硅烷及2份氧化铂，首先将干燥物、聚谷氨酸及桃胶放入反应釜中，使用氮气保护，设定温度为145℃，以170r/min搅拌45min；
在上述搅拌结束后，向反应釜中加入上述重量份数中的蒸馏水，继续搅拌13min，随后降温至98℃，依次向反应釜中加入上述重量份数中的甲基三丁酮肟基硅烷及氧化铂，再升压至0.4MPa，搅拌反应14h，自然冷却至室温，出料收集出料物，并进行过滤，收集过滤液；
最后将上述过滤液进行冷冻干燥，收集冷冻干燥物，按质量比1:3:14，取异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯、山梨糖醇及冷冻干燥物放入密炼机中，设定温度为145℃，熔融共混9min，收集混合物，即可得金属缓蚀剂。
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