CN111270242A - 一种环保型气相缓蚀剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及一种环保型气相缓蚀剂及其制备方法，属于防腐蚀领域，本发明提供的环保型气相缓蚀剂包括第一质量份的如下组分：一体化缓释材料10‑20份，磷酸5‑10份，氨基酸5‑10份，表面活性剂1‑5份，植酸3‑5份，尿素10‑20份，黄酮1‑5份，葡萄糖酸钠5‑10份，去离子水100‑150份，所述一体化缓释材料包括第二质量份的如下组分：多巴胺15‑30份，N，N‑二甲基甲酰胺100‑200份，N，N′‑羰基二咪唑5‑10份，三乙胺5‑10份，乙酸6‑12份。本发明实施例提供的环保型气相缓蚀剂，采用的缓蚀添加剂均为环保无毒材料，替代了传统型咪唑啉类的有毒的环保型气相缓蚀剂，并且不会对环境人体造成危害，符合国家的绿色、环保、可持续材料的要求。

Description

一种环保型气相缓蚀剂及其制备方法

技术领域

本发明属于防腐蚀领域，具体涉及一种环保型气相缓蚀剂及其制备方法。

背景技术

缓蚀剂以适当的浓度和形式存在于环境(介质)中时，可以防止或减缓材料腐蚀的化学物质或复合物，因此环保型气相缓蚀剂也可以称为腐蚀抑制剂。

金属由于其特有的力学性能被大量的应用于建筑业和制造业中，其本身材料的特性使得其他材料无法替代。但金属有会发生腐蚀的致命的缺陷，一旦金属材料发生腐蚀，其各方面性能会大幅极具的下降，从而对人来带来巨大的经济损失。

因此，在金属基体上涂覆缓蚀剂可以减缓腐蚀，但目前缓蚀剂成分含有有毒成分，其中咪唑啉及其衍生物类缓蚀剂的应用最为广泛，因此，本领域亟需研发一种环保型无毒的缓蚀剂。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的环保型气相缓蚀剂及其制备方法。

本发明实施例提供一种环保型气相缓蚀剂，所述环保型气相缓蚀剂包括第一质量份的如下组分：

一体化缓释材料10-20份

磷酸5-10份

氨基酸5-10份

表面活性剂1-5份

植酸3-5份

尿素10-20份

黄酮1-5份

葡萄糖酸钠5-10份

去离子水100-150份；

所述一体化缓释材料包括第二质量份的如下组分：

多巴胺15-30份

N，N-二甲基甲酰胺100-200份

N，N′-羰基二咪唑5-10份

三乙胺5-10份

乙酸6-12份。

可选的，所述一体化缓释材料的制备方法包括：

按所述第一质量份，将多巴胺、N，N-二甲基甲酰胺、N，N′-羰基二咪唑、三乙胺和乙酸混合并反应，获得反应沉淀物，将所述反应沉淀物清洗并干燥，获得一体化缓释材料。

可选的，所述反应包括：在温度为15-35℃和搅拌速率为500-1000rpm/min条件下，反应12-24h。

可选的，所述清洗并干燥包括：用柠檬酸清洗后，于30-40℃温度下干燥12-24h。

可选的，所述磷酸包括如下至少一种：氨基三亚甲基膦酸、羟基乙叉二膦酸、磷酸钠。

可选的，所述氨基酸包括如下至少一种：L-丙氨酸、聚天冬氨酸、谷氨酸。

可选的，所述表面活性剂包括如下至少一种：十二烷基苯磺酸钠、三羟甲基氨基甲烷。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种环保型气相缓蚀剂的制备方法，用于制备上述环保型气相缓蚀剂，包括：

按所述第二质量份，将一体化缓释材料、磷酸、氨基酸、表面活性剂、植酸、尿素、黄酮、葡萄糖酸钠和去离子水混合，并依次进行搅拌、超声震荡和球磨，获得环保型气相缓蚀剂。

可选的，所述搅拌速度为100-500rpm/min，所述搅拌时间为10-20min。

可选的，所述超声震荡功率为50-100W，所述超声震荡时间为20-40min。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明实施例提供的环保型气相缓蚀剂，属于气相，其中的一体化材料环保型气相缓蚀剂具有有机环保型气相缓蚀剂的必要特性，既由极性基(含孤电子对的0原子)和非极性的疏水基(烃基)两部分组成。一体化材料环保型气相缓蚀剂含有多巴胺上的儿茶酚基可以与金属进行牢固的络合作用，从而吸附在金属基体表面，而且一体化材料的另一端连接着具有疏水作用的烷基链，使吸附在金属表面的一体化材料变为疏水层，从而避免了水分子的进入，减少了腐蚀的反应发生的条件，从而起到缓蚀的作用。

本发明实施例提供的环保型气相缓蚀剂，采用的缓蚀添加剂均为环保无毒材料，替代了传统型咪唑啉类的有毒的环保型气相缓蚀剂，并且不会对环境人体造成危害，符合国家的绿色、环保、可持续材料的要求。

本发明实施例提供的环保型气相缓蚀剂中的一体化缓蚀材料上含有比较活泼的儿茶酚基，其可以与多种金属络合，所以不但可以应用于单一金属表面，还可以应用于合金基体上。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

具体实施方式

下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

还需要说明的是，本发明中的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

同时，本发明中的术语“第一”、“第二”等，不表示任何顺序或次数，可将这些单词解释为名称。

本发明实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

本发明实施例提供一种环保型气相缓蚀剂，所述环保型气相缓蚀剂包括第一质量份的如下组分：

一体化缓释材料10-20份

磷酸5-10份

氨基酸5-10份

表面活性剂1-5份

植酸3-5份

尿素10-20份

黄酮1-5份

葡萄糖酸钠5-10份

去离子水100-150份；

所述一体化缓释材料包括第二质量份的如下组分：

多巴胺15-30份

N，N-二甲基甲酰胺100-200份

N，N′-羰基二咪唑5-10份

三乙胺5-10份

乙酸6-12份。

上述环保型气相缓蚀剂会增强本发明的缓蚀作用，同时环保无毒，本发明实施例提供的环保型气相缓蚀剂中的一体化缓蚀材料上含有比较活泼的儿茶酚基，其可以与多种金属络合，形成钝化膜达到缓蚀作用，且多巴胺无毒无害。

上述组分中，磷酸，氨基酸，植酸，黄酮，葡萄糖酸钠，均为缓蚀剂材料，N，N-二甲基甲酰胺，N，N′-羰基二咪唑反应物，表面活性剂，水，三乙胺和乙酸均为合成一体化缓蚀材料的原料。

关于上述组分的质量份，若质量份过多，会造成缓蚀剂堆积，加快金属的腐蚀，若质量份过少，缓蚀剂无法到达钝化金属形成保护膜的作用。

作为一些可选的实施例，所述一体化缓释材料的制备方法包括：

按所述第一质量份，将多巴胺、N，N-二甲基甲酰胺、N，N′-羰基二咪唑、三乙胺和乙酸混合并反应，获得反应沉淀物，将所述反应沉淀物清洗并干燥，获得一体化缓释材料。

上述制备方法未酰胺缩合反应，其中，N，N-二甲基甲酰胺为溶剂，N，N′-羰基二咪唑为催化剂，乙酸为羧酸源，多巴胺为胺源，三乙胺调节pH。

作为一些可选的实施例，所述反应包括：在温度为15-35℃和搅拌速率为500-1000rpm/min条件下，反应12-24h。

关于温度限定为15-35℃，若温度过大，会造成酰胺键断裂，不利于反应进行，若温度过小，反应不充分，无足够的酰胺键产生。

作为一些可选的实施例，所述清洗并干燥包括：用柠檬酸清洗后，于30-40℃温度下干燥12-24h。

柠檬酸洗涤的原因在于柠檬酸酸性小，无毒，且可中和过量的三乙胺，吸收水分；

关于干燥温度和时间，若温度过高或时间过高，会导致样品变质，过低会造成干燥不充分。

作为一些可选的实施例，所述磷酸包括如下至少一种：氨基三亚甲基膦酸、羟基乙叉二膦酸、磷酸钠。

作为一些可选的实施例，所述氨基酸包括如下至少一种：L-丙氨酸、聚天冬氨酸、谷氨酸。

作为一些可选的实施例，所述表面活性剂包括如下至少一种：十二烷基苯磺酸钠、三羟甲基氨基甲烷。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种环保型气相缓蚀剂的制备方法，用于制备上述环保型气相缓蚀剂，包括：

按所述第二质量份，将一体化缓释材料、磷酸、氨基酸、表面活性剂、植酸、尿素、黄酮、葡萄糖酸钠和去离子水混合，并依次进行搅拌、超声震荡和球磨，获得环保型气相缓蚀剂。

本发明提供的环保型气相缓蚀剂的制备方法中，反应式如下：

作为一些可选的实施例，所述搅拌速度为100-500rpm/min，所述搅拌时间为10-20min。

上述搅拌速度和搅拌时间数值过大，会造成合成失败，数值过小，会造成合成量小或者合成失败。

作为一些可选的实施例，所述超声震荡功率为50-100W，所述超声震荡时间为20-40min。

上述超声震荡功率和时间数值过大浪费时间和电费且损坏样品，数值过小达不到清洗目的。

本发明实施例中，球磨在行星式球磨机中进行，球磨时间为10-30min。

下面将结合实施例和实验数据，对本发明实施例提供的环保型气相缓蚀剂及其制备方法进行详细说明。

实施例1

一体化缓蚀材料的制备：

取15份多巴胺加入到三口少瓶中，向其中加入100份N，N-二甲基甲酰胺，再取5份N，N′-羰基二咪唑，和5分三乙胺加入到三口烧瓶，最后取6份乙酸加入到三口瓶中，温度为15-35℃机械搅拌，搅拌速率为500rpm，反应12h.将反应后的产物用20份柠檬酸清洗2次，放入30℃烘箱干燥12h，制得多巴胺和乙酸的一体化材料，备用。

环保型气相缓蚀剂的制备：

取10份步骤(1)所制备的一体化材料，5份氨基三亚甲基膦酸，5份L-丙氨酸，1份十二烷基苯磺酸钠，植酸3，尿素10份，1份黄酮，葡萄糖酸钠5份，去离子水100份，采用机械搅拌10min，搅拌速度为100rpm，再超声震荡20min，功率为50W，将产物放入行星式球磨机中球磨10min，最终制得环保型气相缓蚀剂。

实施例2

一体化缓蚀材料的制备：

取20份多巴胺加入到三口少瓶中，向其中加入150份N，N-二甲基甲酰胺，再取8份N，N′-羰基二咪唑，和8分三乙胺加入到三口烧瓶，最后取10份乙酸加入到三口瓶中，温度为15-35℃机械搅拌，搅拌速率为700rpm，反应18h.将反应后的产物用30份柠檬酸清洗2次，放入35℃烘箱干燥18h，制得多巴胺和乙酸的一体化材料，备用。

环保型气相缓蚀剂的制备：

取15份步骤(1)所制备的一体化材料，7份羟基乙叉二膦酸，6份聚天冬氨酸，2份十二烷基苯磺酸钠，植酸3份，尿素15份，2份黄酮，葡萄糖酸钠7份，去离子水120份，采用机械搅拌12min，搅拌速度为300rpm，再超声震荡30min，功率为70W，将产物放入行星式球磨机中球磨15min，最终制得环保型气相缓蚀剂。

实施例3

一体化缓蚀材料的制备：

取30份多巴胺加入到三口少瓶中，向其中加入200份N，N-二甲基甲酰胺，再取10份N，N′-羰基二咪唑，和10分三乙胺加入到三口烧瓶，最后取12份乙酸加入到三口瓶中，温度为15-35℃机械搅拌，搅拌速率为1000rpm，反应24h.将反应后的产物用50份柠檬酸清洗3次，放入40℃烘箱干燥24h，制得多巴胺和乙酸的一体化材料，备用。

环保型气相缓蚀剂的制备：

取20份步骤(1)所制备的一体化材料，10份磷酸钠，10份谷氨酸，5份三羟甲基氨基甲烷，植酸5份，尿素20份，5份黄酮，葡萄糖酸钠10份，去离子水150份，采用机械搅拌20min，搅拌速度为500rpm，再超声震荡40min，功率为100W，将产物放入行星式球磨机中球磨30min，最终制得环保型气相缓蚀剂。

实验例1

以现有咪唑啉类气相缓蚀剂为对比例1，对实施例1-3和对比了1制得的气相缓蚀剂进行缓蚀性能和毒性检测，检测结果如表1所示。

性能检测方法：参照GB/T 18175-2014《水处理剂缓蚀性能的测定旋转挂片法》对上述气相缓蚀剂进行静态挂片失重试验。选取A3钢片悬挂于广口瓶内，分别注入硫及硫化物等腐蚀介质与实施例1-3和对比了1制得的气相缓蚀剂，温度80摄氏度，实验72小时结束，取出挂片，处理表面后称重，腐蚀速率、缓蚀率由计算获得。

表1

试样	对比例1	实施例1	实施例2	实施例3	空白组
						腐蚀速率(mm/a)	0.143	0.087	0.104	0.081	1.175
缓蚀率(％)	88.7	94.3	92.3	93.5	0
						毒性检测	有毒	无毒	无毒	无毒	无

由表1可知，空白组(即未使用缓蚀剂的钢片)在腐蚀介质的入侵下，腐蚀速率最高，因此，缓蚀剂具有一定的防腐作用。对比例1的咪唑啉类气相缓蚀剂有一定的缓蚀作用，但缓蚀的效率和缓蚀率都不及实施例1-3中的环保型气相缓蚀剂，说明本发明实施例提供的环保型气相缓蚀剂不但环保无毒，并且缓蚀效果也较为突出，具有可观的市场应用前景。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种环保型气相缓蚀剂，其特征在于，所述环保型气相缓蚀剂包括第一质量份的如下组分：

一体化缓释材料 10-20份

磷酸 5-10份

氨基酸 5-10份

表面活性剂 1-5份

植酸 3-5份

尿素 10-20份

黄酮 1-5份

葡萄糖酸钠 5-10份

去离子水 100-150份；

所述一体化缓释材料包括第二质量份的如下组分：

多巴胺 15-30份

N，N-二甲基甲酰胺 100-200份

N，N′-羰基二咪唑 5-10份

三乙胺 5-10份

乙酸 6-12份。

2.根据权利要求1所述的一种环保型气相缓蚀剂，其特征在于，所述一体化缓释材料的制备方法包括：

按所述第一质量份，将多巴胺、N，N-二甲基甲酰胺、N，N′-羰基二咪唑、三乙胺和乙酸混合并反应，获得反应沉淀物，将所述反应沉淀物清洗并干燥，获得一体化缓释材料。

3.根据权利要求2所述的一种环保型气相缓蚀剂，其特征在于，所述反应包括：在温度为15-35℃和搅拌速率为500-1000rpm/min条件下，反应12-24h。

4.根据权利要求2所述的一种环保型气相缓蚀剂，其特征在于，所述清洗并干燥包括：用柠檬酸清洗后，于30-40℃温度下干燥12-24h。

5.根据权利要求1所述的一种环保型气相缓蚀剂，其特征在于，所述磷酸包括如下至少一种：氨基三亚甲基膦酸、羟基乙叉二膦酸、磷酸钠。

6.根据权利要求1所述的一种环保型气相缓蚀剂，其特征在于，所述氨基酸包括如下至少一种：L-丙氨酸、聚天冬氨酸、谷氨酸。

7.根据权利要求1所述的一种环保型气相缓蚀剂，其特征在于，所述表面活性剂包括如下至少一种：十二烷基苯磺酸钠、三羟甲基氨基甲烷。

8.一种环保型气相缓蚀剂的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1-7任一项所述的环保型气相缓蚀剂，包括：

按所述第二质量份，将一体化缓释材料、磷酸、氨基酸、表面活性剂、植酸、尿素、黄酮、葡萄糖酸钠和去离子水混合，并依次进行搅拌、超声震荡和球磨，获得环保型气相缓蚀剂。

9.根据权利要求8所述的一种环保型气相缓蚀剂的制备方法，其特征在于，所述搅拌速度为100-500rpm/min，所述搅拌时间为10-20min。

10.根据权利要求8所述的一种环保型气相缓蚀剂的制备方法，其特征在于，所述超声震荡功率为50-100W，所述超声震荡时间为20-40min。