CN115028591B - 一种蒽醌类化合物及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蒽醌类化合物及其应用，该蒽醌类化合物包括摩尔比为1：1：1的氨基蒽醌、原甲酸三乙酯、1,3‑二甲基巴比妥酸，其制备方法如下：S1：取1mmol氨基蒽醌、1mmol原甲酸三乙酯、1mmol 1,3‑二甲基巴比妥酸以及2ml乙酸置于圆底烧瓶中，室温搅拌至反应结束；S2：将S1中反应结束的溶液过滤得到固体物质，再将所述固体物质用乙酸进行重结晶，得5‑氨基蒽醌‑1,3‑二甲基嘧啶‑2,4,6(1H，3H，5H)‑三酮，即为蒽醌类化合物。本发明提供的蒽醌类化合物能在阻碍腐蚀性液体与碳钢表面接触中应用，制得的蒽醌类化合物是一种低毒的物质，符合绿色缓蚀剂发展的趋势。

Description

一种蒽醌类化合物及其应用
技术领域
本发明涉及碳钢缓蚀剂技术领域，具体为一种蒽醌类化合物及其应用。
背景技术
立足保护生态环境和可持续发展战略的需要，酸性或中性缓蚀剂不仅要求具有低廉的成本、稳定高效的防腐效果和安全方便的管理使用方法，而且在应用开发过程中要适应绿色化学的要求，降低产品的环境负荷。
传统的高效无机酸性缓蚀剂产品如：铬酸盐类和重铬酸盐类，因其对人体有毒且对环境污染严重而逐渐被禁用和淘汰。目前占有主要市场份额的有机缓蚀剂如：苯并三氮唑类、苯并咪唑类、硫脲类、胺类和脂肪酸类，仍旧无法兼顾防腐性能指标高和低污染物排放。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种蒽醌类化合物及其应用，该蒽醌类化合物制备方法简单，且能阻碍腐蚀性液体与碳钢表面接触，具有较好的缓蚀效果，且低毒环保。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种蒽醌类化合物，包括摩尔比为1：1：1的氨基蒽醌、原甲酸三乙酯、1,3-二甲基巴比妥酸，其制备方法如下：
S1：取1mmol氨基蒽醌、1mmol原甲酸三乙酯、1mmol 1,3-二甲基巴比妥酸以及2ml乙酸置于圆底烧瓶中，室温搅拌至反应结束；
S2：将S1中反应结束的溶液过滤得到固体物质，再将所述固体物质用乙酸进行重结晶，得蒽醌类化合物5-氨基蒽醌-1,3-二甲基嘧啶-2,4,6(1H，3H，5H)-三酮。
进一步地，所述S1中通过薄层色谱法来确定反应终点。
本发明提供的一种蒽醌类化合物的应用，用于阻碍腐蚀性液体与碳钢表面接触，提高防腐蚀性能。
进一步地，该蒽醌类化合物的使用方法包括以下步骤：
首先将酸性或中性溶液、蒽醌类化合物混合制得缓蚀液；再将碳钢或碳钢制品浸没于缓蚀液中。
进一步地，所述酸性溶液为浓度为0.1mol/L的盐酸；所述中性溶液是质量分数为3.5％的NaCl溶液。
进一步地，每毫升酸性或中性溶液添加0.01～1mmol的蒽醌类化合物。
进一步地，所述碳钢或碳钢制品浸没于缓蚀液中时浸没温度为25℃～45℃。
进一步地，所述碳钢或碳钢制品中Fe含量为98.0％，Mn含量为1.5-1.6％，Ni含量为0.3-0.4％。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的蒽醌类化合物能用于阻碍腐蚀性液体与碳钢表面接触，提高防腐蚀性能，该蒽醌类化合物通过蒽醌分子结构的特点，通过分子对内的苯环离域π键提供孤对电子与碳钢的空轨道结合，吸附在碳钢表面，形成保护膜；又由于蒽醌分子是个平面结构，自身的碳原子环具有疏水性能，所以形成的保护膜能够阻碍腐蚀性液体与碳钢表面接触，从而提供防腐蚀性能。且该蒽醌类化合物通过氨基蒽醌、原甲酸三乙酯、1,3-二甲基巴比妥酸三种物质便可制得，其中的氨基蒽醌是一种药物中间体，低毒环保，不会给环境带来负荷，且制得的蒽醌类化合物也是一种低毒的物质，符合绿色缓蚀剂发展的趋势。
(2)本发明提供的蒽醌类化合物制备方法简单，且用作缓蚀剂的适用性强，适用范围广泛，在酸性以及含氯离子的中性溶液中均具有优良的缓蚀性能。
(3)本发明提供的蒽醌类化合物用作缓蚀剂具有高效性，添加少量的缓蚀剂就能实现较好的缓蚀性能。
(4)本发明提供的蒽醌类化合物用作缓蚀剂具有较好的耐久性，能够长时间在腐蚀介质中保持较高的缓蚀效率。
附图说明
图1为本发明中蒽醌类化合物结构式；
图2为本发明中蒽醌类化合物合成方程式；
图3为本发明中蒽醌类化合物的傅立叶转换红外光谱图；
图4为本发明中蒽醌类化合物的核磁共振氢谱图；
图5为本发明浸泡试验结果图；
图6为本发明中不同浓度蒽醌类化合物的电化学交流阻抗谱(EIS)图；
图7为本发明中不同浓度蒽醌类化合物的极化曲线图。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
本实施例提供一种蒽醌类化合物，包括摩尔比为1：1：1的氨基蒽醌、原甲酸三乙酯、1,3-二甲基巴比妥酸，制备方法如下：
S1：取1mmol氨基蒽醌、1mmol原甲酸三乙酯、1mmol 1,3-二甲基巴比妥酸以及2ml乙酸置于圆底烧瓶中，室温搅拌至反应结束(通过薄层色谱法来确定反应终点)；
S2：将S1中反应结束的溶液过滤得到固体物质，再将所述固体物质用乙酸进行重结晶，得蒽醌类化合物5-氨基蒽醌-1,3-二甲基嘧啶-2,4,6(1H，3H，5H)-三酮(该物质的结构式如图1所示，该物质的合成方程式如图2所示)。
图3为蒽醌类化合物的傅立叶转换红外光谱图；图4为蒽醌类化合物的核磁共振氢谱图。
本实施例还提供一种蒽醌类化合物的应用，用于阻碍腐蚀性液体与碳钢表面接触，提高防腐蚀性能，具体的使用方法包括以下步骤：
首先将酸性或中性溶液、蒽醌类化合物混合制得缓蚀液(每毫升酸性或中性溶液添加0.01～1mmol的蒽醌类化合物)；再将碳钢材料或碳钢材料制品浸没于缓蚀液中，浸没的温度为25℃～45℃。
其中酸性溶液为浓度为0.1mol/L的盐酸；所述中性溶液是质量分数为3.5％的NaCl溶液；所述碳钢或碳钢制品中Fe含量为98.0％，Mn含量为1.5-1.6％，Ni含量为0.3-0.4％。
将本实施例提供的蒽醌类化合物进行性能测试：
1.浸泡试验：将碳钢浸没于含蒽醌类化合物的缓蚀液中，一段时间后，观察碳钢的表面腐蚀情况(对照组：相同条件将碳钢浸没于不含蒽醌类化合物的缓蚀液中)；
2.选取蒽醌类化合物添加浓度分别为0.01mmol/L、0.05mmol/L、0.1mmol/L、0.5mmol/L、1mmol/L采用电化学交流阻抗谱(EIS)和动电位极化法进行缓蚀性能表征。
图5为浸泡试验结果图，A部分为空白对照组结果，B部分为含蒽醌类化合物的结果。结论：本实施例提供的含蒽醌类化合物具有很好的缓蚀性能，能延缓碳钢表面的腐蚀。
图6为不同浓度蒽醌类化合物的电化学交流阻抗谱(EIS)图，图7为不同浓度蒽醌类化合物的极化曲线图。结论：两种方法得出的图谱数据总体变化趋势一致，不同浓度蒽醌类化合物均具有优良的缓蚀性能。
实施例一
取3.5％氯化钠溶液(pH＝7)、蒽醌类化合物混合得缓蚀液，其中蒽醌类化合物的有效含量为1mmol/L，再将碳钢浸没于缓蚀液中(浸没温度为25℃)。
通过试验测试获得缓蚀效率分别为，电化学阻抗谱83.58％，动电位极化曲线86.36％，表明使用较少量的蒽醌类化合物便可获得较好的缓释效果。
实施例二
取3.5％氯化钠溶液(pH＝7)、蒽醌类化合物
混合得缓蚀液，其中蒽醌类化合物的有效含量为0.5mmol/L，再将碳钢浸没于缓蚀液中(浸没温度为25℃)。
通过试验测试获得缓蚀效率分别为，电化学阻抗谱82.79％，动电位极化曲线85.54％，表明使用较少量的蒽醌类化合物便可获得较好的缓释效果。
实施例三
取3.5％氯化钠溶液(pH＝7)、蒽醌类化合物混合得缓蚀液，其中蒽醌类化合物的有效含量为1mmol/L，再将碳钢浸没于缓蚀液中(浸没温度为45℃)。
通过试验测试获得缓蚀效率分别为，电化学阻抗谱78.02％，动电位极化曲线81.54％，表明使用较少量的蒽醌类化合物便可获得较好的缓释效果。
实施例四
取0.1mol/L盐酸溶液(pH＝1.0)、蒽醌类化合物
混合得缓蚀液，其中蒽醌类化合物的有效含量为1mmol/L，再将碳钢浸没于缓蚀液中(浸没温度为25℃)。
通过试验测试获得缓蚀效率分别为，电化学阻抗谱75.89％，动电位极化曲线75.58％，表明使用较少量的蒽醌类化合物便可获得较好的缓释效果。
实施例五
取0.1mol/L盐酸溶液(pH＝1.0)、蒽醌类化合物混合得缓蚀液，其中蒽醌类化合物的有效含量为1mmol/L，再将碳钢浸没于缓蚀液中(浸没温度为45℃)。
通过试验测试获得缓蚀效率分别为，电化学阻抗谱70.85％，动电位极化曲线73.35％，表明使用较少量的蒽醌类化合物便可获得较好的缓释效果。
实施例六
取0.01mol/L盐酸溶液(pH＝2.0)、蒽醌类化合物混合得缓蚀液，其中蒽醌类化合物的有效含量为1mmol/L，再将碳钢浸没于缓蚀液中(浸没温度为25℃)。
通过试验测试获得缓蚀效率分别为，电化学阻抗谱73.57％，动电位极化曲线73.98％，表明使用较少量的蒽醌类化合物便可获得较好的缓释效果。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种蒽醌类化合物的应用，其特征在于，用于阻碍腐蚀性液体与碳钢表面接触，提高防腐蚀性能；所述蒽醌类化合物为5-氨基蒽醌-1,3-二甲基嘧啶-2,4,6(1H，3H，5H)-三酮；
该蒽醌类化合物的使用方法包括以下步骤：
首先将酸性或中性溶液、蒽醌类化合物混合制得缓蚀液；再将碳钢或碳钢制品浸没于缓蚀液中；所述酸性溶液为浓度为0.1mol/L的盐酸；所述中性溶液是质量分数为3.5％的NaCl溶液。
2.根据权利要求1所述的一种蒽醌类化合物的应用，其特征在于，每毫升酸性或中性溶液添加0.01～1mmol的蒽醌类化合物。
3.根据权利要求2所述的一种蒽醌类化合物的应用，其特征在于，所述碳钢或碳钢制品浸没于缓蚀液中时浸没温度为25℃～45℃。
4.根据权利要求3所述的一种蒽醌类化合物的应用，其特征在于，所述碳钢或碳钢制品中Fe含量为98.0％，Mn含量为1.5-1.6％，Ni含量为0.3-0.4％。
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