可聚合两性盐缓蚀剂及其作为碳钢缓蚀剂的应用制造技术

本发明专利技术提供一种可聚合的两性盐3-(1-乙烯基-3-咪唑基)丙烷磺酸盐和聚合的两性盐以及聚离子液体作为钢铁缓蚀剂，三者均获得了良好的缓蚀效果，用量少，可以有效降低成本，并且无毒无害，是一种新型的环境友好型缓蚀剂。所述三种缓蚀剂用于室温下的盐酸介质中钢铁的缓蚀。蚀。蚀。

Polymerizable amphoteric salt corrosion inhibitor and its application as corrosion inhibitor for carbon steel

【技术实现步骤摘要】
可聚合两性盐缓蚀剂及其作为碳钢缓蚀剂的应用


[0001]本专利技术涉及一种可聚合两性盐缓蚀剂、聚合的两性盐缓蚀剂以及聚离子液体缓蚀剂和他们的应用，属于缓蚀剂


技术介绍

[0002]钢铁是当今社会生产生活中最重要的材料之一，它在化工生产、交通运输、机械设备、城市建设等方面都有着广泛的应用。钢铁加工过程中许多情况下都会经过酸洗的步骤，这就使得钢铁不可避免的受到腐蚀和消耗。另外，在化工生产中经常会用到一些酸性介质，使得设备受到不同程度的腐蚀和损坏，这严重影响了设备的使用寿命甚至造成安全隐患。所以减缓和抑制钢铁材料的腐蚀就显得尤为重要。
[0003]添加缓蚀剂是一种常用的缓蚀手段，因其添加量少、操作方便、经济有效的特点得到广泛应用。缓蚀剂根据化学成分可分为无机缓蚀剂、有机缓蚀剂、聚合物类缓蚀剂。常用的酸洗缓蚀剂主要包括含铬酸根的无机缓蚀化合物，以及一些有机磷缓蚀化合物。目前，铬酸根类的缓蚀剂效果较好，但毒性大，应用受到限制；磷酸盐类缓蚀剂(磷酸盐、磷酸酯、聚磷酸盐、有机多元膦酸等)本身虽属于无毒或低毒的水处理剂，但它们会造成水体的富营养化，故被列为第二类污染物。为此，开发一种低磷或无磷的，无毒，对环境友好的新型缓蚀剂是非常有意义的。
[0004]在缓蚀剂领域，结构中含有N、O、P、S等杂原子，或含有π电子结构的化合物已被证实具有缓释效果。研究较多的是含有咪唑环的有机物，它们通过物理或化学吸附的方式在金属表面形成保护层，抑制金属腐蚀的阴极或阳极反应，达到缓蚀效果。但目前大多数有机缓蚀剂都是小分子化合物。事实上，对于含有多个带孤对电子的杂原子或π电子芳环侧基的高分子链来说，单条高分子链与金属表面的吸附点众多，呈现出很强的吸附能力。同时，高分子链的覆盖面积大，因此高分子缓蚀剂的用量相对会更少。因而对于高分子缓蚀剂的研究具有重要意义。此外，随着人们环保意识日益增强，离子液体作为一种无毒无害的环保材料受到越来越多的关注。离子液体具有低蒸气压、不易燃、无毒、结构易于优化等一系列优良特性，并且已被报道可作为酸性介质中金属缓蚀剂，如CN201410776405.4公开的复合离子液体钢铁缓蚀剂及应用等。但目前作为酸性介质中碳钢材料缓蚀剂的离子液体种类较少，缓蚀效果也有待提升。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种可聚合两性盐缓蚀剂、聚合的两性盐缓蚀剂以及聚离子液体缓蚀剂。三者均具有缓蚀效果，聚合的两性盐和聚离子液体在低浓度下即可达到良好的缓释效果，可以有效降低缓蚀剂的用量。
[0006]本专利技术中的可聚合的两性盐缓蚀剂，中文名为3-(1-乙烯基-3-咪唑基)丙烷磺酸盐，含有可聚合的碳碳双键、咪唑环以及丙烷磺酸根，同一个分子中同时含有正负电荷，其分子结构如下：
[0007][0008]本专利技术中可聚合的两性盐缓蚀剂在钢铁材料缓蚀中的应用，应用时缓蚀剂的总浓度为5～500ppm(质量浓度，下同)，优选浓度为 100～500ppm。使用条件可以是任意的酸性环境和常温至80℃的温度条件下。
[0009]本专利技术中的聚合两性盐缓蚀剂，中文名为聚3-(1-乙烯基-3-咪唑基)丙烷磺酸盐，由带有可聚合基团的单体聚合而成，分子中包含多个重复单元，并且同一个分子中含有多个正负电荷，其聚合后的分子结构如下：
[0010][0011]其平均聚合度n值为10-25，优选为18-25，最优选为21。
[0012]本专利技术中聚合两性盐缓蚀剂在钢铁材料缓蚀中的应用，应用时缓蚀剂的总浓度为5～500ppm，优选浓度为5～10ppm。使用条件可以是任意的酸性环境和常温至80℃的温度条件下。
[0013]本专利技术中一种聚离子液体缓蚀剂，阳离子为烷基磺酸修饰的聚乙烯基咪唑，阴离子为氯离子，硫酸根，磷酸根，硫酸氢根，对甲苯磺酸根，但不限于这些阴离子，其阳离子结构如下：
[0014][0015]其平均聚合度n值为10-25，优选为18-25，最优选为21。
[0016]本专利技术中聚离子液体缓蚀剂在钢铁材料缓蚀中的应用，应用时离子液体总浓度为5～500ppm，优选浓度为50～100ppm，使用条件可以是任意的酸性环境和常温至80℃的温度条件下。按目前研究结果表明，平均聚合度为21的聚合产品/氯化聚合产品的使用性能最佳。
[0017]上述三种缓蚀剂也可以复配使用。
[0018]本专利技术所述碳钢缓蚀剂具有缓蚀效果好，稳定安全的特性，特别是该单剂中含有乙烯基，在本身就具有缓蚀性能的同时，所含的-C＝C
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键通过聚合反应形成疏水的碳链，从而抑制碳钢腐蚀的性能大大提高；酸化的离子液体虽然具有一定酸性，但仍能达到90％以上的缓蚀率；并且，该聚合型单剂具有无毒，绿色环保的特性，在抑制腐蚀过程中无致诱变、致癌物质产生，而且效果良好，在金属酸洗的缓蚀方面具有非常广泛的应用前景。特别是聚合的两性盐和聚离子液体在低浓度下即可达到良好的缓释效果，可以有效降低缓蚀剂的用量。
附图说明
[0019]图1是在0.5mol/L的盐酸溶液中加入不同浓度的3-(1-乙烯基-3
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咪唑基)丙烷磺酸盐的动电位极化曲线对比图。
[0020]图2是在0.5mol/L的盐酸溶液中加入不同浓度的3-(1-乙烯基-3
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咪唑基)丙烷磺酸盐的阻抗图。
[0021]图3是在0.5mol/L的盐酸溶液中加入不同浓度的聚3-(1-乙烯基
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3-咪唑基)丙烷磺酸盐的动电位极化曲线对比图。
[0022]图4是在0.5mol/L的盐酸溶液中加入不同浓度的聚3-(1-乙烯基
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3-咪唑基)丙烷磺酸盐的阻抗图。
[0023]图5是在0.5mol/L的盐酸溶液中加入不同浓度的氯化聚3-(1-乙烯基-3-咪唑基)丙烷磺酸盐的动电位极化曲线对比图。
[0024]图6是在0.5mol/L的盐酸溶液中加入不同浓度的氯化聚3-(1-乙烯基-3-咪唑基)丙烷磺酸盐的阻抗图。
具体实施方式
[0025]下面结合实施例的附图对本专利技术做进一步的说明，但不限于此。本领域的技术人
员应该明了，所述实施例仅仅用于帮助理解本专利技术，不应视为对本专利技术的具体限制。
[0026]实施例所用缓蚀剂均为本实验室自行合成，以下是参考合成方法，具体条件可以根据需要进一步优化，聚合产品的聚合度随制备方法和条件的变化有一定变化，可以根据使用需要由本领域技术人员根据需要优化调整。
[0027]1. 3-(1-乙烯基-3-咪唑基)丙烷磺酸盐的合成方法为：乙烯基咪唑和1，3-丙烷磺内酯分别溶解于溶剂中，将溶有1，3-丙烷磺内酯的溶液加入溶有乙烯基咪唑的溶液中，控制适宜的反应条件得到反应产物，然后经洗涤分离等步骤回收目的产物。
[0028]一种具体过程为：将乙烯基咪唑(4.7055g，0.05mol)溶解于30 ml丙酮并加入100ml圆底烧瓶中，将1，3-丙烷磺内酯(6.1070g， 0.05mol)溶解于30ml丙酮，在冰水浴中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可聚合两性盐缓蚀剂，其特征在于：含有可聚合的碳碳双键、咪唑环以及丙烷磺酸根，同一个分子中同时含有正负电荷，其分子结构如下：2.权利要求1所述的两性盐缓蚀剂在钢铁材料缓蚀中的应用，其特征在于：缓蚀剂的浓度为5～500ppm。3.权利要求1所述的两性盐缓蚀剂在钢铁材料缓蚀中的应用，其特征在于：缓蚀剂的浓度为100～500ppm。4.一种聚合的两性盐缓蚀剂，其特征在于：由带有可聚合基团的单体聚合而成，分子中包含多个重复单元，并且同一个分子中含有多个正负电荷，其分子结构如下：其平均聚合度n值为10-25，优选为18-25，最优选为21。5.权利要求4所述的聚合的两性盐缓蚀剂在钢铁材料缓蚀中的应用，其特征在于：缓蚀剂的浓度为5～500ppm。6.权利要求4所述的聚合两性盐缓蚀剂在钢铁材料缓蚀中的应用，其特征在于：缓蚀剂的浓度为5～10ppm。7.一种聚离子液体缓蚀剂，其特征在于：阳离子为烷基磺酸修饰的聚乙烯基咪唑，阴离子包括氯离子、硫酸根、磷酸根、硫酸氢根或对甲苯磺酸根，其阳离子结构如下：
其平均聚合度n值为10-25，优选为18-25，最优选为21。8.根据权利要求7所述的聚离子液体在钢铁材...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丹，桂建舟，王婧辉，潘世光，曹淑云，刘成伟，马爱静，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：