硫醚类铜基自组装膜的制备及缓蚀应用制造技术

本发明专利技术涉及缓蚀应用技术领域，提供了一种硫醚类化合物的制备方法及在金属铜表面形成SAMs的方法，硫醚类化合物的制备包括：S1、以N

【技术实现步骤摘要】
硫醚类铜基自组装膜的制备及缓蚀应用


[0001]本专利技术涉及缓蚀应用
，特别涉及一种硫醚类化合物的制备方法及在金属铜表面形成自组装膜(SAMs)的方法。

技术介绍

[0002]金属铜具有优良的特性被广泛应用于桥梁建筑、船舶工业、航空工业和热力交换等领域，在上述行业中，设备往往要面对相对复杂的服役条件(例如酸洗过程和酸雨环境等)，使金属铜易于发生腐蚀从而影响设备的正常运行，这将会造成严重的经济和能源损失。添加缓蚀剂是一种重要的金属腐蚀防护方法，然而，缓蚀剂添加到介质中时，后期废弃物排放需要大量的后处理工作，且难以实现缓蚀剂的回收利用，会造成巨大的资源浪费。
[0003]近年来，单分子层自组装膜(SAMs)受到广泛关注，该缓蚀方法具有技术简单、适用范围广等优点。SAMs的形成是有机物分子在溶液或气相中自发地吸附在金属表面上所形成的紧密排列的二维有序单分子层，其厚度为零点几纳米到几个纳米，能有效的阻止金属与腐蚀介质的接触和腐蚀。相比传统高效有机缓蚀剂来说，SAMs在自组装过程中，基本结构单元自发组织或聚集成具有规则几何外观的稳定结构，且自组装溶液可浓缩回收再利用，解决了缓蚀剂难以回收和缓蚀溶液后处理繁杂的问题，同时降低了能源和经济损失。然而，高效自组装缓蚀膜的制备及其对铜在0.5M硫酸介质中的缓蚀作用还需进一步探究。
[0004]因此，有必要研究一种高效含硫醚类铜基自组装缓蚀膜，来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是至少克服现有技术不足之一，提供了一种硫醚类化合物的制备方法及在金属铜表面形成SAMs的方法，成功制备硫醚类自组装分子，并使其成功自组装到金属铜表面，且SAMs在0.5M硫酸介质中表现出高效的缓蚀效果。
[0006]本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术的硫醚类化合物自组装分子，依据取代基碳链长短的不同来设计了两个硫醚化合物。所制备的两种硫醚化合物分别分散到乙醇溶液中形成自组装液，铜片通过溶液静置自组装形成SAMs，该SAMs在酸性条件下对金属铜展现出了优异的腐蚀抑制性能。
[0008]一方面，本专利技术提供了一种硫醚类化合物的制备方法，所述硫醚类化合物用于自组装分子，所述制备方法包括：
[0009]S1、在室温条件下的暗处，将N
‑
溴代琥珀酰亚胺(NBS)加入到装有烷基醛和丙烷
‑
1,3
‑
二硫醇的容器中，溶剂为四氢呋喃(THF)，进行搅拌反应；
[0010]S2、待反应完成后，将S1中混合物用乙醚和水进行初步分离，并用乙醚萃取水层；
[0011]S3、将S2得到的有机层进行减压浓缩，浓缩物用正己烷经硅藻土过滤，得到淡黄色液体产物。
[0012]如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S1中，反应中各
物质的量按以下比例：NBS为2
‑
5g，烷基醛为5
‑
15ml，丙烷
‑
1，3
‑
二硫醇为10
‑
20ml，反应温度为20
‑
30℃。
[0013]如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S1中，所述烷基醛为戊醛或辛醛。
[0014]如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S3中，当所述烷基醛为戊醛时，得到的淡黄色液体产物为2
‑
丁基
‑
1,3
‑
二硫烷(BD)；当所述烷基醛为辛醛时，得到的淡黄色液体产物为2
‑
庚基
‑
1，3
‑
二硫烷(HD)。
[0015]如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S2中，乙醚和水体积比为0.5
‑
2。
[0016]另一方面，本专利技术还提供了硫醚类化合物在金属铜表面形成SAMs的方法，对比了两种不同取代基硫醚自组装膜的缓蚀效果。所述硫醚类化合物通过上述的制备方法得到；所述硫醚类化合物在金属铜表面形成SAMs的方法包括：
[0017]X1、铜的预处理：将铜样品表面进行打磨，超声清洗，干燥备用；
[0018]X2、自组装：将预处理后的铜样品在温度为288
‑
308K下，浸入配置好的含有自组装分子的乙醇溶液中进行自组装，一定时间之后用超纯水清洗铜样品，即在铜样品表面形成SAMs。
[0019]如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤X1中，金属铜为99.9％的纯铜，使用前先将金属铜样品分别用#400、#800、#1000、#1500和#3000的金刚砂纸逐级打磨，打磨好的样品分别经乙醇和丙酮超声清洗，冷风吹干备用。
[0020]如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤X2中，当自组装分子为2
‑
丁基
‑
1,3
‑
二硫烷(BD)时：
[0021]在298K下，自组装时间为18h，浓度为4mM时，其形成的自组装膜对金属铜的缓蚀效率为95.7％；或者，
[0022]在298K下，自组装时间为18h，浓度为6mM时，其形成的自组装膜对金属铜的缓蚀效率为96.0％；或者，
[0023]在298K下，自组装时间为18h，浓度为8mM时，其形成的自组装膜对金属铜的缓蚀效率为96.6％；或者，
[0024]在298K下，自组装时间为18h，浓度为10mM时，其形成的自组装膜对金属铜的缓蚀效率为99.6％；或者，
[0025]在298K下，自组装浓度为10mM，时间为5h时，其形成的自组装膜对金属铜的缓蚀效率为96.7％；或者，
[0026]在298K下，自组装浓度为10mM时，时间为9h时，其形成的自组装膜对金属铜的缓蚀效率为98.2％；或者，
[0027]在298K下，自组装浓度为10mM，时间为12h时，其形成的自组装膜对金属铜的缓蚀效率为98.6％；或者，
[0028]在298K下，自组装浓度为10mM，时间为18h时，其形成的自组装膜对金属铜的缓蚀效率为99.6％；或者，
[0029]在298K下，自组装浓度为10mM，时间为24h时，其形成的自组装膜对金属铜的缓蚀效率为99.0％。
[0030]如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤X2中，当自组装分子为2
‑
庚基
‑
1，3
‑
二硫烷(HD)或2
‑
丁基
‑
1,3
‑
二硫烷(BD)时，在自组装浓度为10mM，自组装时间为18h时，形成的SAMs在0.5M H2SO4溶液中缓蚀效果最优，且BD的缓蚀效果优于HB，主要归因于BD较小的空间位阻，更容易在金属表面进行自组装。
[0031]本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硫醚类化合物的制备方法，其特征在于，所述硫醚类化合物作为自组装分子，所述制备方法包括：S1、在室温条件下的暗处，将N
‑
溴代琥珀酰亚胺(NBS)加入到装有烷基醛和丙烷
‑
1,3
‑
二硫醇的容器中，溶剂为有四氢呋喃THF，搅拌进行反应；S2、待反应完成后，将S1中混合物用乙醚和水进行初步分离，并用乙醚萃取水层；S3、将S2得到的有机层进行减压浓缩，浓缩物用正己烷经硅藻土过滤，得到淡黄色液体产物。2.如权利要求1所述的硫醚类化合物的制备方法，其特征在于，步骤S1中，反应中各物质的量按以下比例：NBS为2
‑
5g，烷基醛为5
‑
15ml，丙烷
‑
1，3
‑
二硫醇为10
‑
20ml，反应温度为20
‑
30℃。3.如权利要求1所述的硫醚类化合物的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述烷基醛为戊醛或辛醛。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的硫醚类化合物的制备方法，其特征在于，步骤S3中，当所述烷基醛为戊醛时，得到的淡黄色液体产物为2
‑
丁基
‑
1,3
‑
二硫烷BD；当所述烷基醛为辛醛时，得到的淡黄色液体产物为2
‑
庚基
‑
1，3
‑
二硫烷HD。5.如权利要求1所述的硫醚类化合物的制备方法，其特征在于，步骤S2中，乙醚和水体积比为0.5
‑
2。6.一种硫醚类化合物在金属铜表面形成SAMs的方法，其特征在于，所述硫醚类化合物通过如权利要求1
‑
5任一项所述的制备方法得到；所述硫醚类化合物在金属铜表面形成SAMs的方法包括：X1、铜的预处理：将铜样品表面进行打磨，超声清洗，干燥备用；X2、自组装：将预处理后的铜样品在288
‑
308K下，浸入配置好的含有自组装分子的乙醇溶液中进行自组装，一定时间之后用超纯水清洗铜样品，即...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯丽，郑思远，李甲男，朱海林，马雪梅，王蓉珍，胡志勇，梁金虎，耿涛，孙永强，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：