一种基于5-羟甲基糠醛修饰壳聚糖的碳钢酸洗缓蚀剂制造技术

本发明专利技术涉及缓蚀剂领域，具体涉及一种基于5

【技术实现步骤摘要】
一种基于5
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羟甲基糠醛修饰壳聚糖的碳钢酸洗缓蚀剂


[0001]本专利技术涉及缓蚀剂领域，具体涉及一种基于5
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羟甲基糠醛修饰壳聚糖的碳钢酸洗缓蚀剂。

技术介绍

[0002]碳钢是工农业生产和人类生活中应用最广泛的金属材料(Zhang,W.,et al.Carbohydrate Polymers 2020,238,116216；Obot,I.B.,et al.Journal of Molecular Liquids 2109,277,749)。然而在酸洗除垢、油井酸化、海水脱盐等相关化学工业过程中，碳钢会与侵蚀性介质接触产生严重腐蚀，造成巨大的经济损失和资源浪费，甚至危及到人的生命安全。因此，做好腐蚀防护工作，关系到保护环境、节省资源以及实施可持续发展战略等社会和经济问题。在各种防腐手段中添加缓蚀剂具有操作方便、投资低、实用性强等优点，而在金属腐蚀防护领域中广泛应用。特别含N、O、S等杂原子以及π键组成的有机缓蚀剂能够将孤对电子提供给金属表面，因而具有良好的抗腐蚀性能(Sareni,M.,et al.Corrosion Science 2006,48,1404；Gao,Y.,et al.Desalination 2015,365,220；Wang,C.,et al.Journal of Cleaner Production 2019,238,117823)，但是因其对环境、生物的毒害性而逐步被禁止使用。基于环境保护和可持续发展战略需求，制备高效、廉价、环境友好的缓蚀剂成为当务之急。
[0003]天然聚合物与自然生态系统相匹配，来源广、成本低、直接排放不污染环境，已成为绿色缓蚀剂研究的热点(Zhang,W.,et al.Carbohydrate Polymers 2021,260,117842；Solomon,M.M.et al.ACS Applied Materials&Interfaces 2018,10,28112)。壳聚糖及其衍生物可被视为有机缓蚀剂的一个有吸引力的替代品，它可通过壳聚糖链上的
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OH和
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NH2基团与金属离子螯合，更易吸附在金属表面，抑制活性腐蚀位点。但是目前对壳聚糖聚合物作为碳钢在酸性介质中的缓蚀机制研究比较少，而且几乎没有扩展壳聚糖席夫碱的形成和描述反应参数(如反应物摩尔比的变化)对腐蚀应用的影响。鉴于此，本专利技术将利用壳聚糖和5
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羟甲基糠醛为单体，通过改变取代度，实现分子层面上调控吸附位点数，合成高效、环保型5
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羟甲基糠醛
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壳聚糖席夫碱缓蚀剂。
[0004]本专利技术将有助于更好地理解结构单元所控制的分子影响，并为新型壳聚糖席夫碱碳钢酸洗缓蚀剂的设计提供新的思路。

技术实现思路

[0005]1、专利技术目的
[0006]本专利技术提出了一种基于5
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羟甲基糠醛
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壳聚糖席夫碱的碳钢酸洗缓蚀剂，可以有效降低碳钢在酸性溶液中的腐蚀。同时解决现有缓蚀剂存在毒性大、工艺复杂、易对环境造成二次污染等问题。
[0007]2、本专利技术所采用的技术方案
[0008]本专利技术技术原理如下：本专利技术利用采用壳聚糖(优选为纯化后的壳聚糖)和5
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羟甲
基糠醛为单体，通过加入不同摩尔比例的5
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羟甲基糠醛制备不同取代度的5
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羟甲基糠醛
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壳聚糖席夫碱，所述5
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羟甲基糠醛
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壳聚糖席夫碱结构如图1所示。
[0009]优选的，所述不同取代度的5
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羟甲基糠醛
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壳聚糖由壳聚糖与5
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羟甲基糠醛分别按摩尔比为1：1
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1：3发生曼尼希碱反应得到，进一步优选为1:1、1:2或1:3，最优选为1:3。
[0010]优选的，所述碳钢酸洗缓蚀剂中5
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羟甲基糠醛
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壳聚糖席夫碱的浓度为100mg/L
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400mg/L，进一步优选为300
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400mg/L。
[0011]优选的，所述碳钢酸洗缓蚀剂中酸洗溶液为1mol/L HCl水溶液。
[0012]优选的，所述碳钢酸洗缓蚀剂用于中高温酸性介质中的缓蚀剂，所述中高温是指温度为20～55℃，进一步优选为20
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35℃。
[0013]优选的，所述5
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羟甲基糠醛
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壳聚糖席夫碱由下述方法制备而成：
[0014](1)制备：将纯化的壳聚糖(mw＝50,000
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190,000；85％去乙酰化)混合在50ml 2V％乙酸水溶液中，在30℃下搅拌6h以获得透明、均匀的粘性溶液。然后，将溶于乙醇中的不同摩尔比的5
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羟甲基糠醛(Chi
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Cn1为0.73mL；2.19mL用于Chi
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Cn3)倒入壳聚糖溶液中，在50℃下保持6h；观察到深黄色凝胶的形成，证实壳聚糖聚合物的形成。
[0015](2)后处理：所得产物用5wt％氢氧化钠水溶液沉淀，然后过滤，并用蒸馏水和乙醇洗涤，以除去未反应的5
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羟甲基糠醛得5
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羟甲基糠醛
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壳聚糖席夫碱。
[0016]根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供了一种基于5
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羟甲基糠醛
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壳聚糖席夫碱的碳钢酸洗缓蚀剂缓蚀性能的评价方法，包括如下步骤：
[0017](1)不同摩尔比的5
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羟甲基糠醛与壳聚糖的曼尼希碱反应，得到不同取代度的5
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羟甲基糠醛
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壳聚糖席夫碱缓蚀剂。
[0018](2)称取10～40mg步骤(1)得到壳聚糖席夫碱缓蚀剂充分溶解于酸洗液，然后定容至100mL即可制得测试溶液。
[0019](3)室温下，用暴露表面积为0.5cm2的碳钢试样作为工作电极，测量加缓蚀剂前后碳钢电极在盐酸溶液中的Tafel极化曲线和交流阻抗数据，评价不同取代度的壳聚糖席夫碱缓蚀剂的缓蚀性能；
[0020](4)20～55℃下，在步骤(2)制备好的腐蚀溶液中的进行失重挂片实验，评价缓蚀性能；
[0021]优选的，所述酸洗溶液为1mol/L HCl水溶液。
[0022]进一步，所述温度为室温(～30℃)，采用静态法进行失重和电化学实验。
[0023]根据本专利技术的第三个方面，本专利技术提供了一种基于5
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羟甲基糠醛
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壳聚糖席夫碱的碳钢酸洗缓蚀剂的应用方法，在一定温度下用于对盐酸酸洗液的缓蚀。
[0024]优选的，所述一定温度是指在20
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55℃，进一步优选为25
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35℃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于5
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羟甲基糠醛
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壳聚糖席夫碱的碳钢酸洗缓蚀剂，其特征在于：所述5
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羟甲基糠醛
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壳聚糖席夫碱由下述方法制备而成：采用壳聚糖和5
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羟甲基糠醛为单体，通过加入不同摩尔比例的5
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羟甲基糠醛制备得到不同取代度的5
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羟甲基糠醛
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壳聚糖席夫碱。2.根据权利要求1所述的基于5
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羟甲基糠醛
‑
壳聚糖席夫碱的碳钢酸洗缓蚀剂，其特征在于：所述不同取代度的5
‑
羟甲基糠醛
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壳聚糖由壳聚糖与5
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羟甲基糠醛分别按摩尔比为1：1
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1：3发生曼尼希碱反应得到。3.根据权利要求2所述的基于5
‑
羟甲基糠醛
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壳聚糖席夫碱的碳钢酸洗缓蚀剂，其特征在于：所述5
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羟甲基糠醛
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壳聚糖由壳聚糖与5
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羟甲基糠醛分别按摩尔比为1：3发生曼尼希碱反应得到。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的基于5
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羟甲基糠醛
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壳聚糖席夫碱的碳钢酸洗缓蚀剂，其特征在于：所述碳钢酸洗缓蚀剂中5
‑
羟甲基糠醛
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壳聚糖席夫碱的浓度为100mg/L
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400mg/L，进一步优选为300
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400mg/L。5.根据权利要求1
‑
3任一项所述的基于5
‑
羟甲基糠醛
‑
壳聚糖席夫碱的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张维维，聂伯丽，杨希峰，
申请(专利权)人：大连理工常熟研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：