抑制碳钢海水腐蚀的水溶性缓蚀剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于金属材料的海水防腐技术，具体涉及一种抑制碳钢海水腐蚀的水溶性缓蚀剂及其制备方法。所述的缓蚀剂为：水溶性缓蚀剂为壳聚糖经双氧水氧化降解所得的不同分子量的壳聚糖，其分子式如上所示，数均分子量为８９３～２３５１。本发明专利技术降解所得的壳聚糖在碳钢表面发生多层吸附，抑制海水的腐蚀。本发明专利技术的缓蚀剂产品具有原料来源丰富，价格低廉，生产简便，水溶性好，具有用量少，效率高，无毒无异味无公害，绿色环保可降解等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属材料的海水防腐技术，具体涉及一种抑制碳钢海水腐 蚀的水溶性缓蚀剂及其制备方法。
技术介绍
海水作为一种很有利用价值的自然资源，在淡水紧缺地区，可以进行 海水淡化，补充生活用水，由于人类面临淡水资源严重缺乏的危机，大力 开发和利用海水已势在必行。天然海水在其利用领域必然涉及碳钢等金属 设备的腐蚀问题，而海水因其强烈的腐蚀性给人类带来了无数的灾难并造 成了巨大的经济损失和社会危害。海洋环境是一个腐蚀性很强的灾害环境， 金属材料在海洋环境中极易发生腐蚀破坏，因为海水是一种复杂的含有多 种盐类的强电解质，所以，金属在海洋环境中的腐蚀是非常严重的。目前 防止海水腐蚀方法有表面涂装、表面处理、电化学保护等多种，而添加缓 蚀剂是一种工艺简便、成本低廉、适用性强的方法，在保护资源、减少材 料损失方面大有作为，在防止海水腐蚀中被广泛应用。人类进入21世纪，缓蚀剂的开发和利用也要本着环境保护的原则，向 无毒无公害，可生物降解，绿色化和环境友好化方向发展。随着环境保护 和安全意识的加强， 一些有毒有害的海水缓蚀剂将被限制或禁止使用，如 铬酸盐、砷酸盐、锡酸盐、汞盐等，有机磷酸盐、聚多磷酸盐、嫌酸盐等 虽然是一类常用的较好的海水缓蚀剂，但是由于含磷化合物易引起海水的 富营养化，近几年我国沿海一些海域发生的大面积的赤潮危害和藻类大量 繁殖以及水质恶化，均由含磷化合物所致。因此开发低毒环保型缓蚀剂已 经迫在眉睫。在天然环保型缓蚀剂的研究中应探索从天然植物、海产动植 物中，提取、分离、加工新型缓蚀剂的有效成分，合成高效多功能环境保 护的高分子型有机缓蚀剂。 专利技术内容为了更有效的开发利用海水和保护海水环境，本专利技术的目的在于提供 一种抑制碳钢海水腐蚀的水溶性缓蚀剂，该缓蚀剂能够在海水环境中较好 的抑制碳钢表面的腐蚀。为实现上述目的，本专利技术釆用的技术方案为水溶性缓蚀剂，其特征 在于水溶性缓蚀剂为壳聚糖经双氧水氧化降解所得的水溶性壳聚糖，其 分子式为<formula>formula see original document page 4</formula>数均分子量为893 - 2351。所述壳聚糖脱乙酰度为90.6-95.0%，降解 后其分子中含有缓蚀性能的基团氨基、羟基。"水溶性缓蚀剂的制备方法将壳聚糖、蒸馏水按照质量比1: 14-16混 合，缓慢加入混合液，反应170-190min,而后过滤，浓缩并在浓縮后溶液 中加入浓缩后溶液3-5倍体积的无水乙醇，静置过夜、将沉淀干燥，即降 解得到水溶性壳聚糖；其中混合液为30仰202和蒸馏水按质量比2: 13-2: 3 混合，混合液与壳聚糖质量比为14-16: 1。所述壳聚糖和蒸馏水混合、搅 拌后于6(TC恒温水洛下加混合液。所述30°掘202和蒸馏水的混合液加入时边 搅拌边滴加，共滴加30-40min。所述的浓缩的温度为55-6(TC。所述干燥 釆用3(TC真空干燥箱。采用本专利技术具有如下有益效果本专利技术的缓蚀剂为水溶性的海水缓蚀剂，该缓蚀剂资源丰富、原料易 得，工艺简单，易于操作，价格低廉，水溶性好，具有用量少，效率高， 无毒无异味无公害，绿色环保可降解等优点。通过失重法和电化学测试， 得出水溶性壳聚糖各降解产品在400mg/L时缓蚀率最高，并且分子量越小 缓蚀效率越高，分子量为893的降解产品在400mg/L时缓蚀效率达到 64. 35%。具体实施例方式实施例1向含有5g脱乙酰度为90. 6。/。的壳聚糖的烧瓶中加入75mL蒸馏水，搅拌 均匀，置于6(TC恒温水浴中，匀速滴加10mL30WlA和65mL蒸馏水的混合 液，搅拌反应3h,过滤，55。C下将滤液在旋转蒸发仪中浓缩，加入3倍体 积的无水乙醇，室温静置过夜，过滤将沉淀置于3(TC真空干燥箱中，干燥 完全后研磨，即可制得淡黄色低分子量的水溶性壳聚糖降解产品，测得数 均分子量为2351。实施例2与实施例1不同之处向含有5g脱乙酰度为9ly。的壳聚糖的烧瓶中加入70mL蒸馏水，搅拌均 匀，置于60'C恒温水浴中，勻速滴加10mL30°/。H2OdP 60mL蒸馏水的混合液， 反应170min后过滤，6(TC下将滤液在旋转蒸发仪中浓缩，加入浓缩后溶液 4倍体积的无水乙醇，降解得到淡黄色低分子量的水溶性壳聚糖，测得数均 分子量为1158。实施例3与实施例l不同之处向含有5g脱乙酰度为92y。的壳聚糖的烧瓶中加入80mL蒸馏水，搅拌均 勻，置于6(TC恒温水浴中，勾速滴加20mL30y。HA和60mL蒸馏水的混合液,反应190min后过滤，58。C下将滤液在旋转蒸发仪中浓缩，加入浓缩后溶液 5倍体积的无水乙醇，降解得到淡黄色低分子量的水溶性壳聚糖，测得数均 分子量为1065。实施例4与实施例l不同之处向含有5g脱乙酰度为93y。的壳聚糖的烧瓶中加入75mL蒸馏水，搅拌均 匀，置于6(TC恒温水浴中，勻速滴加25mL30y。H202和50mL蒸馏水的混合液， 反应175min后过滤，56匸下将滤液在旋转蒸发仪中浓缩，加入浓缩后溶液 3倍体积的无水乙醇，降解得到淡黄色低分子量的水溶性壳聚糖，测得数均 分子量为988。实施例5与实施例l不同之处向含有5g脱乙酰度为95。/。的壳聚糖的烧瓶中加入75mL蒸馏水，搅拌均 匀，置于6(TC恒温水洛中，匀速滴加30mL30训2O2和45mL蒸馏水的混合液， 降解得到淡黄色低分子量的水溶性壳聚糖，测得数均分子量为893。 应用例测定缓蚀率将上述实施例所得缓蚀剂分别以4个不同的添加量 100mg/L、 200mg/L、 400mg/L、 800mg/L,在常温下进行静态挂片实验，以 空白海水体系为对照，用失重法分别测定各个实验体系对应试样的腐蚀失 重速率并计算出缓蚀率。计算公式如下腐蚀速率(g nT2 ' d—，): V=(W0-Wcorr)/ST缓蚀率(%):正=^^><腦Fo其中W。一浸泡前试片的质量； W—腐蚀后除去腐蚀产物的试片的质量； S—试片的表面积(cm2); T—试片的浸泡时间(s);V—加入缓蚀剂后试样的腐蚀速率(g/m2 d);V。一空白海水中试样的腐蚀速率(g/m2 d)。实验所用的腐蚀介质为青岛汇泉广场海水，pH值为8. l,溶解氧为8.03 mg02/L，腐蚀材料为海水设备中常用的Q235碳钢，试验时间为360h。结果 如表1。表1《\》加 旦 量0l呵mg/L)200(mg/L)400(mg/L)800(mg/L)施\例\数\^实施例1V(g.m-2.d-')1.1640.9890.9450.72691.0622IE (%)—15.0318.8137.558.74实施例2V(g.m-2.d-1)1.1640.82040.820.60780.78741E (%)—29.5229.5547.7832.35实施例3V(g.m-2.d—1)1.1640.75070.7040.63050.7209IE (%)一35.5139.5245.8338.07实施例4V(g.m-2.d-')1.1640.72920.6900.51580.7014IE ('%)—37.3540.7255.6939.745最高，缓蚀率分散范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抑制碳钢海水腐蚀的水溶性缓蚀剂，其特征在于：水溶性缓蚀剂为壳聚糖经双氧水氧化降解所得的水溶性壳聚糖，其分子式为：　＊＊＊　数均分子量为８９３～２３５１。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李言涛，侯保荣，
申请(专利权)人：中国科学院海洋研究所，
类型：发明
国别省市：95[中国|青岛]