專利名稱：：一種抑制碳鋼在海水中腐蝕的復配型緩蝕劑及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種抑制碳鋼在海水中腐蝕的復配型緩蝕劑及制備方法。
背景技術(shù)：
：1946年JAClay最早提出用甲醛作為海水碳鋼緩蝕劑，海水介質(zhì)緩蝕劑的研究起步較晚，發(fā)展速度緩慢；劉福國、杜敏研制的以ZnSO4,CaGL,APG,Na2SiO3和Na2WO復配，可以使海水中G105鋼的緩蝕效率達到80%以上[新型復配緩蝕劑對G105鋼在NaCl溶液中緩蝕行為的影響.ACTAMETALLURGICASINICA,2007,43(9)989-993]，H.Amar等的研究結(jié)果表明，添加5X10_3mOl/L的嗎啉-4-甲基磷酸(MPA)可以使海水中碳鋼的緩蝕效率提高到98%[Thiomorpholin-4-ylmethyl-phosphonicacidandmorpholin-4-methyl-phosphonicacidascotrosioninhibitorsforcarbonsteelinnaturalseawater.MaterialsChemistryandPhysics,2008,110(1):1_6.]?，F(xiàn)有的海水緩蝕劑存在最大的問題就是緩蝕劑的用量大、成本高、對海水環(huán)境污染嚴重，嚴重危害人類賴以生存的環(huán)境。隨著海水富營養(yǎng)化的日趨嚴重，赤潮的頻繁發(fā)生，含磷緩蝕劑雖然具有較高的緩蝕效率，但是它的使用仍然受到很大的限制。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種高效、無毒、廉價的抑制碳鋼在海水中腐蝕的復配型緩蝕劑及制備方法，以取代現(xiàn)有的嚴重污染環(huán)境的緩蝕劑。本發(fā)明復配型緩蝕劑由重量百分比分別為22-30%、0.6-4%、13-20%和46-58%的鄰氧乙酸苯甲醛-4-甲代吡啶酰腙、脫氫揪胺鄰香草醛席夫堿、硫酸鋅和吐溫-80組成。上述鄰氧乙酸苯甲醛-4-甲代吡啶酰腙結(jié)構(gòu)式為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>上述脫氫揪胺鄰香草醛席夫堿結(jié)構(gòu)式為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>本發(fā)明復配型緩蝕劑的制備方法步驟為(1)合成鄰氧乙酸苯甲醛-4-甲代吡啶酰腙將溶有11.5-12.5g氫氧化鈉的水溶液加入到溶有0.14-0.16mol純水楊醛和14.0-14.5g純氯乙酸的80mL水溶液中，攪拌下加熱至沸騰，回流3h；然后用29mL重量百分比為30%-35%的鹽酸酸化，用水蒸氣蒸餾除去未反應的水楊醛；剩余的酸性混合物冷卻，結(jié)晶、抽濾得到沉淀，水洗、真空干燥，得鄰氧乙酸苯甲醛；然后將0.25-0.35mol純4-吡啶甲酸甲酯與0.25-0.35mol純水合胼混合，在75_80°C下水浴回流2h，放置過夜，所得固體用冷水洗滌，得白色4-吡啶酰胼；最后將0.015-0.025mol純4-吡啶酰胼溶于30mL無水乙醇中，在78°C水浴加熱和攪拌的條件下，向上述溶液中緩慢滴加含0.015-0.025mol純鄰氧乙酸苯甲醛的10mL無水乙醇溶液，恒溫回流8h，得到的白色固體用無水乙醇洗滌，真空干燥即得到鄰氧乙酸苯甲醛-4-甲代吡啶酰腙。(2)合成脫氫揪胺鄰香草醛席夫堿在攪拌的條件下，向溶有0.25-0.35mol脫氫揪胺的30mL無水甲醇溶液中，緩慢滴加含0.25-0.35mol純鄰香草醛的25mL無水甲醇溶液，56°C水浴加熱3h，得黃色沉淀，用乙醇重結(jié)晶，真空干燥即得脫氫揪胺鄰香草醛席夫堿。(3)復配緩蝕劑的配制將重量百分比分別為22-30%、0.6-4%、13-20%和46-58%的鄰氧乙酸苯甲酸-4-甲代吡啶酰腙、脫氫揪胺鄰香草醛席夫堿、硫酸鋅和吐溫-80混合，然后加水溶解配制成水溶液(須攪拌并加熱)即為本發(fā)明的復配緩蝕劑。本發(fā)明的復配型緩蝕劑具有制備簡單、使用方便、低毒、高效、不污染環(huán)境等優(yōu)點。圖1為本發(fā)明鄰氧乙酸苯甲醛-4-甲代吡啶酰腙的制備工藝流程圖。圖2為本發(fā)明脫氫揪胺鄰香草醛席夫堿的制備工藝流程圖。具體實施例方式實施例1(1)合成鄰氧乙酸苯甲醛-4-甲代吡啶酰腙將溶有12g氫氧化鈉的水溶液加入到溶有0.15mol的純水楊醛和14.2g的純氯乙413I、CHNIC酸的80mL水溶液中，攪拌下加熱至沸騰，回流3h；然后加入29mL重量百分比為35%的鹽酸進行酸化，用水蒸氣蒸餾除去未反應的水楊醛，剩余的酸性混合物冷卻，結(jié)晶、抽濾得到沉淀，水洗、真空干燥，得16.5g鄰氧乙酸苯甲醛；然后將0.3mol的純4-吡啶甲酸甲酯與0.3mol的純水合胼混合在75°C下水浴回流2h，放置過夜，所得固體用冷水洗滌，得23.9g白色4-吡啶酰胼；最后將0.02mol的純4-吡啶酰胼溶于30mL無水乙醇中，在78°C水浴加熱和攪拌的條件下，向上述溶液中緩慢滴加溶解有0.02mol純鄰氧乙酸苯甲醛的IOmL無水乙醇溶液，恒溫回流8h，得到的白色固體，用無水乙醇洗滌，真空干燥得到3.7g鄰氧乙酸苯甲醛-4-甲代吡啶酰腙。(2)合成脫氫揪胺鄰香草醛席夫堿在攪拌的條件下，向溶有0.03mol脫氫揪胺的30mL無水甲醇溶液中緩慢滴加溶有0.03mol純鄰香草醛的25mL無水甲醇溶液，56°C水浴回流3h，得黃色沉淀，用無水乙醇重結(jié)晶，真空干燥得7.4g脫氫揪胺鄰香草醛席夫堿。(3)復配緩蝕劑的配制本發(fā)明的緩蝕劑含有4個組分，分別稱取鄰氧乙酸苯甲醛-4-甲代吡啶酰腙80mg、脫氫揪胺鄰香草醛席夫堿6mg、Zn2S0450mg、吐溫-80150mg混合后配制為0.IL的水溶液，由于脫氫揪胺鄰香草醛席夫堿的飽和溶解度較小，在配置過程中需要充分攪拌，并加溫至65°C，降溫后所得溶液即為本發(fā)明的緩蝕劑。做緩蝕實驗時所用的溶液有兩種，一種是不加任何緩蝕劑的天然海水，第二種是加入上述制備的SWIC098緩蝕劑的天然海水。實驗材料為Q235碳鋼，規(guī)格為20mmX17mmXlmm，試樣表面積為754mm2，所用樣品經(jīng)打磨、去離子水沖洗、酒精清洗、丙酮清洗、冷風干燥，放置在裝有硅膠干燥劑的干燥箱內(nèi)24h后備用。實驗采用失重法，該法是根據(jù)試樣在腐蝕前后的重量變化來測定腐蝕速率的。為方便各次不同實驗及不同試樣的數(shù)據(jù)能夠相互比較，通常采用單位時間內(nèi)單位面積上的失重變化表征平均腐蝕速率g·m2·cf1。計算公式如下V=(W0-W1-W2)/At式中=V-試樣的腐蝕速率(g-m2.cf1)；A-試樣面積(m2)；t_試樣周期(d)；W0-試樣原始重量(g)I1-實驗并去除腐蝕產(chǎn)物后試樣的重量(g);W2-清除腐蝕產(chǎn)物時同樣尺寸同種材料空白試樣的校正失重(g)。使用下式計算緩蝕劑的緩蝕率IE=1-(V/V0)X100%式中IE-緩蝕劑的緩蝕率(％)；V-加入緩蝕劑后試樣的腐蝕速率(g·m2·cf1)；Vcr空白海水中試樣的腐蝕速率(g·m2·Cf1)。測定的實驗結(jié)果如下緩蝕劑四個組分的總量在海水中的濃度為143ppm時，對Q235碳鋼的緩蝕率為93.73%。實施例2實驗方法與實施例一相同，所用的緩蝕劑含有的四個組分鄰氧乙酸苯甲醛-4-甲代吡啶酰腙、脫氫揪胺鄰香草醛席夫堿、Zn2S04、吐溫-80的重量分別為25mg、lmg、18mg、56mg。該四個組分在海水中的總重量濃度為280ppm時，對Q-235碳鋼的緩蝕率為96.98%。本發(fā)明所選用的材料都是對環(huán)境物無污染的普通工業(yè)品，鄰氧乙酸苯甲醛-4-甲代吡啶酰腙、脫氫揪胺鄰香草醛席夫堿、Zn2S04、吐溫-80。經(jīng)正交實驗方差分析(見表1)表明鄰氧乙酸苯甲醛-4-甲代吡啶酰腙和Zn2S04之間、脫氫揪胺鄰香草醛席夫堿和Zn2S04之間、脫氫揪胺鄰香草醛席夫堿和吐溫-80之間有明顯的協(xié)同效應，而鄰氧乙酸苯甲醛-4-甲代吡啶酰腙和脫氫揪胺鄰香草醛席夫堿之間、鄰氧乙酸苯甲醛-4-甲代吡啶酰腙和吐溫-80不存在協(xié)同效應。其緩蝕機理是鄰氧乙酸苯甲醛-4-甲代吡啶酰腙和脫氫揪胺鄰香草醛席夫堿分子與碳鋼表面的鐵離子發(fā)生化學吸附作用，在碳鋼表面形成一層保護膜。吐溫-80非離子表面活性劑增強了鄰氧乙酸苯甲醛-4-甲代吡啶酰腙和脫氫揪胺鄰香草醛席夫堿在碳鋼表面的分散度，而且吐溫-80分子中較大的烷基部分也在碳鋼表面形成了較大的表面覆蓋率。同時Zn2S04的鋅離子在被保護體表面形成氫氧化鋅沉淀，填補到膜的空隙中，使得碳鋼表面的這層保護膜更加的致密。幾種作用優(yōu)勢互補，提高了緩蝕效率。結(jié)果表明，本緩蝕劑在海水介質(zhì)中，當其四個組分的總重量濃度在140-400ppm范圍內(nèi)，對Q-235碳鋼做了15天的掛片失重試驗，測得的的緩蝕率均在92%以上，當濃度達到280ppm時緩蝕率達到96.98%。實驗樣品的表面光亮、未有宏觀的腐蝕和孔蝕現(xiàn)象。表1正交實驗方差分析<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>注A為鄰氧乙酸苯甲醛-4-甲代吡啶酰腙；B為脫氫揪胺鄰香草醛席夫堿；C為Zn2S04；D為吐溫-80。權(quán)利要求一種緩蝕劑，其特征在于由重量百分比分別為22-30％、0.6-4％、13-20％和46-58％的鄰氧乙酸苯甲醛-4-甲代吡啶酰腙、脫氫樅胺鄰香草醛席夫堿、硫酸鋅和吐溫-80組成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩蝕劑的制備方法，其特征在于步驟為(1)合成鄰氧乙酸苯甲醛-4-甲代吡啶酰腙將溶有11.5-12.5g氫氧化鈉的水溶液加入到溶有0.14-0.16mol純水楊醛和14.0-14.5g純氯乙酸的80mL水溶液中，攪拌下加熱至沸騰，回流3h；然后用29mL重量百分比為30%-35%的鹽酸酸化，用水蒸氣蒸餾除去未反應的水楊醛；剩余的酸性混合物冷卻，結(jié)晶、抽濾得到沉淀，水洗、真空干燥，得鄰氧乙酸苯甲醛；然后將0.25-0.35mol純4-吡啶甲酸甲酯與0.25-0.35mol純水合胼混合，在75_80°C下水浴回流2h，放置過夜，所得固體用冷水洗滌，得白色4-吡啶酰胼；最后將0.015-0.025mol純4-吡啶酰胼溶于30mL無水乙醇中，在78°C水浴加熱和攪拌的條件下，向上述溶液中緩慢滴加含0.015-0.025mol純鄰氧乙酸苯甲醛的10mL無水乙醇溶液，恒溫回流8h，得到的白色固體用無水乙醇洗滌，真空干燥即得到鄰氧乙酸苯甲醛-4-甲代吡啶酰腙。(2)合成脫氫揪胺鄰香草醛席夫堿在攪拌的條件下，向溶有0.25-0.35mol脫氫揪胺的30mL無水甲醇溶液中，緩慢滴加含0.25-0.35mol純鄰香草醛的25mL無水甲醇溶液，56°C水浴加熱3h，得黃色沉淀，用乙醇重結(jié)晶，真空干燥即得脫氫揪胺鄰香草醛席夫堿。(3)復配緩蝕劑的配制將重量百分比分別為22-30%,0.6-4%,13-20%和46-58%的鄰氧乙酸苯甲醛-4-甲代吡啶酰腙、脫氫揪胺鄰香草醛席夫堿、硫酸鋅和吐溫-80混合，然后加水攪拌并加熱溶解配制成水溶液即可。全文摘要本發(fā)明公開了一種抑制碳鋼在海水中腐蝕的復配型緩蝕劑及制備方法。復配型緩蝕劑由重量百分比分別為22-30％、0.6-4％、13-20％和46-58％的鄰氧乙酸苯甲醛-4-甲代吡啶酰腙、脫氫樅胺鄰香草醛席夫堿、硫酸鋅和吐溫-80組成。從結(jié)構(gòu)上看酰腙含有羰基、次胺基、亞胺基，脫氫樅胺席夫堿中含有亞胺基，它們都具有電負性比較大的O、N原子，容易與金屬表面的離子配位，形成化學吸附層，而且由于他們都具有C＝N鍵及芳環(huán)結(jié)構(gòu)，易形成p-π共軛，使得結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，不像其它席夫堿容易發(fā)生水解。復配成分中的無機鹽硫酸鋅和表面活性劑吐溫-80與席夫堿協(xié)同使用，有效的提高了膜的抗腐蝕性能。本發(fā)明的緩蝕劑產(chǎn)品具有原料來源豐富，價格低廉，低毒，高效，不污染環(huán)境等優(yōu)點。文檔編號C23F11/14GK101805906SQ20101014917公開日2010年8月18日申請日期2010年4月15日優(yōu)先權(quán)日2010年4月15日發(fā)明者劉寶玉,劉崢,陳世亮申請人:桂林理工大學