專利名稱：一種環(huán)保型金屬緩蝕劑及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于金屬表面防護技術領域，具體涉及一種環(huán)保型金屬緩蝕劑，同時本發(fā) 明還涉及該金屬緩蝕劑的制備方法。
背景技術：
金屬腐蝕是金屬在環(huán)境中的腐蝕介質(zhì)發(fā)生作用而使金屬成為氧化狀態(tài)的熱力學 自發(fā)過程。據(jù)報道，每年由于金屬腐蝕而造成的經(jīng)濟損失占國民生產(chǎn)總值的1. 5 2. 4%。 為了應對金屬腐蝕，人們對金屬緩蝕劑的使用越來越多。能夠用作緩蝕劑的物質(zhì)很多種，主要有無機物，如砷、氯化亞銅、碘化物等；有機物 如脂肪胺、酰胺及其衍生物、咪唑啉、噻唑啉、烷基吡啶等。但這些緩蝕劑大多數(shù)不是綠色環(huán) 保的緩蝕劑，或多或少會對環(huán)境產(chǎn)生一定的危害。進入21世紀，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略已成為各 國的共識，許多有毒有害會污染環(huán)境的緩蝕劑將被限制和禁止使用，保護環(huán)境，研究和開發(fā) 出對環(huán)境友好的環(huán)保型緩蝕劑，是緩蝕劑未來的研究方向。相對于低分子量緩蝕劑而言，高 分子聚合物作為緩蝕劑具有高效、持久、環(huán)保等優(yōu)點，已成為當前緩蝕劑領域的研究熱點之
ο淀粉接枝共聚物是一種新型高分子材料，以親水的半剛性鏈的淀粉大分子為骨 架，通過接枝共聚，在大分子骨架接上柔性的聚丙烯酰胺支鏈，形成剛?cè)嵯酀拇蠓肿?，這 個剛?cè)嵯酀慕又簿畚?，在其組分比例搭配適當時，柔相(單體支鏈)和剛相(淀粉)對 增強在金屬表面的吸附起了協(xié)同作用。淀粉與丙烯酰胺進行接枝共聚后的共聚物選擇性大、原料來源豐富、價廉而無毒。 且共聚物的分子鏈剛?cè)嵯酀?，對介質(zhì)的適應性更強，已廣泛用作水處理中的絮凝劑。但現(xiàn)有 技術中尚未見有以淀粉與丙烯酰胺接枝共聚物作為緩蝕劑的研究報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種環(huán)保型金屬緩蝕劑，減少現(xiàn)有 金屬緩蝕劑對環(huán)境的污染，實現(xiàn)淀粉資源增值利用。本發(fā)明的目的還在于提供一種制備所述金屬緩蝕劑的方法。本發(fā)明的目的通過以下技術方案予以實現(xiàn)。除非另有說明，本發(fā)明所采用的百分數(shù)均為重量百分數(shù)。一種環(huán)保型金屬緩蝕劑，其特征在于由淀粉與丙烯酰胺在催化劑作用下通過接 枝共聚反應而得到；所述的催化劑為過硫酸鉀-亞硫酸氫鈉或過硫酸銨-亞硫酸氫鈉，催化 劑中過硫酸鉀或過硫酸銨與亞硫酸氫鈉的摩爾比為1 0.5 1 1.5。制備所述環(huán)保型金屬緩蝕劑的方法，包括以下步驟1、將淀粉置于反應器中，加入蒸餾水，淀粉與水的質(zhì)量比為1 15 1 20;在 75 80°C條件下通氮氣攪拌糊化30min，冷卻；2、在糊化淀粉中加入淀粉重量2 4倍的丙烯酰胺，再加入過硫酸鉀_亞硫酸氫鈉或過硫酸銨_亞硫酸氫鈉作為催化劑，催化劑中過硫酸鉀或過硫酸銨與亞硫酸氫鈉的摩 爾比為1 0. 5 1 1.5，催化劑占反應物總重量的0.1 0.5%;繼續(xù)攪拌反應3 4h;3、反應終了，將反應液冷卻至室溫，加入與反應液體積相同的乙醇沉淀，過濾、洗 滌、干燥即得所需的環(huán)保型金屬緩蝕劑。所述的淀粉優(yōu)選木薯淀粉，芭蕉芋淀粉或其他非食用淀粉。相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明合成步驟簡單，反應條件溫和，易于工業(yè)化。不僅能夠有效防止金屬銹 蝕，而且還具有良好的阻垢作用。2、原料來源廣泛、價格低廉，可再生且無毒，可以完全被生物分解，在自然界形成 良性循環(huán)等特點，符合環(huán)保緩蝕劑發(fā)展的趨勢。3、本發(fā)明用于碳鋼表面酸洗，添加少量的緩蝕劑就可有效抑制金屬材料在酸洗過 程中金屬的過度浸蝕(即有害腐蝕)以及酸液的過度消耗，與目前常用的緩蝕劑比較，具有 用量低、緩蝕效率高、持續(xù)作用能力強的優(yōu)點。


圖1緩蝕劑在1. Omol/L HCl介質(zhì)中的動電位極化曲線；圖2緩蝕劑在1. Omol/L HCl介質(zhì)中的Nyquist圖譜；圖3冷軋鋼表面的掃描電子顯微鏡(SEM)圖象。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但附圖和實施例并不是對 本發(fā)明的限定。實施例1IOg木薯淀粉加入裝有攪拌器及冷凝管的250mL三口燒瓶中，加入150mL蒸餾水， 在80°C通N2攪拌糊化30min，冷卻至40°C，加入25g丙烯酰胺，再加入摩爾比為1 1的過 硫酸銨/亞硫酸氫鈉0. 75g，繼續(xù)攪拌反應3h.，將反應液冷卻至室溫，加入與反應液體積相 同的、濃度為95%重量百分數(shù)的乙醇沉淀，過濾、洗滌、干燥即得所需環(huán)保型金屬緩蝕劑。產(chǎn) 品收率89%。實施例212g木薯淀粉加入裝有攪拌器及冷凝管的250mL三口燒瓶中，加入200mL蒸餾水， 在75°C通N2攪拌糊化30min，冷卻至45°C，加入30g丙烯酰胺，再加入摩爾比為1 0. 9的 過硫酸銨/亞硫酸氫鈉0. 80g，繼續(xù)攪拌反應3h.，將反應液冷卻至室溫，加反應液體積相同 的95%乙醇沉淀，過濾、洗滌、干燥即得所需環(huán)保型金屬緩蝕劑。產(chǎn)品收率85%。實施例315g芭蕉芋淀粉加入裝有攪拌器及冷凝管的250mL三口燒瓶中，加入200mL蒸餾 水，在771通N2攪拌糊化30min，冷卻至35°C，加入35g丙烯酰胺，再加入摩爾比為0. 9 1 的過硫酸銨/亞硫酸氫鈉0. 85g，繼續(xù)攪拌反應4h.，將反應液冷卻至室溫，加反應液體積相 同的95%乙醇沉淀，過濾、洗滌、干燥即得所需環(huán)保型金屬緩蝕劑。產(chǎn)品收率90%。實施例4
4
20g木薯淀粉，芭蕉芋淀粉加入裝有攪拌器及冷凝管的500mL三口燒瓶中，加入 300mL蒸餾水，在80°C通N2攪拌糊化30min，冷卻至50°C，加入55g丙烯酰胺，再加入摩爾 比為1 1.2的過硫酸鉀/亞硫酸氫鈉0.95g，繼續(xù)攪拌反應3h.，將反應液冷卻至室溫，加 反應液體積相同的95%乙醇沉淀，過濾、洗滌、干燥即得所需環(huán)保型金屬緩蝕劑。產(chǎn)品收率 85%。實施例520g木薯淀粉，芭蕉芋淀粉加入裝有攪拌器及冷凝管的500mL三口燒瓶中，加入 400mL蒸餾水，在80°C通N2攪拌糊化30min，冷卻至50°C，加入80g丙烯酰胺，再加入摩爾 比為1 1的過硫酸鉀/亞硫酸氫鈉1. 25g，繼續(xù)攪拌反應3h.，將反應液冷卻至室溫，加 反應液體積相同的95%乙醇沉淀，過濾、洗滌、干燥即得所需環(huán)保型金屬緩蝕劑。產(chǎn)品收率 85%。應用實施例以實施例1所得金屬緩蝕劑作為實驗樣品，對其性能進行考核1、失重試驗將3塊25mmX20mmX0. 50mm的冷軋鋼片經(jīng)金相砂紙逐級打磨拋光，去離子水洗 滌，無水乙醇、丙酮脫脂去油處理后，平行掛樣.精確稱重后懸于玻璃鉤上全浸于20°C、含 有不同濃度的緩蝕劑的l.Omol/L HCl中，恒溫6h后取出鋼片，清洗、吹干、精確稱重，求出 3塊平行樣鋼片的平均失重，并計算緩蝕率(IE)。結(jié)果表明，隨緩蝕劑濃度的增加，腐蝕速率減小，緩蝕率增大，當濃度為100mg/L 時，緩蝕率達85. 6%;表明本發(fā)明緩蝕劑在1. Omol/L HCl中對冷軋鋼具有良好的緩蝕作用。 結(jié)果詳見表1。表1冷軋鋼在1. 0mol/L HCl中的腐蝕速率及緩蝕劑對鋼的緩蝕率
權利要求
一種環(huán)保型金屬緩蝕劑，其特征在于由淀粉與丙烯酰胺在催化劑作用下通過接枝共聚反應而得到；所述的催化劑為過硫酸鉀 亞硫酸氫鈉或過硫酸銨 亞硫酸氫鈉，催化劑中過硫酸鉀或過硫酸銨與亞硫酸氫鈉的摩爾比為1∶0.5～1∶1.5。
2.制備權利要求1所述環(huán)保型金屬緩蝕劑的方法，包括以下步驟(1)將淀粉置于反應器中，加入蒸餾水，淀粉與水的質(zhì)量比為1 15 1 20;在75 80°C條件下通氮氣攪拌糊化30min，冷卻；(2)在糊化淀粉中加入淀粉重量2 4倍的丙烯酰胺，再加入過硫酸鉀_亞硫酸氫鈉或 過硫酸銨_亞硫酸氫鈉作為催化劑，催化劑中過硫酸鉀或過硫酸銨與亞硫酸氫鈉的摩爾比 為1 0. 5 1 1.5，催化劑占反應物總重量的0.1 0.5% ；繼續(xù)攪拌反應3 4h;(3)反應終了，將反應液冷卻至室溫，加入與反應液體積相同的乙醇沉淀，過濾、洗滌、 干燥即得所需的環(huán)保型金屬緩蝕劑。
3.根據(jù)權利要求1所述的環(huán)保型金屬緩蝕劑，其特征在于所述的淀粉為木薯淀粉，芭 蕉芋淀粉或其他非食用淀粉。
4.根據(jù)權利要求2所述的制備環(huán)保型金屬緩蝕劑的方法，其特征在于所述的淀粉為 木薯淀粉，芭蕉芋淀粉或其他非食用淀粉。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種環(huán)保型金屬緩蝕劑及其制備方法。以非食用的木薯淀粉，芭蕉芋淀粉等為原料，與丙烯酰胺在催化劑作用下通過接枝共聚反應而得到；所述的催化劑為過硫酸鉀-亞硫酸氫鈉或過硫酸銨-亞硫酸氫鈉，催化劑中過硫酸鉀或過硫酸銨與亞硫酸氫鈉的摩爾比為1∶0.5～1∶1.5。該產(chǎn)品可有效防止金屬材料的腐蝕，與目前常用的緩蝕劑比較，具有用量低、緩蝕效率高等特點。同時本發(fā)明緩蝕劑原料來源廣、價格低廉、可再生且無毒，可以完全被生物分解，在自然界形成良性循環(huán)，具有良好的應用前景。
文檔編號C23G1/06GK101974762SQ201010529168
公開日2011年2月16日 申請日期2010年11月3日 優(yōu)先權日2010年11月3日
發(fā)明者付惠, 劉祥義, 李云仙, 李向紅, 趙寧 申請人:西南林業(yè)大學