吡唑啉衍生物及作為金屬酸洗緩蝕劑的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于金屬酸洗腐蝕與防護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一類吡唑啉衍生物及作為金屬酸洗緩蝕劑的應(yīng)用，該類吡唑啉衍生物具有如下分子結(jié)構(gòu)：其中R1為N-取代氨基或含N-取代氨基的烷基；R2為N-取代氨基、含N-取代氨基的烷基或甲氧基；R3為H、烷基、芳基或取代芳基。向不同濃度的酸洗介質(zhì)中加入該類吡唑啉衍生物作為酸洗緩蝕劑，使其濃度為60-120mg/L，即可得到有效的金屬緩蝕效果。
【專利說明】吡唑啉衍生物及作為金屬酸洗緩蝕劑的應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬酸洗腐蝕與防護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一類吡唑啉衍生物及作為金屬酸洗緩蝕劑的應(yīng)用。
[0002]

【背景技術(shù)】
[0003]金屬腐蝕的問題早已經(jīng)遍及國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)的各個(gè)部門，據(jù)估計(jì)，全世界每年因腐蝕報(bào)廢的鋼鐵設(shè)備大約是年產(chǎn)量的1/3。例如在化學(xué)酸洗金屬設(shè)備和構(gòu)件的工藝中，酸洗液在溶解金屬氧化物的同時(shí)也會腐蝕金屬基體和造成金屬設(shè)備的氫脆腐蝕，造成金屬資源的巨大浪費(fèi)。添加緩蝕劑對金屬材料和設(shè)備進(jìn)行防護(hù)是一種工藝簡便、成本低廉、適用性強(qiáng)的方法。在化學(xué)酸洗中使用的緩蝕劑要求不降低清洗速度和質(zhì)量、不會造成金屬的局部腐蝕、在金屬設(shè)備表面吸附快覆蓋率高、能承受酸洗條件的變化和緩蝕性能不能隨時(shí)間延長而下降。
[0004]工業(yè)酸洗過程中最常用的是鹽酸和硫酸，相比之下，鹽酸的應(yīng)用更具有普遍性。鹽酸酸洗的效果好，鹽酸本身的危險(xiǎn)性比硫酸小，在當(dāng)量濃度下，與氧化鐵之間的反應(yīng)速率比硫酸快但鹽酸在超過40°C時(shí)易揮發(fā)，會導(dǎo)致酸液濃度下降，影響酸洗效果，故應(yīng)注意控制溫度。另外，鹽酸對金屬氫脆敏感性較硫酸小，而且溶液中具有腐蝕抑制作用的緩蝕劑一般在鹽酸溶液中也有緩蝕作用，因而鹽酸酸洗日益取代了硫酸酸洗。
[0005]工業(yè)酸洗中常用的鹽酸的濃度為5%左右，即I mol/L左右，這樣一個(gè)濃度，既保證酸洗有足夠的速度，又不會因酸液濃度太大而使鹽酸與氧化鐵及鐵基體反應(yīng)過快，導(dǎo)致腐蝕速度及抑霧效率都增加，緩蝕率降低，得到適得其反的效果。
[0006]目前應(yīng)用于酸洗液的緩蝕劑類型眾多，因?yàn)榘奉惥徫g緩蝕劑在單一組分的情況下緩蝕效果一般，所以需要將這類緩蝕劑進(jìn)行復(fù)配后加以應(yīng)用；吡啶衍生物和胺類緩蝕劑大多具有刺激性氣味；硫脲及其衍生物的緩蝕效率受取代基影響大，而且緩蝕劑的濃度存在最優(yōu)范圍；松香衍生物，天然松香的應(yīng)用性能較差，通常需經(jīng)過不同方法改性后，才能得到廣泛應(yīng)用。
[0007]唑類化合物是廣泛使用的緩蝕劑，主要包括咪唑啉類緩蝕劑和多單元三唑類緩蝕劑兩大類
20世紀(jì)50年代以來，人們發(fā)現(xiàn)苯并三唑(BTAH)在工業(yè)水及循環(huán)冷卻水等中性介質(zhì)中對銅系金屬具有優(yōu)異的緩蝕性能，并開始了對BTAH的緩蝕機(jī)理的研究及其衍生物的開發(fā)應(yīng)用。BTAH及其衍生物類緩蝕劑被證明是緩蝕效果最好的緩蝕劑之一，但BTAH主要缺點(diǎn)是有一定的毒性，使用受到限制。
[0008]另一類唑類化合物一咪唑啉(二氫咪唑)是含有兩個(gè)氮原子的五元雜環(huán)化合物，分子由電負(fù)性較大的0、N等原子與C、H原子所組成，0、N等原子具有一定的供電子能力，可與許多金屬具有未占據(jù)的空d軌道形成配位鍵而發(fā)生化學(xué)吸附，在金屬表面形成單分子吸附膜，從而在酸性介質(zhì)中具有很好的緩蝕能力，被廣泛用于減少石油、天然氣、工業(yè)中CO2造成的腐蝕。目前，國外咪唑啉緩蝕劑已初步實(shí)現(xiàn)了規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，并已廣泛應(yīng)用。雖然咪唑啉衍生物類緩蝕劑無特殊的刺激性氣味、熱穩(wěn)定性好、毒性低，但是此類化合物需要多步才能合成。
[0009]同為唑類化合物的含五元吡唑環(huán)結(jié)構(gòu)單元的化合物，是一類重要的有機(jī)化合物，被廣泛用作醫(yī)藥和染料中間體等，但在緩蝕劑領(lǐng)域卻鮮有應(yīng)用，僅有少量將吡唑啉酮類化合物應(yīng)用作為酸洗緩蝕劑的實(shí)例。究其原因，含五元吡唑環(huán)結(jié)構(gòu)單元的化合物在水中溶解性不好,其中吡唑啉酮類化合物具有一定的水溶性,可溶于酸洗液,并對酸洗金屬工件起到緩蝕作用。但吡唑啉酮類化合物需多步才能合成，一般是由肼類化合物與雙羰基化合物通過重氮化、加成、脫磺酸基、環(huán)合而成,合成成本高。
[0010]另一類含五元吡唑環(huán)結(jié)構(gòu)單元的化合物——吡唑啉(二氫吡唑)類衍生物合成簡單，通過取代或未取代的苯甲醛與取代或未取代苯乙酮在強(qiáng)堿作用下縮合，得到的中間體二芳基丙烯酮(查兒酮)，再與單取代肼縮合關(guān)環(huán)，兩步反應(yīng)即可得到最終產(chǎn)物，具有成本低、易提純、低毒的優(yōu)點(diǎn)。從結(jié)構(gòu)上分析，它們也具有作為商業(yè)化應(yīng)用的緩蝕劑的特質(zhì)，卻未被應(yīng)用于緩蝕劑領(lǐng)域，同樣是因?yàn)榇蠖鄶?shù)常見的吡唑啉(二氫吡唑)類衍生物水溶性差，在酸洗工況下難溶于酸洗液，緩蝕效率不高。一些作為熒光增白劑廣泛使用的吡唑啉(二氫吡唑)類衍生物，具有一定的水溶性，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、合成步驟多、成本高。
[0011]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一類吡唑啉衍生物及制備方法及作為金屬酸洗緩蝕劑的應(yīng)用，主要目的是針對現(xiàn)階段存在的對金屬酸洗液緩蝕要求日趨提高、而目前能夠滿足這種要求的酸洗液嚴(yán)重缺乏的問題提出，使制得的金屬酸洗液具有良好的金屬緩蝕作用；在稀酸中具有良好的水溶性，可克服一般吡唑啉衍生物水溶性差、在酸洗工況下不能在酸洗液中有效分散造成緩蝕效率低的缺陷，可作為一類新型的高效、低成本、低毒、無味的酸洗緩蝕劑，為該類吡唑啉衍生物開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0013]解決以上技術(shù)問題的吡唑啉衍生物結(jié)構(gòu)通式，其特征在于:具有如下分子結(jié)構(gòu):

【權(quán)利要求】
1.吡唑啉衍生物結(jié)構(gòu)通式，其特征在于:具有如下分子結(jié)構(gòu):
Rl 為:-N(R4)2，其中 M SC1-C4 的烷基；-(CH2)nN(R5)2，其中 R5 為 C1-C4 的烷基，η=1_5 ； R2 為:H、C「C1Q 的烷基，-N(R6)2, -(CH2)nN(R7)2, -OCH3，其中 R6 為 C「C4 的烷基、R7 為C1-C4 的烷基，n=l-5 ； R3為IC1-Cltl的烷基、芳基取代芳基，其中取代芳基具有如下結(jié)構(gòu):
R8 為 H、C「C10 的烷基、-NH(CH2)nN(R9)2、_(CH2)nN(Rltl)2、-OCH3,其中 R9 為 C1-C4 的烷基、RlO 為 C1-C4 的烷基，η = 1-5。
2.按權(quán)利I要求所述的吡唑啉衍生物作為緩蝕劑的應(yīng)用，其特征在于:在制備金屬酸洗液中的應(yīng)用。
3.按權(quán)利2要求所述的吡唑啉衍生物作為緩蝕劑的應(yīng)用，其特征在于:所述向不同濃度的無機(jī)酸洗介質(zhì)中加入所述吡唑啉衍生物，濃度為60-120 mg/L。
4.按權(quán)利2要求所述的吡唑啉衍生物作為緩蝕劑的應(yīng)用，其特征在于:所述向不同濃度的無機(jī)酸洗介質(zhì)中加入所述吡唑啉衍生物，濃度為80-100 mg/L ο
5.根據(jù)權(quán)利2-4任一項(xiàng)所述的吡唑啉衍生物作為緩蝕劑的應(yīng)用，其特征在于:所述無機(jī)酸為鹽酸、硫酸、硝酸。
【文檔編號】C23G1/06GK104130189SQ201410329760
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】鄒立科, 李玉龍, 謝斌, 朱莎莎 申請人:四川理工學(xué)院