一种金属缓蚀剂、其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种金属缓蚀剂、其制备方法及应用，属于金属表面防腐蚀技术领域。本发明专利技术发现，在特定低浓度下，十六烷基三甲基碘化铵在金属表面所形成的吸附膜更加致密，吸附性更好，从而能够显著抑制酸性介质对金属材料的腐蚀作用。此外，采用单一表面活性剂十六烷基三甲基碘化铵作为金属缓蚀剂，其缓蚀机理简单明确，不含有对环境有害的元素，对环境友好且符合环保要求，应用前景广阔。应用前景广阔。应用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种金属缓蚀剂、其制备方法及应用


[0001]本专利技术属于金属表面防腐蚀
，具体涉及一种金属缓蚀剂、其制备方法及应用。

技术介绍

[0002]金属材料因其良好的物理、化学和力学等使用性能、工艺性能，被广泛应用在人类生活中。而腐蚀现象广泛存在于金属材料中，它不但会引起金属材料物理性能和力学性能的降低，还会引发事故，造成环境污染，引发巨大经济损失，是当今世界面临的一个非常严峻的问题。金属腐蚀按照腐蚀的形貌可以分为两大类：分别是全面腐蚀和局部腐蚀。而金属在酸中发生的腐蚀是一个典型的金属在活性区的均匀腐蚀。
[0003]在腐蚀介质中添加缓蚀剂是目前工业生产中常用的金属防腐蚀方法。缓蚀剂的选择取决于其经济可行性、效率和对环境的影响。传统的缓蚀剂无机盐如铬酸盐、亚硝酸盐等是早期国内外工业防腐蚀过程中应用最多的缓蚀剂。但是，这些无机缓蚀剂虽然可以对金属的腐蚀反应产生比较好的抑制作用，但是却会对环境以及人类健康产生较大的危害。因此，人们筛选并制备了一系列具有缓蚀功能或特殊基团的有机物质来替代无机盐类缓蚀剂，这些缓蚀剂大多都是由几种不同的物质经过复配得到的混合物，这种混合物在腐蚀环境中可以有效对金属腐蚀进行抑制，其中，各种表面活性剂由于其本身所具有的低浓度高效性的特性，经常被添加在混合缓蚀剂起到一个增效作用。
[0004]目前的大部分酸性介质中的混合缓蚀剂虽然可以起到一定的保护作用，但是由于这些缓蚀剂存在多种成分，因此其缓蚀机理较为复杂，且很多都含有对环境有害的元素，并且很多缓蚀剂的应用局限性很大，只能在单一的酸性条件下进行应用。因此，开发一种缓蚀机理简单明确，并且在较低浓度的应用条件下就能达到较高缓蚀率的单一表面活性剂作为缓蚀剂，具有重要的应用前景和价值。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种金属缓蚀剂，所述缓蚀剂为十六烷基三甲基碘化铵。
[0006]本专利技术提供了上述缓蚀剂的制备方法，步骤如下：
[0007]将十六烷基三甲基氯化铵溶解于甲醇溶液，然后向溶液中加入碘化钠，常温下搅拌反应，待反应结束后，取上清液进行减压蒸馏，获得十六烷基三甲基碘化铵。
[0008]本专利技术提供了上述缓蚀剂在金属防腐蚀中的应用。具体地，本专利技术提供了上述缓蚀剂在防止金属被酸性介质腐蚀中的应用。
[0009]上述缓蚀剂在酸性介质中的浓度选自1～10ppm；优选为5ppm。
[0010]本专利技术提供了一种防止金属被酸性介质腐蚀的方法，步骤如下：
[0011]向金属材料所处的酸性介质中添加十六烷基三甲基碘化铵，使十六烷基三甲基碘化铵在酸性介质中的浓度维持在1～10ppm，可有效防止金属材料被酸性介质腐蚀。
[0012]上述防止金属被酸性介质腐蚀方法中，十六烷基三甲基碘化铵的浓度优选自
5ppm。
[0013]上述防止金属被酸性介质腐蚀方法中，所述金属选自碳钢、铜、铁等金属。
[0014]上述防止金属被酸性介质腐蚀方法中，所述酸性介质包括但不限于含有硫酸、盐酸以及硝酸等酸性成分的液态环境。
[0015]本专利技术的有益效果为：
[0016]本专利技术发现，在特定低浓度下，十六烷基三甲基碘化铵在金属表面所形成的吸附膜更加致密，吸附性更好，从而能够显著抑制酸性介质对金属材料的腐蚀作用。此外，采用单一表面活性剂十六烷基三甲基碘化铵作为金属缓蚀剂，其缓蚀机理简单明确，不含有对环境有害的元素，对环境友好且符合环保要求，应用前景广阔。
附图说明
[0017]图1为金属腐蚀前后的SEM图；
[0018]图2为不同缓蚀体系的Nyquist曲线图；其中，左图中从内向外依次为空白组、CTAC组、CTAB组以及CTAI组；右图中从内向外依次为空白组、1ppm CTAI组、2.5ppm CTAI组、10ppm CTAI组、5ppm CTAI组。
具体实施方式
[0019]本专利技术的缓蚀原理，如下：
[0020]由于金属表面带有微弱的正电荷，因此缓蚀剂分子中碘离子通过静电相互作用以物理吸附的方式吸附在金属表面，而缓蚀剂分子又可以通过与金属表面形成配位键的化学吸附方式吸附在金属表面，因此缓蚀剂分子可以在金属表面形成一层具有阻隔腐蚀分子的吸附膜，当缓蚀剂的浓度升高，缓蚀剂分子在金属表面形成的吸附膜也会更加致密，当这层膜足够致密时，就可以达到一个阻挡腐蚀分子降低金属表面腐蚀速率的作用。因此，在未添加金属缓蚀剂的酸性环境中，腐蚀离子会与金属基质发生反应生成可溶性金属氧化物从而导致金属基质发生损伤。而在添加CTAI作为缓蚀剂的酸性环境中，CTAI会在金属基质浸入酸性介质中时通过物理(静电相互作用)/化学(配位键)吸附方式吸附在金属表面形成一层具有阻碍作用的吸附膜，从而阻止酸性介质对金属材料的腐蚀。
[0021]本专利技术所使用的其它术语，除非有另外说明，一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义。下面结合具体实施例，并参照数据进一步详细的描述本专利技术。以下实施例只是为了举例说明本专利技术，而非以任何方式限制本专利技术的范围。
[0022]实施例1
[0023]十六烷基三甲基碘化铵的制备：
[0024]称取1.002g CTAC(0.003mol)溶于20mL甲醇，然后称取0.45g碘化钠(0.003mol)加入上述溶液，常温搅拌反应3h，溶液中出现白色沉淀。然后对溶液进行离心，取上清液，对所得上清液进行减压蒸馏，去除甲醇溶液，得到白色固体颗粒，对所得白色颗粒使用丙酮进行多次洗涤，然后通过减压抽滤得到白色固体，将其放入真空干燥箱中进行干燥，得到CTAI(十六烷基三甲基碘化铵)。
[0025][0026]实施例2
[0027]缓蚀效果试验：
[0028]在0.5M H2SO4溶液中验证CTAI对Q235低碳钢的缓蚀效果。采用上海辰华CHI650E电化学工作站进行电化学试验测试。电化学试验在三电极系统下进行，饱和甘汞电极为参比电极(SCE)，铂电极为对电极(CE)，AZ31B镁合金为工作电极(WE)。Q235低碳钢的大小为1cm
×
1cm
×
0.2cm。AQ235低碳钢的成分：碳0.14～0.22wt.％、锰0.30～0.65wt.％、硅0.30wt.％、硫0.035～0.050wt.％、磷0.035～0.045wt.％、余量为铁。
[0029]在进行试验之前，先用不同型号的砂纸打磨抛光Q235低碳钢，然后在每次试验之前首先用无水乙醇浸泡，然后使用丙酮浸泡脱脂并用去离子水清洗，在空气中自然风干备用。进行电化学测试时，将铜线使用锡焊焊接到Q235低碳钢样品上，用密封胶密封Q235低碳钢样品及与铜线的焊接处，仅暴露1cm
2 Q235低碳钢表面用于电化学测试。
[0030]电化学实验开始之前，为了使体系达到一个稳定的状态，将准备好的工作电极浸入0.5MH2SO4溶液中1h。上述H2SO4溶液中不含有或含有不同种类以及不同浓度的缓蚀剂，组别设置如下：
[0031]第一试本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属缓蚀剂，其特征在于，所述缓蚀剂为十六烷基三甲基碘化铵。2.权利要求1所述缓蚀剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：将十六烷基三甲基氯化铵溶解于甲醇溶液，然后向溶液中加入碘化钠，常温下搅拌反应，待反应结束后，取上清液进行减压蒸馏，获得十六烷基三甲基碘化铵。3.权利要求1所述缓蚀剂在金属防腐蚀中的应用。4.权利要求1所述缓蚀剂在防止金属被酸性介质腐蚀中的应用。5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述缓蚀剂在酸性介质中的浓度选自1～10ppm。6.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹美文，孙路，徐华龙，陈博洋，许哲，李煜龙，毕鹏禹，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：