本发明专利技术公开了一种离子液体用作碳钢缓蚀剂的方法，离子液体是由1-辛基-2-吡咯烷酮阳离子和无机或有机阴离子组成，其中阴离子是HSO4-、NO3-、H2PO4-、CH3COO-、PTSA-、BF4-、PF6-、CH3SO3-、Br-或Cl-，在15℃～70℃的0.1mol/L～3mol/L盐酸介质溶液中，离子液体加入浓度为0.5mmol/L～5mmol/L时，对碳钢的缓蚀率可达到90％以上；失重法和电化学测试结果均表明缓蚀效果显著，与普通有机缓蚀剂相比，本发明专利技术使用的缓蚀剂具有离子液体的优良性能，没有可测的蒸气压，因此在溶液中不挥发，没有恶臭气味，而且生物毒性低，属于绿色高效缓蚀剂。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种防止、延缓碳钢在酸性介质中腐蚀的缓蚀剂，具体涉及一种离子液体用作碳钢缓蚀剂的方法，属于金属腐蚀与防护
石油和化学工业生产中酸性介质对金属设备的腐蚀造成的经济损失是惊人的，加 入缓蚀剂是常用的解决方法。近年酸性介质中碳钢有机缓蚀剂的研究和应用已经取得了 较大的进展。2005年，沈建等人的研究表明，苯并咪唑类化合物在5%盐酸溶液中对碳钢 具有较好的缓蚀效果。苯并咪唑由于1，3位上两个N原子的高活性而极易在金属表面附 着，可通过引入合适的取代基来提高缓蚀性能。2006年，Chetouani等研究了三吡唑取代 三甲胺作为缓蚀剂的作用机理。2006年，李伟华公开了一种三唑类碳钢酸洗缓蚀剂(CN 101139723A)，可防止酸洗过程中基体金属的过度浸蚀和酸液的过多消耗。2007年，李春梅 等人研究了酸性介质中聚天冬氨酸对45#碳钢的缓蚀作用及其影响因素。开发新型高效、 低毒的绿色环保有机缓蚀剂是目前缓蚀剂的发展趋势。 本专利技术提出一种用于酸性介质的吡咯烷酮离子液体缓蚀剂。离子液体是由有机阳 离子和无机或有机阴离子组成的、在室温或室温附近温度下呈液态的盐类，一般是指熔点 在IO(TC以下的低温有机熔盐，具有挥发性极小、不可燃、化学稳定性和热稳定性好等环保 特性。因此本专利技术的吡咯烷酮类离子液体缓蚀剂区别于普通有机缓蚀剂，符合缓蚀剂的 展趋势，具有工业应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种把离子液体用作盐酸介质中的碳钢缓蚀剂的方法。 本专利技术采用的技术方案 —种离子液体用作碳钢缓蚀剂的方法，在15°C 70°C的0. lmol/L 3mol/L盐酸介质溶液中，1-辛基_2-吡咯烷酮离子液体加入浓度为0. 5mmol/L 5mmol/L。 所述l-辛基-2-吡咯烷酮离子液体是由l-辛基-2-吡咯烷酮阳离子和无机或有机阴离子组成，具有以下化学结构通式(I): C I )<formula>formula see original document page 3</formula>其中B—为HS04—、 N03—、 H2P04—、 CH3C00—、 PTSA—、 BF4—、 PF6—、 CH3S03—、 Br—或Cl—。 离子液体的制备方法(参照专利CN 1880303A):在250ml三口烧瓶中称取19克
技术介绍
的l-辛基-2-吡咯烷酮，冰浴下缓慢滴加等物质量的上述阴离子相应的酸。加料完毕后， 6(TC搅拌反应12小时。产物用环己烷洗涤三次，8(TC真空干燥6小时即得产品，室温下为 淡黄色液体。 本专利技术的有益效果 1.本专利技术中吡咯烷酮离子液体用作碳钢缓蚀剂，与普通有机缓蚀剂相比，具有离 子液体的优点，没有可测的蒸气压，因此在溶液中不挥发，没有恶臭气味。生物毒性低。 2.缓蚀剂的制备原料易得，工艺简单，条件温和；缓蚀剂水溶性好，添加量少，适 用介质浓度范围宽，对碳钢的缓蚀率可达到90%以上，缓蚀效果显著。属于绿色高效缓蚀 剂。附图说明 图1是Q235碳钢在未加和加入不同离子液体缓蚀剂的lmol/L盐酸溶液中的交流 阻抗图(Nyquist图)，曲线1为未加缓蚀剂的盐酸溶液(空白)，曲线2为加入了 5mmol/L 1-辛基-2-吡咯烷酮，曲线3、4和5分别为加入了 5mmol/L 1-辛基-2-吡咯烷酮四氟硼酸 盐/盐酸盐/硫酸氢盐。横坐标Z'表示阻抗的实部，纵坐标Z〃表示阻抗的虚部，单位均 为Q cm2。 图2是Q235碳钢在未加和加不同浓度缓蚀剂1_辛基_2_吡咯烷酮硫酸氢盐的 lmol/L盐酸溶液中的极化曲线图。曲线1为未加缓蚀剂的盐酸溶液(空白)，曲线5、6和7 分别为加入了 5mmol/L、lmmol/L和0. 5mmol/L的1-辛基-2-吡咯烷酮硫酸氢盐。横坐标 E表示电压(V)，；纵坐标lgi表示电流密度(A cm—2)的对数。具体实施例方式分别以挂片失重法和电化学法对本专利技术的缓蚀效果进行评价。 挂片失重法 (I)评价方法 将Q235碳钢试片(2cmX lcmXO. lcm)分别挂入已加和未加缓蚀剂的盐酸介质溶 液中，进行浸泡试验。参照SY/T5273-2000方法测定缓蚀率。 (2)评价步骤 I.用去离子水和浓盐酸溶液配制0. lmol/L 3mol/L的盐酸溶液。 II.打磨、清洗碳钢试片，分析天平称重。 III.配制添加和未添加(空白)缓蚀剂的盐酸溶液。 IV.碳钢分别浸入添加和未添加缓蚀剂的试验介质溶液(50ml)，分别在15°C 7(TC下恒温试验3 24小时。 V.取出碳钢试片，分别用去离子水与乙醇清洗，干燥，称重，按以下公式计算缓蚀 率<formula>formula see original document page 4</formula> 式中n-缓蚀率，％ ; Am。-空白试验中试片质量损失，g ; Am-加缓蚀剂试验中试片的质量损失，g。 电化学法 (1)评价方法 电化学测试系统采用德国ZAHNER M6。实验中采用三电极体系，辅助电极为铂电 极，参比电极为饱和甘汞电极，工作电极为Q235碳钢，工作面积为lcm2，非工作表面用环氧 树脂封装。交流阻抗谱的测量频率为0. 1Hz 60kHz，交流激励信号幅值为5mV，极化曲线 扫描速率为0. 5mV/s。 (2)评价步骤 I.用去离子水和浓盐酸溶液配制不同浓度的盐酸溶液。 II.打磨、清洗碳钢试片。 III.配制添加和未添加(空白)缓蚀剂的盐酸溶液。 IV.测定碳钢在不同的试验介质溶液中的交流阻抗Nyquist和极化曲线图，然后 以对实验结果进行计算和分析。 图1是Q235碳钢在未加和加入不同离子液体缓蚀剂的lmol/L盐酸溶液中的交流 阻抗图(Nyquist图)，曲线1为未加缓蚀剂的盐酸溶液(空白)，曲线2为加入了 5mmol/L 1-辛基-2-吡咯烷酮，曲线3、4和5分别为加入了 5mmol/L 1-辛基-2-吡咯烷酮四氟硼 酸盐/盐酸盐/硫酸氢盐。。交流阻抗Nyquist图中，阻抗弧的弦长对应于电极的传递电阻 Rt， Rt越大，说明缓蚀剂性能越好。从图l可知，与空白相比，四种缓蚀剂均具有一定的缓 蚀性能，三种离子液体缓蚀性能均优于1-辛基_2-吡咯烷酮，其中1-辛基-2-吡咯烷酮硫 酸氢盐缓蚀性能最佳。结果表明，缓蚀剂加入盐酸体系后，在碳钢表面形成有效的屏蔽层， 起缓蚀作用。 图2是Q235碳钢在未加和加不同浓度离子液体缓蚀剂1_辛基_2_吡咯烷酮硫酸氢盐的lmol/L盐酸溶液中的极化曲线图。曲线l为未加缓蚀剂的盐酸溶液(空白)，曲线5、6和7分别为加入了 5mmol/L、lmmol/L和0. 5mmol/L的1-辛基-2-吡咯烷酮硫酸氢盐。表1是Q235碳钢在lmol/L盐酸溶液中添加不同浓度离子液体缓蚀剂1_辛基_2_吡咯烷酮硫酸氢盐的极化曲线计算结果。 表l极化曲线计算结果缓蚀剂缓蚀剂浓度温度自腐蚀电位腐蚀电流密度缓蚀率(mmol/L )(。C)(V)(A-cm-2 )(%)空白030-0.430332xl(T4一(lmol/L盐酸)l-辛基-2-吡唂烷0.530-0.50990.0酮硫酸氢盐l-本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种离子液体用作碳钢缓蚀剂的方法，其特征在于：在１５℃～７０℃的０．１ｍｏｌ／Ｌ～３ｍｏｌ／Ｌ盐酸介质溶液中，１－辛基－２－吡咯烷酮离子液体加入浓度为０．５ｍｍｏｌ／Ｌ～５ｍｍｏｌ／Ｌ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄宝华，徐效陵，刘军，雷励斌，陈鸿宇，林伟娜，霍延平，方岩雄，张焜，谭伟，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：81
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