一种水溶性离子液体缓蚀剂的制作方法

本发明属于金属材料防腐蚀
技术领域：
，具体涉及一种水溶性离子液体缓蚀剂。
背景技术：
：金属铜及合金材料具有良好的导电导热性和优异的机械强度，被广泛应用于在工业生产。但金属铜及合金材料在特殊介质环境中易发生腐蚀，除了带来的直接经济损失外，还会造成停工停产、产品降级、效率降低等一系列间接经济损失，甚至带来严重的安全隐患。添加缓蚀剂已成为防止或减缓金属铜及合金材料腐蚀的重要防腐技术之一，与其他防腐技术相比，添加缓蚀剂具有操作简单、价格低廉、见效快且无特殊设备需求等优点。传统的铜缓蚀剂主要是含有n、p、s等杂原子的杂环化合物，但差的水溶性限制了它们在腐蚀介质的含量，未能发挥出应有的效果。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种水溶性离子液体缓蚀剂。本发明的技术方案如下：一种水溶性离子液体缓蚀剂，以乙醇为反应溶剂，由多氮杂环化合物阳离子和亲水性有机磺酸阴离子以1∶0.1～10的摩尔比于0-180℃反应0.5-10h制成；该多氮杂环化合物阳离子为苯环侧链官能团取代的苯并三氮唑阳离子和苯环侧链官能团取代的苯并咪唑阳离子中的至少一种；该亲水性有机磺酸阴离子为苯环侧链官能团取代的苯磺酸阴离子、苯环侧链官能团取代的1-萘磺酸阴离子和苯环侧链官能团取代的2-萘磺酸阴离子中的至少一种。在本发明的一个优选实施方案中，所述苯环侧链官能团取代的苯并三氮唑阳离子的结构式为所述苯环侧链官能团取代的苯并咪唑阳离子的结构式为其中r1为h、ch3和nh2。进一步优选的，所述多氮杂环化合物阳离子为苯并三氮唑和/或甲基苯并三氮唑。在本发明的一个优选实施方案中，所述苯环侧链官能团取代的苯磺酸阴离子的结构式为所述苯环侧链官能团取代的1-萘磺酸阴离子的结构式为所述苯环侧链官能团取代的2-萘磺酸阴离子的结构式为其中r2为h、ch3和nh2。进一步优选的，所述亲水性有机磺酸阴离子为苯磺酸、1-萘磺酸和2-萘磺酸中的至少一种。本发明的有益效果是：1、本发明的离子液体缓蚀剂与水完全互溶，能在铜表面形成一层保护膜，减缓腐蚀介质对铜的腐蚀，其缓蚀效率可高达99.8％。2、本发明的离子液体缓蚀剂的合成过程简单，合成原料价格便宜，因此本发明的离子液体缓蚀剂具有生产成本低的特点。3、本发明的离子液体缓蚀剂水溶性好，缓蚀效率高，因而使用少，生产成本低，有利于其工业推广。附图说明图1为本发明实施例20中离子液体缓蚀剂的氢核磁谱图。图2为本发明实施例20中离子液体缓蚀剂的碳核磁谱图。图3为本发明实施例21中离子液体缓蚀剂在不同加量下，标准黄铜电极的极化曲线图。图4为本发明实施例21中离子液体缓蚀剂在不同加量下，标准黄铜电极的交流阻抗图。图5为本发明实施例22中离子液体缓蚀剂和传统铜缓蚀剂的水溶性对比图。具体实施方式以下通过具体实施方式结合附图对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。一、离子液体缓蚀剂的制备实施例1：以乙醇为反应溶剂，将0.1摩尔(15.81克)的苯磺酸缓慢加入到0.1摩尔(11.91克)的苯并三氮唑中，反应温度为70℃，反应时间为2h，反应结束旋转蒸发除去多余的反应溶剂，即得离子液体缓蚀剂产品。实施例2：以乙醇为反应溶剂，将1摩尔(158.1克)的苯磺酸缓慢加入到0.1摩尔(11.91克)的苯并三氮唑中，反应温度为0℃，反应时间为0.5h，反应结束旋转蒸发除去多余的反应溶剂，即得离子液体缓蚀剂产品。实施例3：以乙醇为反应溶剂，将0.1摩尔(15.81克)的苯磺酸缓慢加入到1摩尔(119.1克)的苯并三氮唑中，反应温度为180℃，反应时间为10h，反应结束旋转蒸发除去多余的反应溶剂，即得离子液体缓蚀剂产品。实施例4：以乙醇为反应溶剂，将0.1摩尔(20.82克)的1-萘磺酸缓慢加入到0.1摩尔(11.91克)的苯并三氮唑中，反应温度为70℃，反应时间为4h，反应结束旋转蒸发除去多余的反应溶剂，即得离子液体缓蚀剂产品。实施例5：以乙醇为反应溶剂，将0.5摩尔(104.1克)的1-萘磺酸缓慢加入到0.1摩尔(11.91克)的苯并三氮唑中，反应温度为120℃，反应时间为8h，反应结束旋转蒸发除去多余的反应溶剂，即得离子液体缓蚀剂产品。实施例6：以乙醇为反应溶剂，将0.1摩尔(20.82克)的1-萘磺酸缓慢加入到0.5摩尔(59.55克)的苯并三氮唑中，反应温度为40℃，反应时间为6h，反应结束旋转蒸发除去多余的反应溶剂，即得离子液体缓蚀剂产品。实施例7：以乙醇为反应溶剂，将0.1摩尔(20.82克)的2-萘磺酸缓慢加入到0.1摩尔(11.91克)的苯并三氮唑中，反应温度为75℃，反应时间为3h，反应结束旋转蒸发除去多余的反应溶剂，即得离子液体缓蚀剂产品。实施例8：以乙醇为反应溶剂，将0.3摩尔(62.46克)的1-萘磺酸缓慢加入到0.1摩尔(11.91克)的苯并三氮唑中，反应温度为60℃，反应时间为8h，反应结束旋转蒸发除去多余的反应溶剂，即得离子液体缓蚀剂产品。实施例9：以乙醇为反应溶剂，将0.1摩尔(20.82克)的1-萘磺酸缓慢加入到0.3摩尔(35.73克)的苯并三氮唑中，反应温度为100℃，反应时间为7h，反应结束旋转蒸发除去多余的反应溶剂，即得离子液体缓蚀剂产品。实施例10：以乙醇为反应溶剂，将0.1摩尔(15.81克)的苯磺酸缓慢加入到0.1摩尔(13.31克)的甲基苯并三氮唑中，反应温度为70℃，反应时间为2h，反应结束旋转蒸发除去多余的反应溶剂，即得离子液体缓蚀剂产品。实施例11：以乙醇为反应溶剂，将0.8摩尔(126.48克)的苯磺酸缓慢加入到0.1摩尔(13.31克)的甲基苯并三氮唑中，反应温度为10℃，反应时间为1h，反应结束旋转蒸发除去多余的反应溶剂，即得离子液体缓蚀剂产品。实施例12：以乙醇为反应溶剂，将0.1摩尔(15.81克)的苯磺酸缓慢加入到0.8摩尔(106.48克)的甲基苯并三氮唑中，反应温度为170℃，反应时间为9h，反应结束旋转蒸发除去多余的反应溶剂，即得离子液体缓蚀剂产品。实施例13：以乙醇为反应溶剂，将0.1摩尔(20.82克)的1-萘磺酸缓慢加入到0.1摩尔(13.31克)的甲基苯并三氮唑中，反应温度为75℃，反应时间为2.5h，反应结束旋转蒸发除去多余的反应溶剂，即得离子液体缓蚀剂产品。实施例14：以乙醇为反应溶剂，将0.6摩尔(124.92克)的1-萘磺酸缓慢加入到0.1摩尔(13.31克)的甲基苯并三氮唑中，反应温度为30℃，反应时间为5h，反应结束旋转蒸发除去多余的反应溶剂，即得离子液体缓蚀剂产品。实施例15：以乙醇为反应溶剂，将0.1摩尔(20.82克)的1-萘磺酸缓慢加入到0.6摩尔(79.86克)的甲基苯并三氮唑中，反应温度为150℃，反应时间为7h，反应结束旋转蒸发除去多余的反应溶剂，即得离子液体缓蚀剂产品。实施例16：以乙醇为反应溶剂，将0.1摩尔(20.82克)的2-萘磺酸缓慢加入到0.1摩尔(13.31克)的甲基苯并三氮唑中，反应温度为65℃，反应时间为3.5h，反应结束旋转蒸发除去多余的反应溶剂，即得离子液体缓蚀剂产品。实施例17：以乙醇为反应溶剂，将0.4摩尔(83.28克)的1-萘磺酸缓慢加入到0.1摩尔(13.31克)的甲基苯并三氮唑中，反应温度为50℃，反应时间为8h，反应结束旋转蒸发除去多余的反应溶剂，即得离子液体缓蚀剂产品。实施例18：以乙醇为反应溶剂，将0.1摩尔(20.82克)的1-萘磺酸缓慢加入到0.4摩尔(53.24克)的甲基苯并三氮唑中，反应温度为130℃，反应时间为7h，反应结束旋转蒸发除去多余的反应溶剂，即得离子液体缓蚀剂产品。二、离子液体缓蚀剂的缓蚀性能测定实施例19：在质量分数为5wt％的硫酸溶液中，测试温度为30℃时，采用静态挂片失重法对上述实施例1～18中的离子液体缓蚀剂的缓蚀效率进行测定，其中离子液体缓蚀剂的加量为1.0wt％，测定结果见表1。表1实施例1～18中离子液体缓蚀剂的缓蚀效率实施例195.67％实施例1099.46％实施例266.35％实施例1184.93％实施例392.28％实施例1294.25％实施例499.66％实施例1399.73％实施例574.43％实施例1486.12％实施例693.64％实施例1594.46％实施例799.76％实施例1699.89％实施例875.25％实施例1788.37％实施例993.71％实施例1894.57％实施例20：在质量分数为5wt％的硫酸溶液中，测试温度为30℃时，采用静态挂片失重法对上述实施例1中的离子液体缓蚀剂的缓蚀效率进行测定，其中离子液体缓蚀剂的加量分别为0.25wt％、0.50wt％、0.75wt％、1.00wt％、1.25wt％、1.50wt％，测定结果见表2。采用600mhz核磁共振仪对实施例1中的离子液体缓蚀剂结构进行了表征，其1hnmr和13cnmr的结果分别如图1和图2所示。表2实施例1中离子液体缓蚀剂在不同加量下的缓蚀效率0.25wt％94.42％0.50wt％95.58％0.75wt％95.79％1.00wt％97.52％1.25wt％98.55％1.50wt％98.83％实施例21：在质量分数为5wt％的硫酸溶液中，测试温度为30℃时，采用静态挂片失重法对上述实施例4中的离子液体缓蚀剂的缓蚀效率进行测定，其中离子液体缓蚀剂的加量分别为0.25wt％、0.50wt％、0.75wt％、1.00wt％、1.25wt％、1.50wt％，测定结果见表3。采用电化学工作站chi760e测定了标准黄铜电极在分别含有0.25wt％、0.50wt％、0.75wt％、1.00wt％、1.25wt％、1.50wt％离子液体缓蚀剂的5wt％的硫酸溶液中的极化曲线和交流阻抗图，结果分别如图3和图4所示。表3实施例4中离子液体缓蚀剂在不同加量下的缓蚀效率0.25wt％96.89％0.50wt％97.94％0.75wt％98.24％1.00wt％99.66％1.25wt％99.76％1.50wt％99.98％三、离子液体缓蚀剂的水溶性对比实施例22：为了验证本发明制备的离子液体缓蚀剂具有良好的水溶性，使用工业品苯并三氮唑与本发明中实施例1的离子液体缓蚀剂进行对比。测试方法如下：分别称取0.5g苯并三氮唑和0.5g本发明合成的离子液体铜缓蚀剂，分别加入两个烧杯中，往烧杯中加水至100g，配制成0.5wt％溶液，分别标记为1号溶液(左侧烧杯)和2号溶液(右侧烧杯)，溶液状态如图5所示。从图5中可以明显看到，相同的浓度下，工业品苯并三氮唑微溶于水，而本发明制备的离子液体缓蚀剂则完全溶于水。以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。当前第1页12