一种抑制金属腐蚀的缓蚀剂及其制备方法与流程

1.本发明属于有机化学技术领域，尤其涉及一种抑制金属腐蚀的缓蚀剂及其制备方法。


背景技术：

2.目前，工业生产中的许多金属设备诸如换热器、冷却塔等均会因为长期和腐蚀介质及空气接触而导致金属腐蚀，管道内壁的腐蚀是工业生产中关心的重点。金属被腐蚀后，不仅影响设备的工作效率，而且在外形、色泽以及机械性能方面都将发生变化，造成设备破坏缩短设备使用寿命、管道泄漏、产品污染，引发灾难性事故以及资源和能源的严重浪费，造成重大的经济损失。为了设备维护，人们致力于金属防护，避免金属腐蚀，降低设备维护更替的经济成本。金属防腐蚀的方法很多，主要有改善金属的本质，把被保护金属与腐蚀介质隔开，或对金属进行表面处理，改善腐蚀环境以及电化学保护等。其中，改善环境对减少和防止腐蚀有重要意义，向腐蚀介质中加入缓蚀剂就是其中一种。
3.但是现有技术中缓蚀剂组分中一般含有5～15％恶臭和高毒性物质丙炔醇(cn1277240a)，此外缓蚀剂使用成本较高且易燃的煤油和/或异丙醇做溶剂(zl201410779709.6)，不利于安全、环保、经济。另外，现有的缓蚀剂操作复杂，使用极不方便，且对人体和环境不利；同时水溶性较差，很难与其他缓蚀剂进行复配，增加了处理成本。因此，亟需设计一种新的缓蚀剂。
4.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
5.(1)现有技术中缓蚀剂组分中含有5～15％恶臭和高毒性物质丙炔醇，使用成本较高且易燃的煤油和/或异丙醇做溶剂，不利于安全、环保、经济。
6.(2)现有的缓蚀剂操作复杂，使用极不方便，且对人体和环境不利；同时水溶性较差，很难与其他缓蚀剂进行复配，增加了处理成本。


技术实现要素：

7.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种抑制金属腐蚀的缓蚀剂及其制备方法。
8.本发明是这样实现的，一种抑制金属腐蚀的缓蚀剂的制备方法，所述抑制金属腐蚀的缓蚀剂的制备方法包括以下步骤：
9.步骤一，进行金属有机框架基体材料的制备：将锌化物、1-(3-氨丙基)咪唑和强极性有机溶剂通过溶剂热反应合成金属基体并利用打磨装置机械打磨后，再依次进行除油、超声处理，清洗后干燥，得到金属有机框架基体材料；
10.步骤二，进行抑制金属腐蚀的缓蚀剂溶液的制备：称取原料后将有机膦化合物、有机胺、硫酸锌、磷酸二氢铵和聚环氧琥珀酸混匀，干燥，加入葡萄糖酸盐、稳定剂和灭菌去离子水，超声，得到抑制金属腐蚀的缓蚀剂溶液；
11.步骤三，进行抑制金属腐蚀的缓蚀剂的负载：配制前躯体溶液；以金属有机框架基
体材料为工作电极，利用前躯体溶液制备得到纳米氧化物膜；通过真空负压法将缓蚀剂负载到纳米氧化物膜中，得到抑制金属腐蚀的缓蚀剂。
12.进一步，所述步骤一中的金属有机框架基体材料的制备方法包括：
13.(1)将锌化物、1-(3-氨丙基)咪唑和反应溶剂置于反应装置中，通过溶剂热反应合成金属基体，所述反应溶剂为强极性有机溶剂n-n二甲基甲酰胺；
14.(2)将步骤(1)得到的所述金属基体利用打磨装置依次经过静电植砂及金相砂纸机械打磨后，置于35～65℃除油液中除油5～15min；
15.(3)将除油后的金属基体置于60～120khz的超声装置中超声处理10～20min，用去离子水清洗后置于烘干装置内干燥，得到金属有机框架基体材料。
16.进一步，所述步骤二中的抑制金属腐蚀的缓蚀剂溶液的制备方法包括：
17.(1)按照配方质量份数依次称取有机膦化合物、有机胺、硫酸锌、磷酸二氢铵、聚环氧琥珀酸、葡萄糖酸盐、稳定剂以及灭菌去离子水备用；
18.(2)将有机膦化合物、有机胺、硫酸锌、磷酸二氢铵以及聚环氧琥珀酸置于反应装置中混合搅拌均匀后，再置于100～150℃的条件下干燥20～40min；
19.(3)依次加入葡萄糖酸盐、稳定剂和灭菌去离子水，置于频率80～120khz的超声装置中处理15～30min，得到抑制金属腐蚀的缓蚀剂溶液。
20.进一步，所述步骤三中的抑制金属腐蚀的缓蚀剂的负载方法包括：
21.(1)向溶液配制容器中依次加入无水乙醇、灭菌去离子水以及前躯体，在室温下搅拌混合均匀后加入hcl调节ph至2.0～6.0，得到前躯体溶液；
22.(2)在三电极槽中加入前躯体溶液，以金属有机框架基体材料为工作电极，在电位-0.5～-2.0v的条件下沉积2～10min，冲洗烘干后得到纳米氧化物膜；
23.(3)将纳米氧化物膜浸入抑制金属腐蚀的缓蚀剂溶液中，通过真空负压法使缓蚀剂负载到纳米氧化物膜中，制备得到抑制金属腐蚀的缓蚀剂。
24.进一步，所述抑制金属腐蚀的缓蚀剂的制备方法还包括：
25.(1)将制备得到的抑制金属腐蚀的缓蚀剂配成溶液置于喷墨打印机的不同墨盒中，通过喷墨打印机对缓蚀剂所适用的金属膜表面进行图样打印；
26.(2)利用skp探针技术对金属膜表面进行电位扫描，获得不同配比的缓蚀剂复配体系的表面volta电位分布，确定缓蚀剂的金属腐蚀抑制效果。
27.本发明的另一目的在于提供一种实施所述的抑制金属腐蚀的缓蚀剂的制备方法制备得到的抑制金属腐蚀的缓蚀剂，所述抑制金属腐蚀的缓蚀剂按照质量份数计，由有机膦化合物30～50份、有机胺20～40份、硫酸锌15～20份、磷酸二氢铵10～15份、聚环氧琥珀酸8～12份、葡萄糖酸盐6～8份、稳定剂3～5份以及余量灭菌去离子水组成；
28.其中，所述有机膦化合物选自氨基三甲叉膦酸、多元醇磷酸脂、多氨基多醚基甲叉膦酸、钾盐、钠盐或铝盐中的任意一种或多种组合物；所述有机胺选自一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺或amp-95中的任意一种或多种组合物；所述稳定剂选自edta、edta钠盐或nta中的任意一种或多种组合物。
29.本发明的另一目的在于提供一种应用所述的抑制金属腐蚀的缓蚀剂的制备方法的抑制金属腐蚀的缓蚀剂的制备系统，所述抑制金属腐蚀的缓蚀剂的制备系统包括：
30.金属基体合成模块，与中央控制模块连接，用于通过将锌化物、1-(3-氨丙基)咪唑
和反应溶剂置于反应装置中，通过溶剂热反应合成金属基体；
31.金属基体预处理模块，与中央控制模块连接，用于通过将金属基体利用打磨装置依次经过静电植砂及金相砂纸机械打磨后再置于除油液中除油；
32.金属有机框架基体材料制备模块，与中央控制模块连接，用于将金属基体置于超声装置中超声处理，用去离子水清洗后置于烘干装置内干燥；
33.中央控制模块，与缓蚀剂制备系统的各模块连接，用于通过中央处理器协调控制所述抑制金属腐蚀的缓蚀剂的制备系统各个模块的正常运行；
34.缓蚀剂溶液制备模块，与中央控制模块连接，用于将有机膦化合物、有机胺、硫酸锌、磷酸二氢铵和聚环氧琥珀酸置于反应装置中混匀干燥后加入葡萄糖酸盐、稳定剂和灭菌去离子水，超声，得到抑制金属腐蚀的缓蚀剂溶液；
35.纳米氧化物膜制备模块，与中央控制模块连接，用于在三电极槽中加入前躯体溶液，以金属有机框架基体材料为工作电极制备得到纳米氧化物膜；
36.缓蚀剂负载模块，与中央控制模块连接，用于通过真空负压法使缓蚀剂负载到纳米氧化物膜中，制备得到抑制金属腐蚀的缓蚀剂；
37.缓蚀剂评价模块，与中央控制模块连接，用于利用计算机和喷墨打印机喷墨原理确定抑制金属腐蚀的缓蚀剂的金属腐蚀抑制效果。
38.本发明的另一目的在于提供一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以应用所述的抑制金属腐蚀的缓蚀剂的制备方法的步骤。
39.本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机应用所述的抑制金属腐蚀的缓蚀剂的制备方法的步骤。
40.本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述的抑制金属腐蚀的缓蚀剂的制备系统。
41.结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
42.第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
43.本发明提供的抑制金属腐蚀的缓蚀剂的制备方法中，利用锌化物、1-(3-氨丙基)咪唑和强极性有机溶剂通过溶剂热反应合成金属有机框架基体材料，该金属有机框架基体材料孔隙率高，缓蚀剂的负载率高。同时，本发明利用有机膦化合物、有机胺、硫酸锌、磷酸二氢铵、聚环氧琥珀酸和葡萄糖酸盐为有效成分进行抑制金属腐蚀的缓蚀剂的制备，缓蚀剂的缓蚀性能得到了大幅度提高。另外，本发明将制备得到抑制金属腐蚀的缓蚀剂溶液通过真空负压法将缓蚀剂负载到纳米氧化物膜中，形成了一个具有动力敏感性的缓蚀剂，在动态体系中缓蚀剂分子能够较快释放出来，实现了金属腐蚀防护的目的。本发明制备得到抑制金属腐蚀的缓蚀剂在静态水体和动态水体中均适用，尤其适用于以工业新水、软水或纯水为补充水的密闭冷却水系统。
44.第二，把技术方案看做一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：
45.本发明提供的抑制金属腐蚀的缓蚀剂的制备方法简单易操作，且安全环保、经济可行，使用方便，节约处理成本。同时，本发明制备得到的缓蚀剂中不含具有恶臭和高毒性的炔醇类化合物，也不含成本较高且易燃的煤油和/或异丙醇等溶剂，有利于降低缓蚀剂成本，维护人体健康，保护环境，提升使用安全。
附图说明
46.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
47.图1是本发明实施例提供的抑制金属腐蚀的缓蚀剂的制备方法流程图；
48.图2是本发明实施例提供的金属有机框架基体材料的制备方法流程图；
49.图3是本发明实施例提供的抑制金属腐蚀的缓蚀剂的负载方法流程图。
具体实施方式
50.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
51.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种抑制金属腐蚀的缓蚀剂及其制备方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
52.一、解释说明实施例。为了使本领域技术人员充分了解本发明如何具体实现，该部分是对权利要求技术方案进行展开说明的解释说明实施例。
53.如图1所示，本发明实施例提供的抑制金属腐蚀的缓蚀剂的制备方法包括以下步骤：
54.s101，进行金属有机框架基体材料的制备：将锌化物、1-(3-氨丙基)咪唑和强极性有机溶剂通过溶剂热反应合成金属基体并利用打磨装置机械打磨后，再依次进行除油、超声处理，清洗后干燥，得到金属有机框架基体材料；
55.s102，进行抑制金属腐蚀的缓蚀剂溶液的制备：称取原料后将有机膦化合物、有机胺、硫酸锌、磷酸二氢铵和聚环氧琥珀酸混匀，干燥，加入葡萄糖酸盐、稳定剂和灭菌去离子水，超声，得到抑制金属腐蚀的缓蚀剂溶液；
56.s103，进行抑制金属腐蚀的缓蚀剂的负载：配制前躯体溶液；以金属有机框架基体材料为工作电极，利用前躯体溶液制备得到纳米氧化物膜；通过真空负压法将缓蚀剂负载到纳米氧化物膜中，得到抑制金属腐蚀的缓蚀剂。
57.本发明提供的抑制金属腐蚀的缓蚀剂的制备方法简单易操作，且安全环保、经济可行，使用方便，节约处理成本，维护人体健康，保护环境。
58.如图2所示，本发明实施例提供的步骤s101中的金属有机框架基体材料的制备方法包括：
59.s201，将锌化物、1-(3-氨丙基)咪唑和反应溶剂置于反应装置中，通过溶剂热反应合成金属基体，反应溶剂为强极性有机溶剂n-n二甲基甲酰胺；
60.s202，将s201得到的金属基体利用打磨装置依次经过静电植砂及金相砂纸机械打磨后，置于35～65℃除油液中除油5～15min；
61.s203，将除油后的金属基体置于60～120khz的超声装置中超声处理10～20min，用去离子水清洗后置于烘干装置干燥，得到金属有机框架基体材料。
62.本发明提供的抑制金属腐蚀的缓蚀剂的制备方法中，利用锌化物、1-(3-氨丙基)咪唑和强极性有机溶剂通过溶剂热反应合成金属有机框架基体材料，该金属有机框架基体材料孔隙率高，缓蚀剂的负载率高。
63.本发明实施例提供的步骤s102中的抑制金属腐蚀的缓蚀剂溶液的制备方法包括：
64.(1)按照配方质量份数依次称取有机膦化合物、有机胺、硫酸锌、磷酸二氢铵、聚环氧琥珀酸、葡萄糖酸盐、稳定剂以及灭菌去离子水备用；
65.(2)将有机膦化合物、有机胺、硫酸锌、磷酸二氢铵以及聚环氧琥珀酸置于反应装置中混合搅拌均匀后，再置于100～150℃的条件下干燥20～40min；
66.(3)依次加入葡萄糖酸盐、稳定剂和灭菌去离子水，置于频率80～120khz的超声装置中处理15～30min，得到抑制金属腐蚀的缓蚀剂溶液。
67.本发明利用有机膦化合物、有机胺、硫酸锌、磷酸二氢铵、聚环氧琥珀酸和葡萄糖酸盐为有效成分进行抑制金属腐蚀的缓蚀剂的制备，缓蚀剂的缓蚀性能得到了大幅度提高，且该抑制金属腐蚀的缓蚀剂在静态水体和动态水体中均适用，尤其适用于以工业新水、软水或纯水为补充水的密闭冷却水系统。
68.如图3所示，本发明实施例提供的步骤s103中的抑制金属腐蚀的缓蚀剂的负载方法包括：
69.s301，向溶液配制容器中依次加入无水乙醇、灭菌去离子水以及前躯体，在室温下搅拌混合均匀后加入hcl调节ph至2.0～6.0，得到前躯体溶液；
70.s302，在三电极槽中加入前躯体溶液，以金属有机框架基体材料为工作电极，在电位-0.5～-2.0v的条件下沉积2～10min，冲洗烘干后得到纳米氧化物膜；
71.s303，将纳米氧化物膜浸入抑制金属腐蚀的缓蚀剂溶液中，通过真空负压法使缓蚀剂负载到纳米氧化物膜中，制备得到抑制金属腐蚀的缓蚀剂。
72.本发明将制备得到抑制金属腐蚀的缓蚀剂溶液通过真空负压法将缓蚀剂负载到纳米氧化物膜中，形成了一个具有动力敏感性的缓蚀剂，在动态体系中缓蚀剂分子能够较快释放出来，实现了金属腐蚀防护的目的。
73.本发明实施例提供的抑制金属腐蚀的缓蚀剂的制备方法还包括：
74.(1)将制备得到的抑制金属腐蚀的缓蚀剂配成溶液置于喷墨打印机的不同墨盒中，通过喷墨打印机对缓蚀剂所适用的金属膜表面进行图样打印；
75.(2)利用skp探针技术对金属膜表面进行电位扫描，获得不同配比的缓蚀剂复配体系的表面volta电位分布，确定缓蚀剂的金属腐蚀抑制效果。
76.本发明实施例提供的抑制金属腐蚀的缓蚀剂按照质量份数计，由有机膦化合物30～50份、有机胺20～40份、硫酸锌15～20份、磷酸二氢铵10～15份、聚环氧琥珀酸8～12份、葡萄糖酸盐6～8份、稳定剂3～5份以及余量灭菌去离子水组成；其中，有机膦化合物选自氨基三甲叉膦酸、多元醇磷酸脂、多氨基多醚基甲叉膦酸、钾盐、钠盐或铝盐中的任意一种或多种组合物；有机胺选自一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺或amp-95中的任意一种或多种组合
物；稳定剂选自edta、edta钠盐或nta中的任意一种或多种组合物。
77.本发明的缓蚀剂中不含具有恶臭和高毒性的炔醇类化合物，也不含成本较高且易燃的煤油和/或异丙醇等溶剂，有利于降低缓蚀剂成本，提升使用安全。
78.本发明实施例提供的抑制金属腐蚀的缓蚀剂的制备系统包括：
79.金属基体合成模块，与中央控制模块连接，用于通过将锌化物、1-(3-氨丙基)咪唑和反应溶剂置于反应装置中，通过溶剂热反应合成金属基体；
80.金属基体预处理模块，与中央控制模块连接，用于通过将金属基体利用打磨装置依次经过静电植砂及金相砂纸机械打磨后再置于除油液中除油；
81.金属有机框架基体材料制备模块，与中央控制模块连接，用于将金属基体置于超声装置中超声处理，用去离子水清洗后置于烘干装置内干燥；
82.中央控制模块，与缓蚀剂制备系统的各模块连接，用于通过中央处理器协调控制所述抑制金属腐蚀的缓蚀剂的制备系统各个模块的正常运行；
83.缓蚀剂溶液制备模块，与中央控制模块连接，用于将有机膦化合物、有机胺、硫酸锌、磷酸二氢铵和聚环氧琥珀酸置于反应装置中混匀干燥后加入葡萄糖酸盐、稳定剂和灭菌去离子水，超声，得到抑制金属腐蚀的缓蚀剂溶液；
84.纳米氧化物膜制备模块，与中央控制模块连接，用于在三电极槽中加入前躯体溶液，以金属有机框架基体材料为工作电极制备得到纳米氧化物膜；
85.缓蚀剂负载模块，与中央控制模块连接，用于通过真空负压法使缓蚀剂负载到纳米氧化物膜中，制备得到抑制金属腐蚀的缓蚀剂；
86.缓蚀剂评价模块，与中央控制模块连接，用于利用计算机和喷墨打印机喷墨原理确定抑制金属腐蚀的缓蚀剂的金属腐蚀抑制效果。
87.二、应用实施例。为了证明本发明的技术方案的创造性和技术价值，该部分是对权利要求技术方案进行具体产品上或相关技术上的应用的应用实施例。
88.本发明的应用实施例提供了一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以应用所述的抑制金属腐蚀的缓蚀剂的制备方法的步骤。
89.本发明的应用实施例提供了一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机应用所述的抑制金属腐蚀的缓蚀剂的制备方法的步骤。
90.本发明的应用实施例提供了一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述的抑制金属腐蚀的缓蚀剂的制备系统。
91.应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、cd或dvd-rom的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
92.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。