[发明专利]1-十四烷基-3-甲基咪唑氯盐离子液体作为钢铁缓蚀剂的应用

说明书

技术领域

本发明属于缓蚀剂领域，具体涉及一种1-十四烷基-3-甲基咪唑氯盐离子 液体作为钢铁缓蚀剂的应用。

背景技术

钢铁是现代重要的建筑材料之一，广泛应用于海、陆、空交通运输、桥梁、 车辆、机械设备、石油化工、城市建设等诸多领域。钢铁一般需要用酸液洗涤， 这样势必会使钢铁材料受到腐蚀，造成浪费。钢铁腐蚀影响设备使用寿命的同 时，还造成了生产和生活的安全隐患。采取有效的措施减缓抑制钢铁腐蚀反应 的发生尤为重要，添加缓蚀剂就是一种易于操作的有效手段，因其具有用量少、 成本低、选材范围广、缓蚀效率高而得到最为广泛的应用。

常用的缓蚀剂分为无机和有机两种。无机缓蚀剂包括亚硝酸盐和铬酸盐 等，这类物质使钢铁表面生成钝化膜，阻止钢铁进一步腐蚀；有机缓蚀剂大多 数为含N、S、O的有机物，常见的有硫脲及其衍生物、苯并三氮唑及其衍生物 等，此类物质通过化学吸附与钢铁表面形成比较牢固的膜，将钢铁基底与周围 的腐蚀介质隔离开来，抑制侵蚀性物质对钢铁的腐蚀。但上述现有的缓蚀剂大 都具有毒副作用，在生产和使用过程中对操作人员和和生态环境存在较大危 害，不满足当今绿色化学的发展要求。因此，环境友好型缓蚀剂成为金属腐蚀 与防护领域研究的趋势，如何改善现有生产技术、合成新型无毒高效缓蚀剂是 生产、实验亟待考虑的问题。

离子液体是一种绿色环保的有机溶剂，它具有很多独特的性能，在电 化学、分离提纯、脱硫、色谱等领域得到广泛应用，但在缓蚀剂领域并没 有相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种1-十四烷基-3-甲基咪唑氯盐离子液体作为钢铁 缓蚀剂的应用。1-十四烷基-3-甲基咪唑氯盐离子液体作为缓蚀剂环境友好、 溶解性好，用在强酸环境中缓释效果良好，解决了现有缓蚀剂毒副作用大的不 足。

本发明是通过以下措施实现的：

一种1-十四烷基-3-甲基咪唑氯盐离子液体作为钢铁缓蚀剂的应用，适用 于用酸液对钢铁表面进行清洗这一过程。其方法为：将钢铁浸没于含有上述1- 十四烷基-3-甲基咪唑氯盐离子液体缓蚀剂的酸液中，对钢铁进行清洗。这样， 在清洗钢铁表面时就会减轻酸液对钢铁的腐蚀，对钢铁起到保护作用。

上述方法中，所述1-十四烷基-3-甲基咪唑氯盐离子液体缓蚀剂在酸液中 的加入量为0.01g/L-1g/L；所述酸液的浓度为0.1mol/L-1mol/L；所述酸液 为稀硫酸或稀盐酸，钢铁浸没在酸液中的温度为20-25℃，浸没时间为3-4小 时。

本发明所用到的离子液体为1-十四烷基-3-甲基咪唑氯盐，结构式为：

1-十四烷基-3-甲基咪唑氯盐的制备方法为：(1)将氯代正十四烷和N-甲 基咪唑等摩尔混合放入锥形瓶内，然后置于微波炉内加热，微波功率为210w， 加热温度为90-100℃，加热方式为间歇式，每隔10s加热一次，每次加热30s， 反应液产生黄色分层后停止加热；(2)反应后将反应液放置一段时间直到其变 为固体；(3)用丙酮将固体溶解，在5℃下重结晶，抽滤；(4)重复步骤(3) 三次得到白色粉末，将白色粉末在30℃下真空干燥12h，即得到纯净的1-十四 烷基-3-甲基咪唑氯盐离子液体。

1-十四烷基-3-甲基咪唑氯盐为离子液体，水溶性能极好，在较宽的温度 范围内不挥发，对生态无毒害，绿色环保。现今，离子液体被用于多个领域， 但是在缓蚀剂领域却并未见报道，本发明人经过大量实验研究，得出1-十四烷 基-3-甲基咪唑氯盐能满足酸性条件下对钢铁腐蚀的抑制作用，并且效果良好。 1-十四烷基-3-甲基咪唑氯盐为含氮杂环化合物，氮原子含有孤对电子，可向 钢铁材料的表面铁原子空轨道提供电子进行吸附，形成有机分子膜，将钢铁基 底与周围的侵蚀性介质隔离开来，抑制钢铁腐蚀，从而起到缓蚀作用。1-十四 烷基-3-甲基咪唑氯盐分子中含有长链取代基，可形成具有一定厚度的分子膜 层从而保证缓蚀性能。此外，杂环带正电荷，在作为缓蚀剂应用时，可在钢铁 材料上外加负电位，一方面可加速离子液体向钢铁表面的移动利于成膜，另一 方面对钢铁材料也是一种阴极保护技术。

本发明的有益效果：离子液体作为缓蚀剂，极易溶于水等生产中常见溶液， 有利于在使用中的渗透；与常用的无机缓蚀剂相比，对环境和生物没有毒害作 用，弥补了现有缓蚀剂毒副作用大的不足；本缓蚀剂可有效抑制钢铁材料在酸 性介质中的腐蚀反应，缓蚀效率好。