[发明专利]苄基三苯基鏻双三氟甲烷磺酰亚胺离子液体、合成方法及其作为金属缓蚀剂的应用

说明书

本发明公开了一种苄基三苯基鏻双三氟甲烷磺酰亚胺（[BPP]⁺[NTf₂]^‑）离子液体，其结构式如下所示：。本发明还公开了其合成方法以及作为金属缓蚀剂的应用。该方法为三苯基膦和氯化苄通过化合反应合成苄基三苯基氯化鏻，再通过阴离子交换反应得到[BPP]⁺[NTf₂]^‑。本发明解决了金属镁及其合金的腐蚀等问题，该离子液体的防腐效率约为91.21%。本发明具有合成工艺简单、反应条件温和、后处理简单等优势，所制备的苄基三苯基鏻双三氟甲烷磺酰亚胺的产率可达92%以上。

技术领域

本发明属于离子液体技术领域，具体涉及一种苄基三苯基鏻双三氟甲烷磺酰亚胺离子液体、合成方法以及其作为金属缓蚀剂（尤其是金属镁缓蚀剂）的应用。

背景技术

人类进入21世纪，可持续发展战略已成为世界各国的共识。当今社会可持续发展面临三大问题：人口膨胀、资源短缺、环境恶化。腐蚀是现代工业和生活中的重要破坏因素。据估计，腐蚀造成的直接经济损失约占国民生产总值的1~5%，而添加缓蚀剂是一种适用性强的腐蚀控制方法，它的使用能有效抑制金属腐蚀，在保护资源、减少材料损失方面起着举足轻重的作用。

缓蚀剂是一种化学添加剂，添加少量的缓蚀剂就可以有效抑制金属及其合金的腐蚀，同时金属及合金又能保持原来的物理机械性能。与其他防腐技术相比，缓蚀剂是保护金属及其合金免受腐蚀最实用的方法之一。缓蚀剂有一些明显的优点，例如不需要特殊设备、控制简单、价格低廉、操作简便等，由于它具有良好的效果和较高的经济效益，现已被广泛应用于很多领域。

镁及其合金具有密度低、比强度、比刚度、比弹性模量高且易于回收等诸多优点而被称为绿色工程材料。然而镁合金耐蚀性很差，在工业大气和海洋大气环境中不加防护均会产生严重腐蚀，使其应用受到严重制约。近年来，随着镁合金应用研究的发展，镁合金的防腐方面的研究也受到了广泛的关注，多种无机、有机缓蚀剂材料被开发出来，但是目前作为镁合金的缓蚀剂普遍存在毒性强、污染环境、缓蚀效率低下等问题，因此开发环境友好、缓蚀效率高、安全稳定的镁合金缓蚀剂，仍然是研究者们关注的热点。而离子液体作为一种绿色溶剂，因其绿色环保、安全稳定的性质而受到大家的关注，同时其良好的缓蚀性能使其有望成为一种新颖的镁合金缓蚀剂而得到广泛的应用。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术缺陷，提供一种性能良好、高效、经济的苄基三苯基鏻双三氟甲烷磺酰亚胺离子液体，简便的合成方法及其用作金属缓蚀剂的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

季鏻盐化合物：苄基三苯基鏻双三氟甲烷磺酰亚胺（[BPP]⁺[NTf₂]^-）离子液体，其结构式如下所示：

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一种上述苄基三苯基鏻双三氟甲烷磺酰亚胺离子液体的合成方法，其具体包括如下步骤：

1）将摩尔比为1︰1的三苯基膦和氯化苄，在氮气范围保护下，于90~110 ℃反应20~24 h，反应结束后，自然冷却至室温，得到固体产物苄基三苯基氯化鏻（反应几乎定量进行，不需处理，直接用于下步反应）；

2）按摩尔比1∶1-2取步骤1）所得固体产物和双三氟甲烷磺酰亚胺锂，与溶剂甲醇（每0.01 mol苄基三苯基氯化鏻添加10-40mL甲醇）混合后，于常温常压条件下搅拌反应3~4h，反应结束后，浓缩溶剂甲醇，产物经去离子水洗涤、干燥即得。

本发明还提供了上述苄基三苯基鏻双三氟甲烷磺酰亚胺离子液体作为金属缓蚀剂（尤其是金属镁合金缓蚀剂）的应用。经试验发现，该苄基三苯基鏻双三氟甲烷磺酰亚胺离子液体在0.05wt% NaCl溶液介质中对AZ31B 镁合金具有良好的防腐蚀效果。