[发明专利]一种表面活性剂型缓蚀剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种表面活性剂型缓蚀剂及其制备方法，包括：1)对苯二胺与2,5‑二烷基‑1,4‑二卤代苯经Buchwald‑Hartwig芳胺化反应合成端氨基聚苯胺衍生物；2)端氨基聚苯胺衍生物与含喹啉类季铵盐进行席夫碱反应，制备季铵盐封端的聚苯胺衍生物，即表面活性剂型缓蚀剂；本发明提供的表面活性剂型缓蚀剂为具有较低聚合度的聚苯胺主链，另外苯环上有疏水长链烷烃，使得聚苯胺的链段规整性较低，降低主链规整度提高其水溶性的同时，能够在水介质中排斥腐蚀因子，具有良好的缓蚀效果，在水系统缓蚀剂中有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种有机高分子缓蚀剂，尤其涉及一种表面活性剂型缓蚀剂及其制备方法。

背景技术

在工业生产中，大多数水系统的设备或管道被腐蚀是常见问题，一方面，由于水系统常含有大量的腐蚀离子和分子，如Cl-、SO₂等等，其极易对碳钢及其他金属材质造成腐蚀；另一方面，由于系统中一些特定的操作步骤，如循环水系统中会采用酸洗的方法除垢、油田开采中有油井酸化过程，使得系统管壁与酸溶液接触，造成酸腐蚀。腐蚀不仅会引起系统老化与破损，造成环境污染，同时还会给全球带来经济、资源和能源上的损失。投加缓蚀剂防止金属腐蚀是一种操作简单方便、经济有效的防腐蚀方法。

表面活性剂型缓蚀剂具有亲水和疏水官能团，亲水官能团(常含有P、N、O等极性原子)可以与金属表面相互作用，进而吸附在金属上，阻断金属暴露在腐蚀性介质中的活性部位，减少腐蚀的发生；而疏水端会定向进入腐蚀性介质中，从而形成疏水层，排斥腐蚀介质，疏水基团大多由烷烃组成。季铵盐是常见的表面活性剂型缓蚀剂，季铵离子(亲水端)的正电荷能与金属表面的负电荷进行静电结合附着在金属表面，起到缓蚀的作用。Zhu等人研究表明苄基二甲基十六烷基氯化铵相比于苄基二甲基十二烷基氯化铵，对X65钢有更好的缓蚀作用，原因是长链烷烃对腐蚀因子的排斥能力更强，但烷基的链长在水相中的溶解度较差，因此笔者制备了复配的缓蚀剂，既能保持苄基二甲基十六烷基氯化铵优异的缓蚀作用，也能提高缓蚀剂的水溶性。(Experimental investigation and modeling of theperformance of pure and mixed surfactant inhibitors:aggregation,adsorption,and corrosion inhibition on steel pipe in aqueous phase.Journal of TheElectrochemical Society,2015)小分子季铵盐具有极强的细胞毒性与皮肤刺激性，投放至自然生态系统中，会对人的健康造成不良影响。另外，研究表明季铵盐烷烃部分链长越长，毒性越小，但同时也牺牲了其水溶性。

非离子型表面活性剂同样能起到缓蚀的作用，Olivares Xometl等人研究了三种氨基酸缓蚀剂，结果表明含有芳环的2-氨基-N-癸基-3-(4-苯酚基)-丙酰胺要比不含芳环的2-胺-N-癸基-乙酰胺缓蚀能力好，具有较长疏水链的2-胺-N-癸基-乙酰胺相比于2-胺-N-己基-乙酰胺有更好的缓蚀性，笔者认为缓蚀剂烷基链越长，在金属表面形成的吸附膜越完整，芳环中的π电子能够与金属表面的空d轨道配位稳定的附着在表面。(Synthesis andcorrosion inhibition ofα-amino acids alkylamides for mild steel in acidicenvironment.Materials ChemistryPhysics,2008)

但相比于有机小分子缓蚀剂，高分子缓蚀剂毒性较低，吸附活性中心更多，在被保护基底的吸附覆盖面积大、并容易形成单层或多层致密的保护膜，但现有技术中对高分子表面活性剂型缓蚀剂的研究较少。

发明内容

本发明提供一种表面活性剂型缓蚀剂，以聚苯胺衍生物为分子主链，该分子链带有疏水烷基侧基，具有良好的水溶性，缓蚀效率达90％以上。

所述表面活性剂型缓蚀剂，具有如下分子式：