[发明专利]一种聚天冬氨酸缓蚀剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚天冬氨酸缓蚀剂及其制备方法，为侧基含咪唑环和长链烷烃的聚天冬氨酸衍生物，包括聚琥珀酰亚胺在溶剂中与烷胺化合物和2‑氨基咪唑反应，最后调节pH至8～10水解剩余的二酰亚胺基团，所述烷胺化合物为C6～C18的烷烃化合物；本发明制备的聚天冬氨酸缓蚀剂具有亲水主链和疏水侧链，亲水主链以及短链侧基咪唑通过亲疏水作用或配位作用在金属表面稳定的附着成膜，隔离腐蚀因子与金属直接接触；疏水侧链介入水介质，排斥腐蚀因子，起第二道防护作用；本发明聚天冬氨酸缓蚀剂制备原料来源广泛，工艺过程简单、环保，适合工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种有机高分子缓蚀剂，尤其涉及一种聚天冬氨酸缓蚀剂及其制备方法。

背景技术

碳钢是目前使用非常广泛的金属材料之一，可应用到工业和生活的许多方面。但使用过程中最令人棘手的问题就是碳钢的腐蚀。因此，对碳钢进行有效的防护不仅可以减少资源的浪费，而且能够起到保护环境，节约资源的效果，符合节约环保型社会的要求。碳钢设备在除锈、除垢过程中所采用的主要方法是进行化学酸洗，利用化学反应去掉表面的腐蚀物。在此过程中，由于金属会和酸性介质发生直接接触，因此会造成严重的腐蚀，为了减缓金属的腐蚀，在酸洗和除垢过程中通常采用加注缓蚀剂的技术手段。

目前，酸洗缓蚀剂的研究和应用发展迅速。有毒的无机缓蚀剂和部分有机缓蚀剂逐渐被市场淘汰，而含有多个杂原子活性位点、芳香环和长的烷基疏水链的环境友好型聚合物缓蚀剂已经逐渐引起研究人员的兴趣。具有代表性的是淀粉、壳聚糖、果胶、阿拉伯胶、纤维素类化合物及其衍生物，该类物质通常以分子中电负性较强的杂原子(通常为N、O、S)和不饱和π键与金属表面的空d轨道发生相互作用，在金属表面形成吸附层，阻止金属与腐蚀介质的接触，从而对金属的腐蚀起到抑制作用。另外，分子中存在的长烷基链通常具有疏水作用，也可以隔离腐蚀介质，从而减弱腐蚀介质对铁的腐蚀。

聚天冬氨酸(PASP)是一种氨基酸聚合物，天然存在于蜗牛和软体动物壳内，主链上的肽键易受微生物、真菌等作用而断裂，最终降解产物是氨、二氧化碳、水，是一种难得的环境友好型聚合物。在水处理剂领域，聚天冬氨酸广泛用于工业冷却循环水阻垢剂，相对而言，聚天冬氨酸作为酸洗缓蚀剂的研究报道较少。PASP单独使用时，由于分子链中缺少能与金属表面形成稳定作用的基团，缓蚀释效果非常有限，尤其在使用量较低时，缓蚀性能很不理想，必须经过复配才能得到提高。CN1141261C公布了一种聚天冬氨酸与钨酸盐、苯并三氮唑的复配的缓蚀剂，对碳钢的缓蚀率达98.27％。但聚合物复配钨酸盐等无机盐，虽减少了无机盐的用量，但仍存在污染环境的问题。CN102875808B公开了一种聚天冬氨酸衍生物，侧基为羧酸盐和磺酸盐，增强了在金属表面的附着力，同时能兼顾提高其阻垢性能和缓蚀性能，但作为缓蚀剂的应用，该聚天冬氨酸衍生物的缓蚀率仍处于较低水平。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种聚天冬氨缓蚀剂，为聚天冬氨酸接枝咪唑环和长链烷烃的聚冬氨酸衍生物，该聚合物缓蚀剂具有多个杂原子活性位点，在金属表面附着力强，长链烷烃作为侧基能够进入腐蚀介质排斥腐蚀因子。

所述聚天冬氨酸缓蚀剂，具有如下分子式：

式中，R为碳链数为C₆～C₁₈的烷烃；x:y:z＝20％～30％:20％～30％:40％～60％。

上述聚天冬氨酸缓蚀剂的反应流程及制备方法如下：

聚琥珀酰亚胺溶解于溶剂中，搅拌加热至50～60℃，加入烷胺化合物和2-氨基咪唑，保温反应18～24h后加入NaOH，调节pH为8～10，继续搅拌6～10h，得到红棕色液体，冷却至室温后将反应液倒入丙酮中，得到的沉淀物用丙酮冲洗后放在80℃真空烘箱中干燥12h，得到棕黄色固体，为目标产物。

上述制备方法所述的聚琥珀酰亚胺数均分子量为7000～12000。