[发明专利]一种磁性氧化石墨烯/羧甲基壳聚糖复配缓蚀剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种磁性氧化石墨烯/羧甲基壳聚糖复配缓蚀剂及其制备方法，首先分别称取不同质量的羧甲基壳聚糖和磁性氧化石墨烯，按不同比例混合，同时溶解在腐蚀介质中，并进一步超声分散，得到磁性氧化石墨烯/羧甲基壳聚糖复配缓蚀体系。将磁性氧化石墨烯/羧甲基壳聚糖复配缓蚀剂加入钢铁所处的中性腐蚀介质中，在钢铁表面形成缓蚀膜。本发明利用磁性氧化石墨烯和羧甲基壳聚糖之间的相互作用力大大提高缓蚀剂的缓蚀效果，并有效降低缓蚀剂的用量，有利于隔绝中性腐蚀介质和抑制钢铁的腐蚀。

技术领域

本发明属于钢铁缓蚀剂领域，具体涉及一种磁性氧化石墨烯/羧甲基壳聚糖复配缓蚀剂，还涉及磁性氧化石墨烯/羧甲基壳聚糖复配缓蚀剂在中性腐蚀介质中的应用。

背景技术

金属腐蚀存在于人类社会的各个领域，它不仅带来经济损失和能源浪费，甚至会造成环境污染和危及生命安全。金属缓蚀剂是由可以防止或减缓金属腐蚀的一种或几种化学物质组成，已成为金属及其合金的重要防腐蚀措施，广泛应用于冶金、机械、化工和能源等众多领域。传统型缓蚀剂如铬酸盐、磷酸盐、汞盐、锌盐等大都具有毒性和难以降解，对外界环境和人类健康造成了极大危害，因此高效安全的环境友好型缓蚀剂成为目前研究热点。羧甲基壳聚糖来源于自然界第二大有机物—壳聚糖，具有来源广泛、水溶性好，绿色环保等优点，在环境友好型缓蚀剂领域具有较大潜力。研究表明，羧甲基壳聚糖在酸性介质中具有良好的缓蚀效果，但在中性介质(3.5wt％NaCl水溶液或者海水)中，其缓蚀效果一般，而且所需用量也较大。因此，提高羧甲基壳聚糖在中性介质中的缓蚀效果，降低其用量有利于扩大羧甲基壳聚糖缓蚀剂在中性腐蚀介质中的应用，具有较好的经济价值和市场需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁性氧化石墨烯/羧甲基壳聚糖复配缓蚀剂及其制备方法，通过羧甲基壳聚糖与磁性氧化石墨烯复配效果，利用两者之间的相互作用力以及石墨烯屏蔽性能，在钢铁表面形成紧密层叠缓蚀膜，在降低羧甲基壳聚糖用量的同时，大大提高羧甲基壳聚糖在中性腐蚀介质(3.5wt％NaCl水溶液)中的缓蚀效果，从而制备出高效环保的环境友好型缓蚀剂。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种磁性氧化石墨烯/羧甲基壳聚糖复配缓蚀剂，包括磁性氧化石墨烯和羧甲基壳聚糖，磁性氧化石墨烯与羧甲基壳聚糖按质量比为1～10：40～100复配，磁性氧化石墨烯是石墨烯负载磁性纳米粒子。

具体地，磁性氧化石墨烯与羧甲基壳聚糖的质量比为1～10：40。

具体地，磁性纳米粒子是四氧化三铁(Fe₃O₄)纳米粒子。

一种磁性氧化石墨烯/羧甲基壳聚糖复配缓蚀剂的制备方法，首先分别称取不同质量的羧甲基壳聚糖和磁性氧化石墨烯，按不同比例混合，同时溶解在腐蚀介质中，并进一步超声分散，得到磁性氧化石墨烯/羧甲基壳聚糖复配缓蚀体系。

进一步地，所述磁性氧化石墨烯/羧甲基壳聚糖复配缓蚀体系中羧甲基壳聚糖的质量浓度为40～100mg/L；所述磁性氧化石墨烯/羧甲基壳聚糖复配缓蚀体系中磁性氧化石墨烯的质量浓度为1～10mg/L。

进一步地，所述磁性氧化石墨烯的制备方法为：将氧化石墨烯，乙二醇，氯化铁混合，并超声分散3h，后分别加入柠檬酸钠和醋酸钠，并磁力搅拌30min。将反应物转移至不锈钢高压反应釜，加热至200℃温度下反应10h。反应结束后将反应物冷却至室温，在外磁场下分离反应产物，分别用无水乙醇和去离子水洗涤，真空干燥12h，最终得到磁性氧化石墨烯。

进一步地，所述中性腐蚀介质为3.5wt％NaCl水溶液。

本发明还提供磁性氧化石墨烯/羧甲基壳聚糖复配缓蚀剂的应用，用于中性腐蚀介质中的钢铁防腐蚀。将磁性氧化石墨烯/羧甲基壳聚糖复配缓蚀剂加入钢铁所处的中性腐蚀介质中，可在钢铁表面形成层叠致密缓蚀膜。